JP6343363B1 - 換気設備および換気ダクトの移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダクト懸架方式に代わる換気設備を提供することにある。具体的には、設置および撤去が簡単な換気設備の提供を目的とする。【解決手段】前記課題を解決する換気設備１は、トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設された敷設スライドシート１１Ａと、前記敷設スライドシート１１Ａの上面に載置された換気ダクト２０と、を有し、前記敷設スライドシート１１Ａは前記換気ダクト２０との摩擦を低減させるシートであり、前記換気ダクト２０は前記敷設スライドシート１１Ａ上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル坑内の地表面上に敷設したスライドシートの上を滑りながらトンネル前方または後方に移動する換気ダクトを備えた換気設備、および換気ダクトの移動方法に関する。

トンネル工事では、切羽近傍で多様な粉じんが大量に発生するため、その汚れた空気を吸引して、作業環境を改善する必要がある。そのために使用する換気設備は、トンネル坑内の中ほどに配置された集塵機と、その集塵機に連結されて切羽近傍まで延在する換気ダクトなどから構成される。

一般的に、トンネル工事中のトンネル坑内の天井面には、トンネルの延伸方向に沿ってレールが取り付けられ、そのレールに吊り具（例えば、下端にハンガーが付いたワイヤ）が取り付けられている。そして、この吊り具によって前記換気ダクトが天井から吊り下げられ、吊り具がレールに沿って移動することに伴って、前記換気ダクトがトンネル延伸方向に移動可能な構造となっている。

このようにトンネルの天井から換気ダクトを吊すことにより、トンネル地面から換気ダクトまでの間に高さ数メートルにおよぶ広大な空間が確保でき、その空間にコンクリート吹付機などの大型機械を搬入することが可能となる。

また、トンネルの掘削に伴って換気ダクトを次第に切羽側へ前進させたり、発破などの作業に支障が生じないようにダクトを坑口側へ後退させたりするなど、トンネル工事の進行に伴って、換気ダクトを前進および後退させることが不可欠となる。そこで、前記のように換気ダクトをレールから吊り下げる方式（ダクト懸架方式）を用いることにより、換気ダクトの前後移動を容易にしている。

なお、前記ダクト懸架方式とは別の方法によって、トンネル坑内に換気ダクトを設置したものとして、下記特許文献１の作業用換気機構がある。この作業用換気機構に設けられた換気ダクトは、遮断シートの下端にその遮断面を貫通するように配置され、一端を移動台車上の換気用送風機に接続し、他端を所定の長さでトンネル内の長さ方向に配置する構成となっている。

特開平１１−０３００９９号公報

前記ダクト懸架方式では、トンネル天井面にレールを設置するためにアンカーを用いるが、トンネル工事の現場では、その設置作業を嫌ったり、その設置が許可されなかったりすることがある。特に、短期間のトンネル工事では、換気ダクトの設置と撤去を簡単に行うことができるものが求められている。

また、同方式の装置は大きく複雑であるため、イニシャルコスト（商品価格、運搬費用、設置費用など）が高額になる傾向にある。

他方、前記特許文献１の作業用換気機構は、既存トンネルの修復工事を行うために用いるものであり、トンネルの発破や掘削を行う際に用いるものではない。また、トンネル内に換気ダクトを運搬して設置する方法については何ら述べられていない。

したがって、本発明の主たる課題は、ダクト懸架方式に代わる換気設備を提供することにある。具体的には、設置および撤去が簡単な換気設備の提供を目的とする。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
（１）トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設された敷設スライドシートと、
前記敷設スライドシートの上面に載置された換気ダクトと、を有し、
前記敷設スライドシートは前記換気ダクトと地表面の摩擦を低減させるシートであり、
前記換気ダクトは前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能であることを特徴とする換気設備。

（作用効果）
換気ダクトをトンネル坑内の地表面上に設置するため、ダクト懸架方式のようにトンネル天井面にアンカーを打つ必要がない。そのため、アンカーの設置を嫌うトンネル工事現場においても換気ダクトを設置することが可能となる。また、換気ダクトをトンネル天井面に設置するよりもトンネル地表面上に設置する方が容易であり、換気ダクトを退去する場合も同様である。そのため、設置コストを大幅に削減できる。

また、トンネル坑内の地表面上に敷設スライドシートを設けることで、換気ダクトがトンネル延伸方向に移動する際に換気ダクトにかかる摩擦が低減され、換気ダクトを円滑に移動させることができる。

（２）トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設された敷設パネルをさらに有し、
前記敷設パネルの上に前記敷設スライドシートが固定され、
前記敷設パネルおよび前記敷設スライドシートは、トンネル延伸方向に沿って複数に分割されている前記（１）記載の換気設備。

（作用効果）
敷設パネルおよび敷設スライドシートを分割することで重量が軽くなるため、それらの敷設および撤去が容易となる。また、トンネル坑内に重機を搬入するときなど換気設備の存在が邪魔な場合に、敷設パネルおよび敷設スライドシートをトンネル側壁近傍に一時的に退避させることが容易となる。

（３）前記換気ダクトと前記敷設スライドシートの間に風管スライドシートをさらに有し、
前記風管スライドシートは、前記換気ダクトとともに、前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能である前記（１）記載の換気設備。

（作用効果）
敷設スライドシートと換気ダクトの間に風管スライドシートを設け、敷設スライドシートの上を風管スライドシートが滑りながら移動する形態にすることで、換気ダクトをより滑らかに移動させることができる。

（４）前記敷設スライドシートの上面または前記敷設スライドシートの幅方向外側にトンネルの延伸方向に沿って敷設されたレールと、
前記換気ダクトの下端部に、トンネルの延伸方向に沿って間隔を空けて複数設けられた台車と、をさらに有し、
前記換気ダクトの前記台車が設けられていない部分において、前記換気ダクトは前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能であり、
前記換気ダクトの前記台車が設けられた部分において、前記換気ダクトの台車が前記レールに沿って走行可能である前記（１）記載の換気設備。

（作用効果）
レールと台車を設けることにより、換気ダクトの重量が重い場合であっても、換気ダクトを滑らかに移動させることができる。

（５）前記換気ダクトは、可撓性の風管と、前記風管の内側または外側に接合された風管内部の空間を保持する保持体を有し、
前記台車は前記保持体の下側に設けられている前記（４）記載の換気設備。

（作用効果）
保持体のある部分は重量が重いため、その部分に台車を設けることで、換気ダクトが移動しやすくなる。

（６）前記換気ダクトの前方端部に引張装置をさらに有し、
前記引張装置の引張りによって前記換気ダクトをトンネル前方へ移動させる構成とされた前記（１）記載の換気設備。

（作用効果）
引張装置の引張りというシンプルな構成によって、換気ダクトを前方へ移動させることができる。

（７）前記換気ダクトの前方端部に蓋体をさらに有し、
前記換気ダクトの前方開口部の一部を前記蓋体によって塞ぐことによって前記換気ダクトをトンネル後方へ移動させる構成とされた前記（１）記載の換気設備。

（作用効果）
蓋体を閉じることによって換気ダクトをトンネル後方へ移動させることができるため、換気設備のイニシャルコストおよびランニングコストを下げることができる。

（８）トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトをトンネル延伸方向に移動させる方法であって、
トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設スライドシートを敷設する敷設工程と、
トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトを前記敷設スライドシートの上面に載置する載置工程と、
前記換気ダクトを前記敷設スライドシート上で滑らせながら、トンネル前方または後方に移動させる移動工程と、を有することを特徴とする換気ダクトの移動方法。

（作用効果）
前記（１）と同様の作用効果を奏する。

（９）前記移動工程において、前記換気ダクトの前方端部に設けた引張装置の引張りにより、前記換気ダクトをトンネル前方へ移動させる前記（８）記載の換気ダクトの移動方法。

（作用効果）
前記（６）と同様の作用効果を奏する。

（１０）前記移動工程において、前記換気ダクトの前方端部に設けた蓋体が前記換気ダクトの前方開口部の一部を塞ぐことによって前記換気ダクトをトンネル後方へ移動させる前記（８）記載の換気ダクトの移動方法。

（作用効果）
前記（７）と同様の作用効果を奏する。

ダクト懸架方式に代えて、トンネル地表面上に換気ダクトを設ける方式にすることで、換気設備の設置および撤去が容易になる。また、敷設スライドシートを設けることで、換気ダクトをトンネル延伸方向に容易に移動させることができる。

本発明に係る換気設備の側面図である。 図１の換気設備を前方から見た正面図である。 換気ダクトの下端部（台車のある部分）の横断面図である。 換気ダクトの下端部（台車のない部分）の横断面図である。 図１の換気設備の一部拡大図である。 台車とレールの関係を表す斜視図である。 換気ダクトの内部構造を示す斜視図である。 換気設備が前進したときの平面図である。 換気設備が後退したときの平面図である。

以下、本発明に係る換気設備およびダクト敷設方法の好適な実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の実施形態の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきでない。また、以下の説明において、切羽側のことを前方といい、坑口側のことを後方という。

（換気設備１）
換気設備１は、切羽ＦＷで発生した汚染空気を吸引して汚染粒子を捕集する吸引方式の場合、汚染空気が内部を通り抜ける換気ダクト２０と、この換気ダクト２０の後方端部に連結された集塵機（図示しない）を有する。切羽ＦＷに新鮮な空気を送風する送風方式の場合は、前記集塵機の代わりに送風機（図示しない）が連結される。以下の説明では、主として吸引方式を例に挙げて説明する。送風方式については、吸引方式と空気の流れが逆になると考えれば良い。吸引方式の換気設備１と送風方式の換気設備１を併用して用いても良い。

換気設備１は、そのほかにトンネル坑内の地表面上に敷設する敷設スライドシート１１Ａを有し、敷設スライドシート１１Ａ上を換気ダクト２０が移動する。この内容については後ほど詳述する。

（風管２）
換気ダクト２０は風管２を有する。この風管２は、可撓性で伸縮可能であり、吸引負圧に耐えられる強度を有し、軽量で移動が容易な素材を用いることが好ましい。一例としては、「ターポリン」の素材を用いたビニール風管を挙げることができる。この風管２の内周面に接するリング状のコイル４を設け、風管の内部空間の維持（閉塞防止）を図ることが好ましい。このコイル４の例としては、例えば繊維強化プラスチック（FRP: Fiber Reinforced Plastics）からなる線材を螺旋状に巻いたものを挙げることができる。

また、風管２の内部空間の維持を目的として、風管２の内面にさらに鞘管５やリング６を設けることが好ましい。鞘管５として、所定の長さを有する直線状の角パイプを例示することができ、この鞘管５は風管２の内面にその延在方向に沿って配置することができる。風管２が収縮した際に、風管２の内面に鞘管５の端部が引っかかることを防ぐため、鞘管５の両端部は風管２の中心側に沿って湾曲させることが好ましい。図示した例では、風管２の内周面（コイル４の内側）にリング６が設けられ、そのリング６の内面に４本の鞘管５がボルト等によって固定されている。詳しくは、鞘管５の延在方向の中央付近にリング６が位置しており、リング６によって各鞘管５を束ねるようにしている。なお、風管２の内部空間を保持する鞘管５と、この鞘管５を束ねるリング６を合わせて保持体１３といい、図１では４本の鞘管５と１個のリング６を組み合わせた保持体１３を１セットとカウントしている。この１セットの重さは、例えば２０キロにすることができる。また、この鞘管５の本数は任意に変更することができるが、本数が増えると重量が重くなるため、３〜６本が好適である。また、複数の鞘管５は均等に配置することが好ましく、図示形態では風管２の中心軸を基準として９０度ごとに配置している。

前記保持体１３は、風管２の延在方向に沿って複数セット設けられている。なお、風管２はトンネルの延伸方向に沿って収縮するため、収縮した際に延伸方向に隣り合う鞘管５、５同士が衝突しないようにする必要がある。そこで、図示形態では、鞘管５の取り付け位置を隣接する保持体１３ごとに変えている。具体的には風管２の中心軸を基準に考えて、トンネル延伸方向に隣接する鞘管５、５同士が４５度ずつ互い違いになるように配置されている。

風管２は、トンネルの延伸方向に沿って延在するように配置される。そして、風管２の切羽側端部に金属からなる先端管３が設けられている。また、風管２の坑口側端部に集塵機（図示しない）が取り付けられている。

（敷設パネル１０Ａ）
本発明では、前記風管２がトンネル坑内の地表面上を移動する。前記地表面という用語は、アスファルト舗装されたものを含むが、トンネル工事中の坑内は舗装されずに不陸になっていることが多い。そのため、前記風管２がトンネル坑内を移動する際に、地表面に存在する砂利などの凹凸の影響を受けて移動が妨げられることがないように、地表面上にパネル１０を配置することが好ましい。このように地表面上に敷設するパネルのことを敷設パネル１０Ａといい、後述する台車パネル１０Ｂと区別することができる。なお、以下の説明において単にパネル１０という場合は、敷設パネル１０Ａと台車パネル１０Ｂを含むものである。図示したパネル１０は、ポリカーボネートからなる軽量のハニカムパネルを用いている。敷設パネル１０Ａを軽量にすることで、トンネル坑内に重機が搬入された際などに、その進行の邪魔にならないように、路肩に簡単に寄せることができる。敷設パネル１０Ａの素材としては、ポリカーボネートの代わりに、プラスチック段ボールや耐水性高強度段ボールなどを用いても良い。

（敷設スライドシート１１Ａ）
敷設パネル１０Ａの上面にスライドシート１１を設けることが好ましい。このスライドシート１１は、風管２と地表面の間の摩擦力を軽減させ、風管２の移動を容易にすることを目的としており、図示形態では敷設パネル１０Ａ上に貼り付けている。このように地表面上に敷設するスライドシートのことを敷設スライドシート１１Ａといい、後述する風管スライドシート１１Ｂと区別することができる。なお、以下の説明において単にスライドシート１１という場合は、敷設スライドシート１１Ａと風管スライドシート１１Ｂを含むものである。スライドシート１１の素材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などを用いることができる。なお、図示形態において敷設パネル１０Ａの上面に敷設スライドシート１１Ａを固定しているが、この固定の方法は、接着剤による接着、ボルトとナットを用いた固定、マジックファスナなどによる固定を例示できる。

（レール９）
風管２内にリング６や鞘管５が設けられている場合、風管２の重量が重くなって移動が困難になる。そこで、移動を容易にするために台車７（後述する）を設けることが好ましい。そして、この台車７を設けた場合は、前記敷設スライドシート１１Ａの上面の両側端部にトンネルの延伸方向に沿って延在するレール９を設けることが好ましい。レール９としては、例えばアルミ材などからなるアングル（Ｌ字鋼、山形鋼）を用いることができ、より詳しくは等辺山形鋼や不等辺山形鋼を用いることができる。なお、図面においては敷設パネル１０Ａと敷設スライドシート１１Ａの幅方向の長さを同じ長さにしているが、敷設パネル１０Ａの幅方向の長さを敷設スライドシート１１Ａの幅方向の長さよりも長くして、敷設パネル１０Ａのその長くした部分の上にレール９を設けても良い。そのほか、敷設パネル１０Ａまたは敷設スライドシート１１Ａよりも幅方向外側にある地表面上にレール９を設けるようにしても良い。

（分割構造）
前記敷設パネル１０Ａ、敷設スライドシート１１Ａ、レール９は、トンネルの延伸方向に沿って複数に分割されていることが好ましい。図示した形態では、幅方向の長さが約８００ｍｍ、延伸方向の長さが約４０００ｍｍとなっている。このように各パーツを分割構造にすることで軽量（約１０ｋｇ程度）となるため、トンネル坑内の地表面上への敷設や、路肩への移動が容易となる。また、トンネルの延伸方向に隣接する各敷設パネル１０Ａ、１０の連結方法は、例えば各パネルの延伸方向端部に凹凸（図示しない）を設け、それらの凹凸を組み合わせることによって連結する方法を挙げることができる。この分割構造の理解を助けるため、図６に敷設パネル１０Ａおよび敷設スライドシート１１Ａの分割境界線２１を示した。

（風管スライドシート１１Ｂ）
風管２の下端部外面には風管スライドシート１１Ｂを設けることが好ましい。風管スライドシート１１Ｂを必ず設ける必要はないが、この風管スライドシート１１Ｂを設けることで敷設スライドシート１１Ａと風管スライドシート１１Ｂの間の摩擦抵抗が減るため、敷設スライドシート１１Ａの上を風管２が滑りやすくなる。

この点について発明者らは、敷設スライドシート１１Ａと風管スライドシート１１Ｂにエフクリーン（登録商標）（ＡＧＣグリーンテック株式会社製）を用い、風管２にターポリンからなるビニール風管を用いて効果の確認を行った。それによると、風管スライドシート１１Ｂを用いることにより、風管スライドシート１１Ｂを用いない場合と比べて、摩擦係数を約１/２に低減することができた。

図示した風管スライドシート１１Ｂは風管２の下端部外面を覆うように設けられており、風管スライドシート１１Ｂの幅方向の長さは敷設パネル１０Ａの幅方向の長さよりも長くなっている。例えば、敷設パネル１０Ａの幅方向の長さＭを８００ｍｍとした場合、その幅方向の長さＮを１０００ｍｍにすることができる。また、風管スライドシート１１Ｂは風管２の長手方向に沿って延在している。

後述する台車７が存在しない箇所においては、図４に示したように、地表面から上方へ向かって順番に敷設パネル１０Ａ、敷設スライドシート１１Ａ、風管スライドシート１１Ｂ、風管２が位置している。台車７が存在する箇所においては、図３に示したように、敷設スライドシート１１Ａと風管スライドシート１１Ｂの間に台車パネル１０Ｂが位置し、それ以外の横断面の順序は図４と同様である。なお、図４の形態では、風管２と敷設スライドシート１１Ａが接しているが、これらの間に任意の別のシートを挿入しても良い。

風管スライドシート１１Ｂは風管２に接着されているわけではないが、風管２がトンネル延伸方向へ移動すると追従して移動する。また、風管２が収縮して折り畳まれると風管スライドシート１１Ｂも同様に折り畳まれ、隣接するコイル４の間に風管２と風管スライドシート１１Ｂが共に挟まれた状態となる。

（台車７）
前記のとおり風管２の中に保持体１３が複数設けられているが、この保持体１３の重量は１セットあたり２０キロもあるため、風管２をトンネル延伸方向へ移動させる際の妨げになる。そこで、この保持体１３を支えるために台車7を設けることが好ましい。図１の例では、鞘管５の長手方向の中央付近にリング６を設けているため、保持体１３の重心がリング６となる。そのため、各リング６の下方にそれぞれ台車７を設けている。

この台車７は、風管２の下端部の周方向の曲線と同じ軌跡を描く曲線からなる台車パネル１０Ｂと、この台車パネル１０Ｂの下面の幅方向両側部に設けられ、トンネル延伸方向に延在する取り付け部材１４と、この取り付け部材１４にボルト等によって取り付けられた複数の車輪８を有する。

前記台車パネル１０Ｂの幅方向の長さは任意に決めることができるが、レール９の上を走行する車輪８を取り付けるため、少なくともレール９の幅より長くすることが好ましい。また、台車パネル１０Ｂのトンネル延伸方向の長さも任意に決めることができるが、４００〜６００ｍｍ程度が好ましい。４００ｍｍよりも短い場合は、保持体１３をトンネル延伸方向へ円滑に移動させることが困難となり、６００ｍｍよりも長い場合は、風管２が収縮する際に、トンネル延伸方向に隣接する複数の台車パネル１０Ｂ、１０Ｂが互いに干渉しあって、風管２を十分に収縮できないからである。図示した台車パネル１０Ｂのトンネル延伸方向の長さは、敷設パネル１０Ａのトンネル延伸方向の長さと同じにしている。

取り付け部材１４はＬ字鋼からなり、台車パネル１０Ｂの下面の幅方向両側部にそれぞれ設けられている。図示形態ではこのＬ字鋼１４の角度が約６０度からなり、Ｌ字鋼１４の上面が台車パネル１０Ｂの下面に接着等によって固定され、Ｌ字鋼の１４の側面が垂直方向に垂下している。

車輪８はＬ字鋼１４の側面に対して幅方向外側から取り付けられている。車輪８の数は任意に決めることができるが、レール９の上を安定的に走行するため、図示形態のように左側のＬ字鋼１４に２個、右側のＬ字鋼１４にも２個設けることが好ましい。左側のＬ字鋼１４に設けた２個の車輪８の位置について詳述すると、図示形態ではリング６を挟んでトンネル延伸方向に前後一個ずつ設けている。右側のＬ字鋼１４に設けた２個の車輪８の位置も同様である。

なお、台車７のある部分では台車パネル１０Ｂと敷設スライドシート１１Ａの間の空間が維持され、敷設部（敷設パネル１０Ａおよび敷設スライドシート１１Ａ）とダクト部（風管２、風管スライドシート１１Ｂおよび台車パネル１１Ｂ）が互いに接触しない状態で連結ダクト２がトンネル延伸方向に移動する。他方、台車７のない部分では敷設スライドシート１１Ａと風管スライドシート１１Ｂの間に空間は存在せず、各スライドシート１１Ａ、１１Ｂが互いに接触しながら連結ダクト２がトンネル延伸方向に移動する。

なお、台車７は、保持体１３ごとに１個ずつ設けられるほか、重量が重い先端管３にも例えば２個程度設けることが好ましい。また、換気ダクト２０の全ての部分に台車７を設けると、換気ダクト２０が収縮できなくなるため好ましくない。

（引張装置１５）
換気ダクト２０の前方には先端管３が設けられている。この先端管３の前方端部には引張装置１５としてのウインチ１５が設けられ、ウインチ１５のワイヤ１６がトンネル側壁ＳＷに打ち付けたアンカー１８と連結されている。そして、ウインチ１５のワイヤ１６を巻き取ることによって、換気ダクト２０をトンネル切羽側へ移動させる形態となっている。なお、引張装置１５として、ウインチの代わりにギヤードモーターや滑車などを設けても良い。

（蓋体１７）
先端管３の前方端部は、路盤から異物を吸い込まないようにするため、斜め上方に湾曲させている。また、先端管３の前方上端部には蓋体１７としてダンパー１７を設けている。蓋体１７として、ダンパーの代わりに邪魔板やバルーンなどを設けても良い。図示したダンパー１７は先端管３の前方開口部に蓋をする板状体である。この板状体１７が開いている状態では、トンネル坑内の空気と換気ダクト２０内の空気が自由に行き来できるが、板状体１７が閉まることによってその自由度が制限されることになる。図示形態の場合、ダンパー１７が閉まると先端管３の前方開口部の２/３程度が塞がれる。すると、この先端管３がオリフィスのような機構となり、換気ダクト２０内に負圧となり、トンネル坑内から換気ダクト２０内に向かう風（空気Ａ）が発生する。そして、発生した風力に導かれて換気ダクト２０が坑口側へ移動する。

以上のように、ダンパー１７は換気ダクト２０を後退させるためのものである。そのため、ダンパー１７が閉じた場合であっても先端管３の前方開口部をすべて覆わないようにして、トンネル坑内の空気が換気ダクト２０内に入り込めるようにする必要がある。ダンパー１７が閉じたときに、先端管３の前方開口部とダンパー１７の間に生じた隙間が広すぎても狭すぎても発生する風力が弱くなる。そのため、前方開口部の面積に対する隙間の面積の割合が、１０％〜３０％となるようにすることが好ましい。

ダンパー１７の開閉は電動で行っても良いし、ダンパー１７に連結したワイヤ（図示しない）を伸び縮みさせることによって行っても良い。また、ダンパー１７の形状や取り付け位置は任意に変更することもできる。ただし、図示したようにダンパー１７を先端管３の前方上端部に取り付けると、ダンパー１７を重力によって閉じることができるという利点がある。

トンネル切羽にコンクリート吹付けを行っている際などでは、トンネル切羽近傍で多数の微粒子が発生するため、作業環境を改善すべく換気ダクト２０を前進させる必要がある。このように換気ダクト２０を前進させる際には、換気ダクト２０のワイヤ１６をウインチ１５で巻き取りながら前進させる。他方、トンネルの発破を行う際などでは、換気ダクト２０を一時的に後方へ退避させる必要がある。このように換気ダクト２０を後退させる際には、ダンパー１７を閉じて換気ダクト２０内を負圧にし、発生した風圧によって換気ダクト２０を後退させる。

なお、換気ダクト２０を前進させるときや換気中はダンパー１７が開いた状態を保持し、換気ダクト２０を後退させるときにダンパー１７を閉じるようにしている。また、ウインチ１５は換気ダクト２０を前進させるときに駆動してワイヤ１６を巻き取り、それ以外の時は駆動しないようにしている。

また、前進時の推力は、各スライドシート１１Ａ、１１Ｂと、台車７の車輪８の転がり抵抗に依存する。仮に換気ダクト２０の重量を５．５ｍ/１４０ｋｇ、換気ダクト２０の伸縮長を７７ｍ、摩擦素数を０．０５とし、トンネル勾配などの余裕を取ると、ウインチの能力として１５０ｋｇｆあれば十分である。反対に後退時の推力は、換気ダクト２０の直径が１５００ｍｍ、断面積が１．７７ｍ²とすると、８３０Ｐａの負圧を発生させれば後退可能である。この負圧については、吸引ファンの能力で調整することができる。

なお、トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトをトンネル延伸方向に移動させる方法は、トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設スライドシートを敷設する敷設工程と、トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトを前記敷設スライドシートの上面に載置する載置工程と、前記換気ダクトを前記敷設スライドシート上で滑らせながら、トンネル前方または後方に移動させる移動工程と、を有する。各工程の詳細については、前記換気設備の説明欄を参照いただきたい。

なお、トンネル坑内を換気する際には、敷設工程および載置工程を終えた段階で、換気ダクトの坑口側端部に連結した集塵機を作動させ、トンネル切羽近傍の汚染空気を吸い込んで換気を行う。そして、発破などを行う際には、蓋体１７を用いて換気ダクト２０をトンネル後方へ移動（退避）させる。そして、発破作業などが終了した段階で、引張装置１５を作動させて換気ダクト２０をトンネル前方へ移動させ、再びトンネル坑内の換気を行う。なお、トンネルの掘進に伴って、換気設備１もトンネル前方へ移動させる。その際には、新たな敷設パネル１０Ａおよび敷設スライドシート１１Ａをトンネル前方に敷設した後、引張装置１５によって換気ダクト２０を前方へ移動させる。なお、引張装置１５としてウインチ１５を用いる場合は、ワイヤ１６の先端部をトンネル側壁ＳＷに打ち付けたアンカー１８に固定するが、トンネルの掘進に伴って換気設備全体の位置をトンネル前方へ移動させる場合は、トンネル側壁ＳＷに打ち付けたアンカー１８を一旦外し、トンネル側壁ＳＷの前方に新たなアンカー１８を打ち直すと良い。

また、ダクト延長方向に隣接するパネル１０の端部間で不陸が生じると、当該部分にコイル４が引っかかり、風管２の伸縮が妨げられてしまうことがある。これを防ぐため、両端部に跨るように結合パネル（図示しない）を敷き、この不陸をなくすことが好ましい。この結合パネルは、例えば、パネル１０の路盤側に敷き、パネル１０の両端部にマジックファスナで固定することができる。

１…換気設備、２…風管、３…先端管、４…コイル、５…鞘管、６…リング、７…台車、８…車輪、９…レール、１０…パネル、１０Ａ…敷設パネル、１０Ｂ…台車パネル、１１…スライドシート、１１Ａ…敷設スライドシート、１１Ｂ…風管スライドシート、１２…折り畳み線、１３…保持体、１４…取り付け部材、１５…引張装置、１６…ワイヤ、１７…蓋体、１８…アンカー、１９…地表面、２０…換気ダクト、２１…分割境界線、Ａ…空気、Ｌ…台車の長さ、Ｍ…敷設パネルの幅方向の長さ、Ｎ…風管スライドシートの幅方向の長さ、Ｓ…保持体の長さ、ＦＷ…切羽、ＳＷ…側壁

Claims (10)

1. トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設された敷設スライドシートと、
   前記敷設スライドシートの上面に載置された換気ダクトと、を有し、
   前記敷設スライドシートは前記換気ダクトと地表面の摩擦を低減させるシートであり、
   前記換気ダクトは前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能であることを特徴とする換気設備。
2. トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設された敷設パネルをさらに有し、
   前記敷設パネルの上に前記敷設スライドシートが固定され、
   前記敷設パネルおよび前記敷設スライドシートは、トンネル延伸方向に沿って複数に分割されている請求項１記載の換気設備。
3. 前記換気ダクトと前記敷設スライドシートの間に風管スライドシートをさらに有し、
   前記風管スライドシートは、前記換気ダクトとともに、前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能である請求項１記載の換気設備。
4. 前記敷設スライドシートの上面または前記敷設スライドシートの幅方向外側にトンネルの延伸方向に沿って敷設されたレールと、
   前記換気ダクトの下端部に、トンネルの延伸方向に沿って間隔を空けて複数設けられた台車と、をさらに有し、
   前記換気ダクトの前記台車が設けられていない部分において、前記換気ダクトは前記敷設スライドシート上を滑りながらトンネル前方または後方に移動可能であり、
   前記換気ダクトの前記台車が設けられた部分において、前記換気ダクトの台車が前記レールに沿って走行可能である請求項１記載の換気設備。
5. 前記換気ダクトは、可撓性の風管と、前記風管の内側または外側に接合された風管内部の空間を保持する保持体を有し、
   前記台車は前記保持体の下側に設けられている請求項４記載の換気設備。
6. 前記換気ダクトの前方端部に引張装置をさらに有し、
   前記引張装置の引張りによって前記換気ダクトをトンネル前方へ移動させる構成とされた請求項１記載の換気設備。
7. 前記換気ダクトの前方端部に蓋体をさらに有し、
   前記換気ダクトの前方開口部の一部を前記蓋体によって塞ぐことによって前記換気ダクトをトンネル後方へ移動させる構成とされた請求項１記載の換気設備。
8. トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトをトンネル延伸方向に移動させる方法であって、
   トンネル坑内の地表面上にトンネルの延伸方向に沿って敷設スライドシートを敷設する敷設工程と、
   トンネル坑内の換気に用いる換気ダクトを前記敷設スライドシートの上面に載置する載置工程と、
   前記換気ダクトを前記敷設スライドシート上で滑らせながら、トンネル前方または後方に移動させる移動工程と、を有することを特徴とする換気ダクトの移動方法。
9. 前記移動工程において、前記換気ダクトの前方端部に設けた引張装置の引張りにより、前記換気ダクトをトンネル前方へ移動させる請求項８記載の換気ダクトの移動方法。
10. 前記移動工程において、前記換気ダクトの前方端部に設けた蓋体が前記換気ダクトの前方開口部の一部を塞ぐことによって前記換気ダクトをトンネル後方へ移動させる請求項８記載の換気ダクトの移動方法。

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