JP6479454B2 - 土砂落下装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトコンベア用の土砂落下装置に関する。

トンネル施工では、掘削ズリの搬出に連続ベルトコンベアを使用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
連続ベルトコンベアは、切羽近傍から坑口まで延設されており、トンネル掘削時に発生した掘削ズリを切羽から坑口まで連続的に搬送する。
掘削ズリの搬出に連続ベルトコンベアを使用すると、ダンプトラック等の運搬車両を使用する場合に比べて、作業の効率化を図ることができるとともに、車両走行に伴う排気ガス、埃、騒音等による坑内環境の悪化を防ぐことができる。
トンネル坑内から搬出された掘削ズリは、トンネル坑外の仮置きヤードに保管する。
仮置きヤードに保管された掘削ズリをインバートの埋め戻し材として使用する場合がある。

特開２０００−２５９３３号公報

インバートの埋め戻しに使用する掘削ズリは、トンネル坑外の仮置きヤードから埋め戻し箇所までダンプトラック等を利用して運搬するのが一般的である。
ところが、ダンプトラックに対する掘削ズリの積み込み、積み下ろし作業や、ダンプトラックでの運搬作業には手間がかかる。特に狭くて暗いトンネル坑内におけるダンプトラックの転回作業は慎重に行う必要がある。
このような観点から、本発明は、ズリ輸送の効率化を図ることを可能とした、土砂落下装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ベルトコンベアのキャリアベルト上に配設された排土部材と、前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って延設された一対のレール部材とを備えた土砂落下装置であって、前記排土部材は平面視Ｖ字状に形成された本体部と、前記本体部と前記レール部材とを連結する取付部とを備えており、前記取付部は、前記本体部の端部に固定された連結部材と、前記レール部材に係止される係止部材とを備えており、前記排土部材のキャリアベルト幅方向の中央部が、当該排土部材の両端部よりもキャリアベルト搬送方向上流側に位置していて、前記連結部材は、前記係止部材に対して横軸を中心に回転可能に取り付けられていて、前記排土部材が前記連結部材を回転軸として上下方向に回転可能であることを特徴としている。
かかる土砂落下装置によれば、キャリアベルト上の掘削ズリをベルトコンベアの中間位置において排土することができる。そのため、ズリ輸送の効率化を図ることができる。
また、トラック等を利用せずとも、所望の位置に掘削ズリを輸送することができるため、インバートの埋め戻し作業等を簡易に行うことができる。
なお、砕石場や鉱山などでは、定期的に骨材山やズリ山の位置（ズリ等の搬送先）をずらす作業が生じるが、本発明の土砂落下装置を使用すれば、ベルトコンベアの配置換え行うことなく排土位置を変更することが可能となり、ひいては、骨材山やズリ山の位置の変更を簡易に行うことが可能となる。

さらに、排土部材は、キャリアベルトの幅方向中央部を頂点とした山形（Ｖ字状）に形成されているため、掘削ズリが排土部材に接触する際の圧力が低減される。掘削ズリの圧力が低減されれば、キャリアベルトに作用する摩擦力も低減され、ひいては、キャリアベルトのずれ等を防止することができる。

前記排土部材が、前記ベルトコンベアの長手方向に沿って移動可能に設けられていれば、トンネル施工の進行に応じて、土砂の落下地点を任意に設定することができる。
前記排土部材の下縁形状は、キャリアベルトの上面形状に応じて下向きに凸となる形状を呈しているのが望ましい。

本発明の土砂落下装置によれば、キャリアベルト上の掘削ズリを任意の位置において排土することができるため、ズリ輸送の効率化を図ることができる。また、排土部材が平面視Ｖ字状であるため、排土時にベルトが偏ることがなく、安定している。

本実施形態の土砂落下装置を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す土砂落下装置の横断面図、（ｂ）は同土砂落下装置の平面図である。 （ａ）は土砂落下装置の使用状況を模式的に示す平面図、（ｂ）は比較例に係る土砂落下装置の使用状況を模式的に示す平面図である。

本発明の実施形態では、トンネル掘削時に発生した掘削ズリをインバートの埋め戻し材料として使用する。本実施形態に係る土砂落下装置１は、切羽から坑口まで掘削ズリを輸送するベルトコンベア２に設置され、所望の位置に掘削ズリを落下させるものである（図１参照）。

本実施形態の土砂落下装置１は、図１に示すように、ベルトコンベア２のキャリアベルト２４上に配設された排土部材３と、ベルトコンベア２の搬送方向に沿って延設された一対のレール部材４，４とを備えている。

排土部材３は、図２の（ｂ）に示すように、ベルトコンベア２の搬送方向と交差するように設けられている平面視Ｖ字状の本体部３１と、本体部３１とレール部材４とを連結する取付部３２とを備えている。
本体部３１は、鋼板により形成されている。なお、本体部３１を構成する材料は限定されない。
本体部３１の中央部は、本体部３１の両端部よりもキャリアベルト２４の搬送方向上流側（図２の（ｂ）において下側）に位置している。すなわち、本体部３１は、平面視でキャリアベルト２４の幅方向中央部を頂点とした山形（Ｖ字状）に形成されている。

図２の（ａ）に示すように、本体部３１の下縁形状は、キャリアベルト２４の上面形状に沿って、下向きに凸となる形状を呈している。本実施形態では、本体部３１の中央部の下縁は、キャリアベルト２４の水平部に対応して水平に形成されており、本体部３１の中央部の両側の下縁は、端部から中央部に向かうに従って低くなるように傾斜している。なお、本体部３１の下縁形状は、水平部分のないＶ字状であってもよいし、円弧状、楕円弧状等の曲線状であってもよく、限定されない。

本実施形態では、本体部３１の上縁形状が、中央部に向かうに従って低くなるように傾斜しているが、本体部３１の上縁形状は、平坦であってもよく、限定されるものではない。
本体部３１の下縁とキャリアベルト２４との間にはわずかな隙間が形成されている。つまり、排土部材３は、キャリアベルト２４に接触しないように構成されているため、キャリアベルト２４を傷つけることが無い。なお、本体部３１の下縁（下端）には、必要に応じて緩衝材を設置してもよい。ここで、緩衝材を構成する材料や緩衝材の形状等は限定されない。

図示は省略するが、本実施形態では、本体部３１の中央部（頂点）は、ワイヤー等の吊持部材によりトンネル壁面から吊持されている。そのため、本体部３１は、吊持部材を操作して中央部を引き上げることでキャリアベルト２４上を開放すること、すなわち、排土部材３の取り付け箇所における掘削ズリの排土を停止することが可能に構成されている。なお、排土部材３を取り外すことによってキャリアベルト２４上を開放する場合には、吊持部材を取り付ける必要はない。

取付部３２は、本体部３１の端部に固定された連結部材３３と、レール部材４に係止される係止部材３４と、係止部材３４を貫通するボルト３５とにより形成されている。
連結部材３３は、本体部３１と係止部材３４とを連結する板材であって、鋼板により構成されている。なお、連結部材３３を構成する材料は限定されない。

連結部材３３の一方の端部は、本体部３１の端部に重ねた状態で接合されており、他方の端部は、係止部材３４の側面に接合されている。
連結部材３３は、係止部材３４に対して横軸を中心に回転可能に取り付けられている。すなわち、排土部材３は、連結部材３３を回転軸として、上下方向に回動が可能であり、本体部３１の中央部を引き上げると、キャリアベルト２４上の掘削ズリが土砂落下装置１を通過するようになる。

なお、連結部材３３は係止部材３４に溶接するなどして固定されていてもよい。
また、連結部材３３を省略して、本体部３１を係止部材３４に直接取り付けてもよい。
係止部材３４は、断面コ字状の鋼製部材により形成されている。係止部材３４には、ボルト孔（図示せず）が貫通している。ボルト孔には、ボルト３５が螺着されている。
なお、係止部材３４の構成は限定されるものではなく、例えば、Ｌ字状の部材であってもよい。
本実施形態の係止部材３４は、図２の（ａ）に示すように、コ字部材の開口部分が下側となるように設けられていて、レール部材４に上側から被せられている。係止部材３４を、レール部材４に被せた状態で、ボルト３５を螺合することで、係止部材３４（排土部材３）をレール部材４に固定することが可能となる。

排土部材３は、ボルト３５を緩めることで、レール部材４，４に沿って移動させることができる。
なお、排土部材３は、レール部材４から取外した状態で移動させてもよい。
レール部材４は、図１および図２に示すように、ベルトコンベア２の長手方向（搬送方向）に沿って設けられている。
レール部材４は、ベルトコンベア２の左右にそれぞれ設けられている。
本実施形態のレール部材４は、ベルトコンベア２に沿って設けられたレール本体４１とレール本体４１を支持する支柱４２とを備えて構成されている。
レール本体４１は、角筒状の部材により構成されている。なお、レール本体４１を構成する材料は限定されるものではなく、例えばＬ形鋼や溝型鋼等の形鋼材であってもよい。
レール本体４１は、支柱４２に支持されることで、ベルトコンベア２のキャリアベルト２４よりも高い位置に配設されている。なお、レール本体４１の高さ位置は限定されない。
支柱４２は、ベルトコンベア２の側方において、ベルトコンベア２を支持するブラケット５に立設されている。
本実施形態では支柱４２を角筒状の部材により構成するが、支柱４２を構成する材料は限定されなく、例えばＬ形鋼や溝型鋼等の形鋼材であってもよい。
なお、支柱４２は、必ずしもブラケット５に立設する必要はなく、例えば、トンネルの底面から立設していてもよい。
また、レール本体４１の支持方法は限定されるものではなく、例えば、トンネルの壁面等から吊持してもよい。

本実施形態のベルトコンベア２は、トンネル施工において発生する掘削ズリを切羽からトンネル坑外に搬出するいわゆる連続ベルトコンベアであって、切羽近傍から坑口まで延設されている。
ベルトコンベア２は、図２の（ａ）に示すように、コンベア枠２１と、コンベア枠２１により支持されたキャリアローラー２２およびリターンローラー２３と、ベルトコンベア２の前端と後端に設けられたプーリー（図示せず）と、無端状のゴムベルト２４，２５とを備えている。
ベルトコンベア２は、トンネル壁面に固定されたブラケット５により支持されている。
ブラケット５は、鋼材により構成されている。ブラケット５の基端部（図示せず）は、トンネル壁面に固定されている。
本実施形態のブラケット５は、トンネル壁面からトンネル内空側に向かって横向（水平）に延びる横材５１と、横材の５１の先端から斜め下方向に延びる斜材５２とにより構成されている。なお、ベルトコンベア２の支持部材はブラケット５に限定されるものではない。

ゴムベルト２４，２５は、前後端のプーリーに巻きつけられており、少なくとも一方のプーリーに導入された動力により回動する。
本明細書では、ゴムベルト２４，２５は無端状であるが、ベルトコンベア２の断面上側に位置している部分をキャリアベルト２４、断面下側に位置している部分をリターンベルト２５と称する。

キャリアベルト２４は、掘削ズリを上載して搬送する部分であって、キャリアローラー２２により支持されている。
キャリアローラー２２は、３つのローラー部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃを組み合わせることにより構成されていて、キャリアベルト２４の下面を支持している。
キャリアローラー２２は、治具２２ｄを介してコンベア枠２１に取り付けられており、ベルトコンベア２の長手方向に沿って所定の間隔により複数配設されている。
ローラー部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、円柱状の部材からなり、回転可能に支持されている。
３つのローラー部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、下向きに凸となるように配設されている。すなわち、中央のローラー部材２２ｂが左右のローラー部材２２ａ，２２ｃよりも低い位置に配置されているとともに、左右のローラー部材２２ａ，２２ｃは、逆ハ字状に配置されていて、中央側（ローラー部材２２ｂ側）が外側（ローラー部材２２ｂの反対側）よりも低くなるように傾斜している。
そのため、キャリアローラー２２により支持されたキャリアベルト２４は、中央部が縁部よりも低くなるように、溝状を呈している。

リターンベルト２５は、掘削ズリを搬送したゴムベルトの返送部分であって、リターンローラー２３により下面を支持されている。
リターンローラー２３は、治具２３ａを介してコンベア枠２１に取り付けられていて、ベルトコンベア２の長手方向に沿って所定の間隔で複数配設されている。
リターンローラー２３は、円柱状の部材からなり、回転可能に支持されている。
直線状に形成されたリターンローラー２３により支持されたリターンベルト２５は、平面を呈している。

本実施形態の土砂落下装置１によれば、排土部材３により、搬送中の掘削ズリをベルトコンベア２の任意の位置においてベルトコンベア２から排土することができる。
そのため、例えばトンネル内でインバートの埋め戻しを行う場合に、トンネル坑外から埋め戻し材を搬入する手間を省略することができ、トンネル施工の効率化を図ることができる。
また、トラック等の運搬車両をベルトコンベア２とは別に用いる必要が無いため、坑内環境の悪化（排気ガスや粉塵の発生、通行路の縮小等）を防ぐことができる。

また、排土部材３が、平面視でキャリアベルト２４の幅方向中央部を頂点とした山形（Ｖ字状）に形成されているため、図３の（ａ）に示すように、掘削ズリをキャリアベルト２４の両側に分流させることができる。そのため、掘削ズリが土砂落下装置１に接触する際の圧力が低減され、キャリアベルト２４に作用する摩擦力も低減されて、ひいては、キャリアベルトのずれ等を防止することができる。

なお、図３の（ｂ）に示す排土部材３ａのように、平面視直線の平板をキャリアベルト２４に対して斜めに設けて掘削ズリを片側のみに落下させると、掘削ズリの流れよって、キャリアベルト２４の片側に力が偏るため、ベルトが外れる等のリスクが高くなる。

排土部材３が、ベルトコンベア２の長手方向に沿って移動可能に設けられているため、トンネル施工の進行に応じて、土砂の落下地点を任意に設定することができる。
必要な掘削ズリを確保したら、本体部３１の中央部を引き上げることで、キャリアベルト２４上を開放する。なお、必要な掘削ズリを確保した後は、排土部材３を取り外してもよい。

排土部材３とキャリアベルト２４との間には隙間が形成されているため、キャリアベルト２４と排土部材３との接触を回避することができ、ひいては、キャリアベルト２４の摩耗を防止することができる。
排土部材３の下縁形状が、キャリアベルト２４の上面形状に応じて下向きに凸となる形状を呈しているため、排土部材３とキャリアベルト２４との間の隙間を通過する掘削ズリの量が少なくなり、ひいては、掘削ズリの排土を効率的に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

前記実施形態では、排土部材３の本体部３１の下縁形状が下向きに凸となる形状を呈している場合について説明したが、本体部３１の下縁形状は限定されるものではなく、例えば水平であってもよい。

排土部材３は、本体部３１の後端（キャリアベルト２４の搬送方向下流側端部）同士の間に補強部材を横架させることにより平面視三角形状に形成されていてもよい。
排土部材３（本体部３１）は、必ずしもレール部材４により支持する必要はなく、例えば、ベルトコンベア２のコンベア枠２１を利用して支持してもよいし、排土部材３の全体を吊持してもよい。

前記実施形態では、ベルトコンベア２の支持部材として、トンネルの壁面に固定されたブラケット５を使用する場合について説明したが、ベルトコンベア２の支持部材は限定されるものではなく、例えばトンネル底面（路面）に設けられた架台であってもよい。
また、土砂落下装置１は、砕石場や鉱山などで、骨材山やズリ山の位置をずらす場合にも採用することができる。

１ 土砂落下装置
２ ベルトコンベア
２４ キャリアベルト
２５ リターンベルト
３ 排土部材
３１ 本体部
３２ 取付部
４ レール部材

Claims (3)

1. ベルトコンベアのキャリアベルト上に配設された排土部材と、前記ベルトコンベアの搬送方向に沿って延設された一対のレール部材と、を備えた土砂落下装置であって、
   前記排土部材は平面視Ｖ字状に形成された本体部と、前記本体部と前記レール部材とを連結する取付部とを備えており、
   前記取付部は、前記本体部の端部に固定された連結部材と、前記レール部材に係止される係止部材と、を備えており、
   前記排土部材のキャリアベルト幅方向の中央部が、当該排土部材の両端部よりもキャリアベルト搬送方向上流側に位置していて、
   前記連結部材は、前記係止部材に対して横軸を中心に回転可能に取り付けられていて、前記排土部材が前記連結部材を回転軸として上下方向に回転可能であることを特徴とする、土砂落下装置。
2. 前記排土部材は、前記ベルトコンベアの長手方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の土砂落下装置。
3. 前記排土部材の下縁形状がキャリアベルトの上面形状に応じて下向きに凸となる形状を呈していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の土砂落下装置。

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