JP7097213B2 - トンネル内における掘削ずりの排出工法 - Google Patents

Description

本発明はトンネル内における掘削ずりの排出工法に関する。

トンネル工事において、切羽の掘削によって発生した掘削ずりを連続コンベアベルトにより抗口へ搬送する場合、トンネルの幅方向の一方の側部に、切羽から坑口に向かってクラッシャ、テールピース台車をそれらの順に配置し、テールピース台車から抗口に向かって連続ベルトコンベアを延在させる。
連続ベルトコンベアは、トンネルの地面から例えば２．５ｍ程度の高さで水平方向に延在して配置されている。
切羽で発生した掘削ずりはホイールローダによってクラッシャに投入され、クラッシャで破砕された掘削ずりはクラッシャから連続ベルトコンベアに積載される。
連続ベルトコンベアに積載されたズリは連続ベルトコンベアによってテールピース台車から抗口に向けて搬送される。

特開２０１７－１９０６６４号公報

ところで、トンネル工事においては、トンネル坑内に、掘削機械などの作業車両が走行する走行スペースおよび作業車両が駐車する駐車スペースを確保する必要がある。
しかしながら、上記従来技術では、トンネルの幅方向の一方の側部に、トンネルの地面から例えば２．５ｍ程度の高さで連続ベルトコンベアが配置されていることから、トンネルの幅方向の他方の側部の限られたスペースで作業車両の走行や駐車を行なわざるを得ず、トンネル掘進作業の効率を高める上で不利がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、その目的は、作業車両の駐車スペースを確保でき、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利なトンネル内における掘削ずりの排出工法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、トンネルの幅方向の一側に、切羽から坑口に向かってクラッシャ、テールピース台車を配置すると共に、前記テールピース台車から坑口に連続ベルトコンベアを延在させ、トンネル内において切羽の掘削により生じた掘削ずりを作業車両により前記クラッシャに運搬し、前記クラッシャにより破砕した掘削ずりをテールピース台車のホッパーに投入し、前記連続ベルトコンベアにより坑口へ搬出するトンネル内における掘削ずりの排出工法において、前記テールピース台車から坑口側に離れた箇所でトンネルの幅方向の一側にカテナリー台車を配置し、前記カテナリー台車が位置する前記連続コンベアベルトの部分を前記カテナリー台車で支持し、前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアに、坑口に向かうにつれて上昇する傾斜部を設けると共に、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアに、坑口に向かうにつれて下降する傾斜部を設け、前記テールピース台車と前記カテナリー台車との間で、前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端と、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端との間で延在する前記連続ベルトコンベア部分の下方のスペースを、掘削機械などの作業車両の駐車スペースとして利用するようにしたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端の高さと、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端の高さを同一にし、前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端と、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端との間の前記連続ベルトコンベア部分を水平に延在させることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、その長手方向の一端がトンネル壁面に支持され他端がトンネル天井からつり下げられるフレームと、このフレームにより支持された単一のキャリアローラおよびこのキャリアローラの下方に支持された単一のリターンローラと備えるローラユニットを複数設け、前記テールピース台車から前記カテナリー台車との間を延在する前記連続ベルトコンベア部分のゴムベルトを、前記複数のローラユニットにより支持するようにしたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記ゴムベルトは坑口に向かって走行するキャリア部と、前記キャリア部の下方で前記テールピース台車に向かって走行するリターン部とを有し、トンネル壁面寄りの前記フレームの箇所に、前記キャリアローラの下方で前記リターンローラの上方への前記リターン部の挿脱を可能とした装脱部が設けられ、前記ローラユニットの設置は、前記フレームをトンネル壁面に向けて水平方向に移動させ、前記ゴムベルトのキャリア部を前記キャリアローラの上方に位置させ、前記ゴムベルトのリターン部を前記装脱部を介してリターンローラの上方に位置させることで行なわれることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記テールピース台車は、走行可能な基台と、基台の上に設けられ前記連続ベルトコンベアを支持する架台とを備え、基台の上方で架台の下方のスペースを、前記テールピース台車の周りに設置される各種設備の収容スペースとして利用するようにしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、テールピース台車とカテナリー台車との間で連続ベルトコンベアの下方の箇所を作業車両の駐車スペースとして利用できるようにした。
そのため、作業車両をトンネルの幅方向の一側に駐車でき、したがって、トンネルの幅方向の他側において、他の作業車両や軽自動車が円滑に移動でき、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、トンネル床面から連続ベルトコンベアの高さをトンネル壁面に表示させることにより、作業車両が連続ベルトコンベアの下方に収容できるか否かを瞬時に判断でき、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、テールピース台車による連続ベルトコンベアの延伸時、ローラユニットを連続ベルトコンベアの延伸長さに応じて設置し、撤去していけばよく、連続ベルトコンベアの延伸作業を円滑に行なう上で有利となり、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、ローラユニットの設置、撤去作業を簡単に行なえ、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、テールピース台車回りのトンネル床面を広く利用する上で有利となり、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。

実施の形態のトンネル内における掘削ずりの排出工法が適用されるトンネル坑内を示す斜視図である。 トンネルをその長手方向と直交する平面で破断した断面図である。 ローラユニットの斜視図である。 ローラユニットのフレーム側外結合部とトンネル壁面のトンネル側結合部との結合状態を示す説明図である。

（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、トンネル１０の幅方向の側部に、切羽から坑口に向かってクラッシャ１２、テールピース台車１４、カテナリー台車１６がそれらの順に配置され、また、連続ベルトコンベア１８がテールピース台車１４から抗口にわたって延在している。
切羽で掘削された掘削ずりは、ホイールローダ２０などの作業車両によりクラッシャ１２に運搬され、クラッシャ１２のホッパ１２０２に投入される。
クラッシャ１２は自走式で、ホッパ１２０２に投入された掘削ずりはクラッシャ１２の破砕部で破砕され、クラッシャコンベア１２０４によりテールピース台車１４に向けて搬送される。

テールピース台車１４は、クローラ１４０２により走行可能に支持された基台１４０４と、基台１４０４の上に設けられた架台１４０６とを備えている。
架台１４０６には、連続ベルトコンベア１８の上流部をなす連続ベルトコンベア上流部２２が設けられている。
連続ベルトコンベア１８を構成するゴムベルト１９は坑口に向かって走行するキャリア部１９Ａと、キャリア部１９Ａの下方でテールピース台車１４に向かって走行するリターン部１９Ｂとを有し、架台１４０６には、ゴムベルト１９の先端が折り返される、すなわち、リターン部１９Ｂからキャリア部１９Ａに折り返されるテールピース部が架台１４０６に支持されている。
連続ベルトコンベア上流部２２のキャリア部１９Ａは、テールピース部から抗口に向かうにつれて上昇する傾斜の傾斜部１９０２と、傾斜部１９０２に続く水平部１９０４とを有している。したがって、本実施の形態では、テールピース台車１４に支持される連続ベルトコンベア１８の傾斜部１９０２の上端は、傾斜部１９０２の上端に加え水平部１９０４とを含んでいる。
連続ベルトコンベア上流部２２は、ゴムベルト１９に加え、架台１４０６に設けられたローラフレームと、ローラフレームに支持された複数のキャリアローラおよびリターンローラとを含んで構成されている。

キャリアローラは、水平に配置された中央ローラと、中央ローラの両側に配置され中央ローラから離れるにつれて上昇する傾斜の側部ローラとで構成され、キャリア部１９Ａは幅方向の中央部が窪み、掘削ずりが円滑に搬送されるように図られている。
連続ベルトコンベア上流部２２の下部にはホッパ１４１０が設けられ、クラッシャコンベア１２０４により搬送された掘削ずりはホッパ１４１０に投入され、連続ベルトコンベア上流部２２のキャリア部１９Ａにより抗口側に搬送される。
本実施の形態では、基台１４０４上に、連続ベルトコンベア１８のゴムベルト１９の延伸を行なうためにベルトコンベアのフレームを継ぎ足すための油圧装置を含んだ延伸用装置、ベルトコンベアのフレームの継ぎ足しに伴ってゴムベルト１９を緊張させる油圧装置を含んだ緊張装置を設けておらず、連続ベルトコンベア１８の延伸は抗口近傍に設けたストレージカセットを用いて行なうようにし、基台１４０４上のスペースを空きスペースとしている。

カテナリー台車１６は、車輪１６０２により走行可能な基台１６０４と、基台１６０４の上に設けられた架台１６０６とを備えている。
カテナリー台車１６上に位置する連続ベルトコンベア１８の箇所は、ゴムベルト１９に加え、架台１６０６に設けられたコンベアフレームと、フレームに支持された複数のキャリアローラおよびリターンローラとを含んで構成されている。
キャリアローラは、テールピース台車１４と同様に、中央ローラとその両側の側部ローラとで構成され、キャリア部１９Ａは幅方向の中央部が窪み、掘削ずりが円滑に搬送されるように図られている。
カテナリー台車１６上に位置する連続ベルトコンベア１８のキャリア部１９Ａの上流端１９１０は、テールピース台車１４の連続ベルトコンベア上流部２２の上端（傾斜部１９０２の上端、水平部１９０４）と同一の高さで水平に延在する水平部１９１２で構成されている。
また、水平部１９１２に抗口側に続くキャリア部１９Ａは、抗口に向かうにつれて下降する傾斜の傾斜部１９１４で構成され、傾斜部１９１４の抗口側に続くキャリア部１９Ａは、トンネル床面１０Ａに近づいた高さで水平に延在する水平部１９１６で構成されている。したがって、カテナリー台車１６に支持される連続ベルトコンベア１８の傾斜部１９１４の上端は、傾斜部１９１４に加え水平部１９１２を含んで構成されている。
カテナリー台車１６と坑口との間で連続ベルトコンベア１８は、坑口側に向かってトンネル床面１０Ａで幅方向の一側に寄せて延在し、キャリア部１９Ａは、カテナリー台車１６の水平部１９１６から連続状に水平に坑口側に向かって延在している。

テールピース台車１４とカテナリー台車１６との距離は、本実施の形態では５０ｍから３００ｍであり、図１、図２に示すように、連続ベルトコンベア１８は、テールピース台車１４とカテナリー台車１６との間で、トンネル壁面１０Ｂに支持され互いに切り離された複数のローラユニット２４により直線状に延在している。
図３に示すように、ローラユニット２４は、下部フレーム２６と、上部フレーム２８と、それら下部フレーム２６と上部フレーム２８とを連結する一対の脚部３０と、下部フレーム２６に支持された単一のリターンローラ３２と、上部フレーム２８に支持された単一のキャリアローラ３４とを含んで構成されている。

下部フレーム２６は細長形状を呈し、その長手方向の中央部で単一のリターンローラ３２を回転可能に支持している。
リターンローラ３２の軸心は下部フレーム２６の長手方向に延在し、リターンローラ３２は、下部フレーム２６の幅方向の中央部に配置されている。
下部フレーム２６の長手方向の一端にフレーム側外結合部３６が設けられ、その長手方向の他端にフレーム側内結合部３８が設けられている。
フレーム側外結合部３６は、図４に示すように、トンネル壁面１０Ｂに設けられたトンネル側結合部４０に係脱可能に結合される箇所である。
トンネル側結合部４０は、アンカーボルトを介してトンネル壁面１０Ｂに取着された取り付けプレート４００２と、取り付けプレート４００２に取着されそれぞれボルト挿通孔４００４Ａを有する一対のアングル材４００４を有している。
フレーム側外結合部３６は、一対のアングル材４００４のボルト挿通孔４００４Ａに対応する雌ねじ３６０２Ａを有する結合板部３６０２を有し、一対のアングル材４００４を挿通したボルトＮ１が雌ねじ３６０２Ａに螺合されることでフレーム側外結合部３６とトンネル側結合部４０が係脱可能に結合される。
図２、図３に示すように、フレーム側内結合部３８は、天井から吊り下げられたロッド４２の下端が係脱可能に結合される箇所である。
本実施の形態では、フレーム側内結合部３８は、下部フレーム２６から突設されたロッド４４０２の先端に形成された右ねじと、天井から吊り下げられたロッド４２の下端に形成された左ねじと、それら右ねじ、左ねじに対応する雌ねじが内周部両端に形成された円筒部４４０４とからなるターンバックル機構で構成されている。
図２に示すように、このようなトンネル側結合部４０、ロッド４２を介してローラユニット２４は、トンネル床面１０Ａから下部フレーム２６の下面までの高さＨが５．５ｍ以上の寸法となるようにトンネル１０内の幅方向の一側に寄せてトンネル１０内の上部に配置されている。
なお、図１、図２において、符号２１は作業車両としてのドリルジャンボを示す。

図３に示すように、上部フレーム２８は、下部フレーム２６よりも短い長さを有し、下部フレーム２６の長手方向の中央の上方に配置されている。
上部フレーム２８には、単一のキャリアローラ３４が回転可能に支持されている。
単一のキャリアローラ３４は、テールピース台車１４と同様に、中央ローラ３４０２とその両側の側部ローラ３４０４とで構成され、キャリア部１９Ａは幅方向の中央部が窪み、掘削ずりが円滑に搬送されるように図られている。
一対の脚部３０は、リターンローラ３２の両側で上下方向に延在し下部フレーム２６と上部フレーム２８とを連結している。
一対の脚部３０のうちトンネル側結合部４０側の脚部３０は、その上部が上部フレーム２８に回転可能に支持され、下端が下部フレーム２６に係脱可能に結合されている。
すなわち、トンネル側結合部４０側の脚部３０の下端にはボルト挿通孔が形成され、このボルト挿通孔に挿通されたボルトが下部フレーム２６の雌ねじに螺合することで、脚部３０の下端が下部フレーム２６に係脱可能に結合されている。
したがって、トンネル側結合部４０側の脚部３０は開閉可能であり、トンネル側結合部４０側の脚部３０は、連続ベルトコンベア１８を構成するゴムベルト１９のリターン部１９Ｂをキャリアローラ３４の下方でリターンローラ３２の上方に挿脱できる装脱部３１として構成されている。

したがって、テールピース台車１４により連続ベルトコンベア１８を延伸する場合には、テールピース台車１４の坑口側の連続ベルトコンベア１８の箇所において、トンネル側結合部４０側の脚部３０の下端を上方に揺動させ、ゴムベルト１９のリターン部１９Ｂが装脱部３１から下部フレーム２６と上部フレーム２８との間に挿入され、ゴムベルト１９のキャリア部１９Ａがキャリアローラ３４の上に位置するように、ローラユニット２４をトンネル壁面１０Ｂに向けて水平に移動させ、移動後、トンネル側結合部４０側の脚部３０の下端を下部フレーム２６に結合し、トンネル側結合部４０とフレーム側外結合部３６とを結合すると共にフレーム側内結合部３８をロッド４２により吊り下げ、ローラユニット２４を取り付ける作業が行われる。
また、カテナリー台車１６の切羽側の連続ベルトコンベア１８の箇所において、すでにトンネル側結合部４０に取り付けられたローラユニット２４のフレーム側外結合部３６を取り外すと共にフレーム側内結合部３８からロッド４２を取り外し、トンネル側結合部４０側の脚部３０の下端を上方に揺動させておき、ローラユニット２４をトンネル壁面１０Ｂから離れる方向に水平に移動させる。これによりゴムベルト１９のリターン部１９Ｂは装脱部３１から取り出され、ローラユニット２４の取り外し作業が終了する。

本実施の形態によれば、テールピース台車１４とカテナリー台車１６との間で連続ベルトコンベア１８の下方の箇所を作業車両の駐車スペースとして利用できるようにした。
そのため、例えばドリルジャンボ２１、電源台車、集塵機、ホイールローダ２０などの作業車両をトンネル１０の幅方向の一側に駐車でき、したがって、トンネル１０の幅方向の他側において、他の作業車両や軽自動車が円滑に移動でき、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
また、本実施の形態では、テールピース台車１４とカテナリー台車１６との間で連続ベルトコンベア１８を水平に延在させるようにしたので、トンネル床面１０Ａから連続ベルトコンベアの高さをトンネル壁面１０Ｂに表示させることにより、作業車両が連続ベルトコンベア１８の下方に収容できるか否かを瞬時に判断でき、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。

また、本実施の形態では、互いに切り離された複数のローラユニット２４を設けたので、テールピース台車１４による連続ベルトコンベア１８の延伸時、テールピース台車１４の坑口側の連続ベルトコンベア１８の箇所において、ローラユニット２４を連続ベルトコンベア１８の延伸長さに応じた個数で設置し、また、カテナリー台車１６の切羽側の連続ベルトコンベア１８の箇所において、ローラユニット２４を撤去していけばよく、連続ベルトコンベア１８の延伸作業を円滑に行なう上で有利となり、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。
すなわち、従来は、テールピース台車１４の前進に応じて連続ベルトコンベア１８のフレーム、例えば、３ｍ単位のフレームを継ぎ足していく作業が必要であった。そのため、連続ベルトコンベア１８のゴムベルト１９の延伸を行なうために連続ベルトコンベア１８のフレームを継ぎ足すための油圧装置を含んだ延伸用装置、連続ベルトコンベア１８のフレームの継ぎ足しに伴ってゴムベルト１９を緊張させる油圧装置を含んだ緊張装置を利用してフレームを継ぎ足す大掛かりな作業が行なわれ、１日程度かかってしまう。
そのため、従来は、１週間（あるいは２週間）に１回テールピース台車１４を前進させ、連続ベルトコンベア１８を延伸させており、その都度、連続ベルトコンベア１８を停止させフレームの継ぎ足しの大掛かりな作業を行なっている。
一方、切羽は掘削作業に伴い毎日前進していく。
テールピース台車１４の前進は１、２週間毎に一度程度に制約されているため、クラッシャ１２は、テールピース台車１４の前方に隣接した位置に留まらなくてはならず、切羽からの掘削ずりをクラッシャ１２に運搬するホイールローダ２０の走行距離が日々長くなる不利がある。
これに対して、本発明は互いに切り離された複数のローラユニット２４を用いるため、連続ベルトコンベア１８の延伸作業が、従来のようにフレーム長さ単位に制約されず、例えば、３０分程度の作業時間で１ｍ単位で延伸できるため、連続ベルトコンベア１８を１日１回延伸でき、その都度、テールピース台車１４とクラッシャ１２とを前進できる。
そのため、クラッシャ１２と切羽との距離を従来よりも短縮でき、ホイールローダ２０の走行距離が長くなることを抑制し走行距離を一定に保て、ホイールローダ２０による切羽からの掘削ずりの運搬効率を高める上で有利となる。

また、本実施の形態では、テールピース台車１４の基台１４０４上のスペースを空きスペースとしたので、テールピース台車１４の周りに設置される各種設備、例えば、坑内照明装置などの被電源供給設備に対して電力を供給する電源装置を収容でき、したがって、電源台車を省略でき、テールピース台車１４回りのトンネル床面１０Ａを広く利用する上で有利となり、トンネル掘進作業の効率を高める上で有利となる。

１０ トンネル
１０Ｂ トンネル壁面
１２ クラッシャ
１４ テールピース台車
１４０４ 基台
１４０６ 架台
１６ カテナリー台車
１８ 連続ベルトコンベア
１９Ａ キャリア部
１９Ｂ リターン部
１９０２ 傾斜部
１９１４ 傾斜部
２０ ホイールローダ
２４ ローラユニット
２６ 下部フレーム
２８ 上部フレーム
３１ 装脱部
３２ リターンローラ
３４ キャリアローラ

Claims (5)

1. トンネルの幅方向の一側に、切羽から坑口に向かってクラッシャ、テールピース台車を配置すると共に、前記テールピース台車から坑口に連続ベルトコンベアを延在させ、
   トンネル内において切羽の掘削により生じた掘削ずりを作業車両により前記クラッシャに運搬し、前記クラッシャにより破砕した掘削ずりをテールピース台車のホッパーに投入し、前記連続ベルトコンベアにより坑口へ搬出するトンネル内における掘削ずりの排出工法において、
   前記テールピース台車から坑口側に離れた箇所でトンネルの幅方向の一側にカテナリー台車を配置し、前記カテナリー台車が位置する前記連続ベルトコンベアの部分を前記カテナリー台車で支持し、
   前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアに、坑口に向かうにつれて上昇する傾斜部を設けると共に、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアに、坑口に向かうにつれて下降する傾斜部を設け、
   前記テールピース台車と前記カテナリー台車との間で、前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端と、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端との間で延在する前記連続ベルトコンベアの下方のスペースを、掘削機械などの作業車両の駐車スペースとして利用するようにした、
   ことを特徴とするトンネル内における掘削ずりの排出工法。
2. 前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端の高さと、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端の高さを同一にし、
   前記テールピース台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端と、前記カテナリー台車に支持される前記連続ベルトコンベアの前記傾斜部の上端との間の前記連続ベルトコンベアを水平に延在させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のトンネル内における掘削ずりの排出工法。
3. その長手方向の一端がトンネル壁面に支持され他端がトンネル天井からつり下げられるフレームと、このフレームにより支持された単一のキャリアローラおよびこのキャリアローラの下方に支持された単一のリターンローラと備えるローラユニットを複数設け、
   前記テールピース台車から前記カテナリー台車との間を延在する前記連続ベルトコンベアのゴムベルトを、前記複数のローラユニットにより支持するようにした、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のトンネル内における掘削ずりの排出工法。
4. 前記ゴムベルトは坑口に向かって走行するキャリア部と、前記キャリア部の下方で前記テールピース台車に向かって走行するリターン部とを有し、
   トンネル壁面寄りの前記フレームの箇所に、前記キャリアローラの下方で前記リターンローラの上方への前記リターン部の挿脱を可能とした装脱部が設けられ、
   前記ローラユニットの設置は、前記フレームをトンネル壁面に向けて水平方向に移動させ、前記ゴムベルトのキャリア部を前記キャリアローラの上方に位置させ、前記ゴムベルトのリターン部を前記装脱部を介してリターンローラの上方に位置させることで行なわれる、
   ことを特徴とする請求項３記載のトンネル内における掘削ずりの排出工法。
5. 前記テールピース台車は、走行可能な基台と、基台の上に設けられ前記連続ベルトコンベアを支持する架台とを備え、
   基台の上方で架台の下方のスペースを、前記テールピース台車の周りに設置される各種設備の収容スペースとして利用するようにした、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項記載のトンネル内における掘削ずりの排出工法。

Images