JP7308584B1 - 削岩機 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削直後の凹凸面状になっていていてベアリングプレートを取り付けるに当たって密着性を低くすることなく、ロックボルト打設後、次の切羽発破作業時において、切羽に近接しているロックボルトの壁面突起部となるベアリングプレートやナットは発破の爆風や振動の影響を受けることが少ない削岩機を提供する。【解決手段】先端方向に突出する突出力により所定深さのロックボルト挿入用掘削孔１８を穿孔する切削ロッド３を備えた削岩機１であり、前記削岩機１は、切削ロッド３を貫挿させて保持する貫挿部５を有する保持部材４と、保持部材４の先端側に設けられたブレード盤６を有し、ブレード盤６の表面には破砕面１４が形成され、前記突出力により前記破砕面１４が揺動し、該揺動による切削動作により前記ロックボルト挿入用掘削孔１８に挿入したロックボルト１７を吹き付けコンクリート面に固定するプレートが密着収納できる収納凹面９を形成可能とした。【選択図】図１

Description

本発明は削岩機に係り、特に山岳トンネルの掘削面からロックボルトを挿入して掘削後のトンネルを保持、補強する工法、いわゆるロックボルト工法に使用される削岩機に関するものである。

（ロックボルト工法の役割）
例えば、山岳トンネルの構築においては、掘削後のトンネルを保持、補強するためにロックボルト工法が採用されている。
ここで、ロックボルト工法には 「縫付け効果」「はり形成効果」「内圧効果」「アーチ形成効果」「地山改良効果」の作用を有している。

（ロックボルト工法の施工方法）
ロックボルトは掘削後のいわゆるアーチ状をなす吹き付けコンクリート面に対し略直角方向(即ち放射線状)に打設されるものであり、該ロックボルトの頭部(余長部)側にはベアリングプレートと称されるプレート板を配置し、そのベアリングプレートをナットで地山側に締め付けることによりロックボルトを地山に安定的に定着させるものとしている。そして、上記の様にロックボルトを地山に固定して掘削後のトンネルを保持、補強する工法をロックボルト工法と称している。

ここで、ロックボルト打設の工程につき説明する。
まず、吹き付けコンクリート面を掘削する削岩機、例えば、ドリルジャンボマシンを使用してロックボルト挿入孔の削孔を行う。
次いで、削孔を行った孔にドライモルタルを充填する。その後、ロックボルトを挿入する。最後に、ナットでベアリングプレートが吹き付けコンクリート面に密着するよう締め付ける。

しかしながら、ロックボルトのベアリングプレートを設置する吹き付けコンクリート面は平坦面ではなく凹凸面になっていることが多い。従ってこのような凹凸面にベアリングプレートを取り付けるには密着性が低くなってしまうとの課題があった。
よって、従来では、前記吹き付けコンクリート面の凹凸面にドライモルタルを盛り付け、平坦面にしてベアリングプレートを取り付けていた。

しかしながら、ロックボルト打設後、次の切羽発破作業時において、前記切羽に近接している既に打設したロックボルトの取付箇所で以下の課題が生じていた。すなわち、前記切羽に近接しているロックボルトの打設箇所では吹き付けコンクリート面から突出している突起部であるベアリングプレートやナットは発破の爆風や振動の影響を受ける可能性がきわめて高い。そして、吹き付けコンクリート面とベアリングプレートとの間に盛り付けたドライモルタルが前述の影響により破損し剥落する恐れがある。

さらに、盛り付けたドライモルタルが破損し剥落した場合には、ベアリングプレートにガタツキが発生し密着性が著しく低下する為、補修作業が必要となるのである。

また、発破後のずり出し時においては、掘削断面下半部の左右両側壁面に打設したロックボルトはずりに覆われている場合が多く、そのずりを油圧ショベル等の重機で取り除く際、壁面突起物となるロックボルトのベアリングプレートやナットに油圧ショベルのバケットが接触し破損する可能性もあった。
そして、前記接触により破損した場合には、破損したベアリングプレートやナットの交換作業が必要となるとの課題もあった。

特開２０２０－９７８２１号公報

本発明は、前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、ロックボルトのベアリングプレートを設置する吹き付けコンクリート面は平坦面ではなく掘削直後の凹凸面状になっていていても、ベアリングプレートを取り付けるに当たって密着性を低くすることなく、しかも従来のように吹き付けコンクリート面の凹凸面にドライモルタルを盛り付け、平坦面にする必要もなく、さらに、ロックボルト打設後、次の切羽発破作業時において、前記切羽に近接しているロックボルトの壁面突起部となるベアリングプレートやナットは発破の爆風や振動の影響を受けることが少ないため、吹き付けコンクリート面とベアリングプレートとの間に盛り付けたドライモルタルが前述した爆風や振動の影響により破損し剥落する恐れもなく、もって、ドライモルタルが破損し剥落した場合に必要な補修作業も必要とせず、発破後のずり出し時において、掘削断面下半部の左右両側壁面に打設したロックボルトはずりに覆われており、そのずりを油圧ショベル等の重機で取り除く際、壁面突起物となるロックボルトのベアリングプレートやナットに油圧ショベルのバケットが接触し破損する可能性が少ない削岩機を提供することを目的とするものである。

本発明は、
先端方向に突出する打撃エネルギーにより所定深さのロックボルト挿入用掘削孔を穿孔する切削ロッドを備えた削岩機であり、
前記削岩機は、
前記切削ロッドを貫挿させて保持する貫挿部を有する保持部材と、
前記保持部材の先端側に設けられたブレード盤と、
前記打撃エネルギーを与える削岩機駆動部と、
前記削岩機駆動部と前記切削ロッドとの間に介在されたスリーブと、
前記スリーブから所定の間隔をおいて前記切削ロッドが貫挿できる様前記保持部材に取り付けられたアダプターと、を有し、
前記切削ロッドによるロックボルト挿入掘削孔の穿孔作業と共に、前記打撃エネルギーにより前記ブレード盤の表面に形成された破砕面を前後揺動させて前記ロックボルト挿入用掘削孔に挿入するロックボルトを吹き付けコンクリート面に固定するプレートが密着収納できる収納凹面を形成可能とし、
前記収納凹面の形成は、前記切削ロッドを突出させ、前記スリーブを前記アダプターに当接させて前記破砕面を前後揺動させて行い、前記収納凹面の深さ調整は、前記アダプターの長さ調整で行える、
ことを特徴とし、
または、
前記破砕面には突出する切削刃が複数個散点状に固着された、
ことを特徴としたものである。

本発明によれば、ロックボルトのベアリングプレートを設置する吹き付けコンクリート面は平坦面ではなく掘削直後の凹凸面状になっていていても、ベアリングプレートを取り付けるに当たって密着性を低くすることなく、しかも従来のように吹き付けコンクリート面の凹凸面にドライモルタルを盛り付け、平坦面にする必要もなく、さらに、ロックボルト打設後、次の切羽発破作業時において、前記切羽に近接しているロックボルトの壁面突起部となるベアリングプレートやナットは発破の爆風や振動の影響を受けることが少ないため、吹き付けコンクリート面とベアリングプレートとの間に盛り付けたドライモルタルが前述した爆風や振動の影響により破損し剥落する恐れもなく、もって、ドライモルタルが破損し剥落した場合に必要な補修作業も必要とせず、発破後のずり出し時において、掘削断面下半部の左右両側壁面に打設したロックボルトはずりに覆われており、そのずりを油圧ショベル等の重機で取り除く際、壁面突起物となるロックボルトのベアリングプレートやナットに油圧ショベルのバケットが接触し破損する可能性が少ないとの優れた効果を奏する。

本発明による削岩機の構成を説明する説明図である。 保持部材とアダプターとブレード盤との接続関係を説明する説明図である。 ブレード盤の破砕面の構成を説明する説明図（１）である。 ブレード盤とアダプターとの動作状態を平面図で説明する説明図である。 本発明による削岩機の動作を説明する説明図（１）である。 本発明による削岩機の動作を説明する説明図（２）である。 ブレード盤の揺動動作を一部破断した側面図で説明する説明図である。 ブレード盤の揺動動作を一部破断した平面図で説明する説明図である。 ブレード盤の破砕面の構成を説明する説明図（２）である。 本発明による削岩機の一連の動作を説明する説明図である。 本発明によってロックボルトが挿入された状態を説明する説明図（１）である。 本発明によってロックボルトが挿入された状態を説明する説明図（２）である。 従来の従来のロックボルト挿入時の構造を説明する説明図（１）である。 本発明と従来例の効果を比較して説明する説明図である。 従来の従来のロックボルト挿入時の構造を説明する説明図（２）である。 従来の削岩機の動作を説明する説明図（３）である。

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
図１に本発明による削岩機1の概略構成を示す。
図１において、削岩機１は削岩機駆動部２を有し、該削岩機駆動部２の先端からは長尺直線棒状の切削ロッド３が前後方向に揺動可能にして取り付けられている。

符号４は前記切削ロッド３を保持して切削ロッド３の揺動動作を安定させるべくサポートする保持部材であり、前記切削ロッド３を貫挿させて保持する貫挿部５を有して、該保持部材４は削岩機１に連結されて取り付けられている。

さらに、保持部材４の先端側にはブレード盤６が前記切削ロッド３の長手方向と略直交する様に配置されて取り付けられている。そして、このブレード盤６は、前記切削ロッド３の前後揺動動作に同期して揺動するよう構成されている。その動作の詳細は後述する。

図６から理解されるように、削岩機１と切削ロッド３先端側との間にはスリーブ７が介在されており、かつ該スリーブ７の配置位置から所定の間隔をおいて保持部材４にアダプター８が設けられている。そしてアダプター８はブレード盤６を前方に揺動させるよう構成されている。よって、スリーブ７がアダプター８に当接して前記アダプター８が前方に揺動する長さは、前記ブレード盤６が吹き付けコンクリート面を破砕して収納凹面９を切削形成する前記収納凹面９の深さとほぼ同じになる様構成されている。

従ってスリーブ７がアダプター８に当接してアダプター８が前方に揺動する間隔を変更すれば前記ブレード盤６が吹き付けコンクリート面を破砕して収納凹面９を切削形成する前記収納凹面９の深さが変更できるのである。すなわち、スリーブ７がアダプター８に当接して前記アダプター８が前方に揺動する間隔が長くなれば、切削形成する前記収納凹面９の深さは深くなり、スリーブ７がアダプター８に当接して前記アダプター８が前方に揺動する間隔が短くなれば、切削形成する前記収納凹面９の深さは浅くなる。

しかして、スリーブ７がアダプター８を押しながら前方への突出揺動を繰り返すと、図６の下図に示す様に、アダプター８がブレード盤６を揺動させて前記ブレード盤６の破砕面１４が吹き付けコンクリート面を破砕掘削し、所定深さの収納凹面９が形成される。

図７、図８を参照して、本発明におけるアダプター８と貫挿部５とブレード盤６との接続関係につき説明する。図７はアダプター８と貫挿部５とブレード盤６との接続関係を示す図につき、一部断面にした側面図であり、図８は一部断面にした平面図である。

図８に示す様にブレード盤６には貫挿部５の孔内に挿入される突起部１１を有しており、該突起部１１はアダプター８に押されて、ブレード盤６を前方に揺動させるよう構成されている。すなわち、ブレード盤６は前述したように削岩機駆動部２によって前方に揺動する切削ロッド３と同期して前方に揺動する構成になっている。

図７は上記の動きを側面図で説明したものであり、図８は上記の動きを平面図で説明したものである。
図８（ａ）に示す様に、ブレード盤６の中央部からは貫挿部５の孔に貫挿する略円筒状の突起部１１が突設され、該突起部１１の後端開口からはアダプター８が入り込み、かつアダプター８の外周面にはストッパー１２が設けられ、このストッパー１２が前記突起部１１の後端部に係止して突起部１１を前方に押し出す構造になっている。

さらに、ブレード盤６裏面の外周端側にはブレード盤６を引き戻す張力を有する引き戻しスプリング１３が接続されており、前記削岩機駆動部２の動作によりブレード盤６が前方に突出した後、前記引き戻しスプリング１３により後ろ側に引き戻される構造となっている。

すなわち、削岩機１の削岩機駆動部２による打撃エネルギーは、アダプター８を介してブレード盤６に伝達され、前記打撃エネルギーにより押し出されたブレード盤６が吹き付けコンクリート面を破砕するものとなる。ここで、前記削岩機駆動部２による打撃運動は前後に揺動するストローク運動であるが、ブレード盤６を前方に押し出す力は打撃エネルギーを利用しており、後方に引き戻す力は引き戻しスプリング１３の張力を利用するものとなっている。そして、前記打撃運動は反復を繰り返して行われ、吹き付けコンクリート面にブレード盤６を押し付けて削岩機駆動部２からの打撃を繰り返すことで、前記収納凹面９の掘削が確実に行えるものとなる。

図９はブレード盤６の破砕面１４の構成を説明した図であり、この破砕面１４には複数個の切削ビット１６が取り付けられている。よって、前記複数個の切削ビット１６がコンクリート壁面を効率よく切削し、底面が略平坦面になる所定深さの収納凹面９が形成できるものとなる。

ここで、破砕面１４の中央部には切削ロッド３が通過できる通過孔が設けられており、前記切削ロッド３の先端に取り付けられた切削刃１５によって、ロックボルト１７挿入用の掘削孔１８が掘削される。

以上において、本発明の動作につき説明する。
図５、図６に示す様に削岩機駆動部２からの打撃エネルギーはスリーブ７及び切削ロッド３さらに先端の切削刃１５の順に伝達されて吹き付けコンクリート面を切削し、ロックボルト挿入孔を削孔する。次いで図６の下図に示す様にロックボルト挿入孔の削孔後、さらに削岩機１を前進させながら削岩機駆動部２を駆動させると、前記スリーブ７がアダプター８に接触する。そして、前記の接触した状態で削岩機駆動部２を駆動させ、スリーブ７を前後揺動させる。

すなわち前後揺動という打撃エネルギーを与えると、前記スリーブ７に伝達された打撃エネルギーがアダプター８を介してブレード盤６に伝わり、ブレード盤６が前後揺動し、吹き付けコンクリート面を掘削（破砕）するものとなる。

ところでブレード盤６は通常、図８に示す様に引き戻しスプリング１３によって後方へ引っ張られている。しかしながら、削岩機駆動部２からの打撃エネルギーがアダプター８に加えられると貫挿部５内に設けられたスプリング１３が収縮してブレード盤６を前方に押し出すのである。すなわち、削岩機駆動部２からの打撃エネルギーは、スリーブ７からアダプター８を介してブレード盤６に伝達され、打撃エネルギーにより押し出されたブレード盤６が吹き付けコンクリート面を破砕する。

ここで、前記ブレード盤６の揺動運動は前後に揺動する削岩機１からのストローク運動で行われているが、ブレード盤６を前方に押し出す力は削岩機駆動部２からの打撃エネルギーを利用しており、ブレード盤６を後方に下げる力は引き戻しスプリング１３の張力を利用して行っていることはすでに述べた。

そして、前記の揺動運動は反復を繰り返して行われる為、吹き付けコンクリート面にブレード盤６を押し付けて削岩機駆動部２を駆動し、打撃を与えることで、所定の深さを有し、底面が平坦面となった収納凹面９の確実な掘削が可能となっているのである。

１ 削岩機
２ 削岩機駆動部
３ 切削ロッド
４ 保持部材
５ 貫挿部
６ ブレード盤
７ スリーブ
８ アダプター
９ 収納凹面
１１ 突起部
１２ ストッパー
１３ 引き戻しスプリング
１４ 破砕面
１５ 切削刃
１６ 切削ビット
１７ ロックボルト
１８ 掘削孔

Claims (2)

1. 先端方向に突出する打撃エネルギーにより所定深さのロックボルト挿入用掘削孔を穿孔する切削ロッドを備えた削岩機であり、
   前記削岩機は、
   前記切削ロッドを貫挿させて保持する貫挿部を有する保持部材と、
   前記保持部材の先端側に設けられたブレード盤と、
   前記打撃エネルギーを与える削岩機駆動部と、
   前記削岩機駆動部と前記切削ロッドとの間に介在されたスリーブと、
   前記スリーブから所定の間隔をおいて前記切削ロッドが貫挿できる様前記保持部材に取り付けられたアダプターと、を有し、
   前記切削ロッドによるロックボルト挿入掘削孔の穿孔作業と共に、前記打撃エネルギーにより前記ブレード盤の表面に形成された破砕面を前後揺動させて前記ロックボルト挿入用掘削孔に挿入するロックボルトを吹き付けコンクリート面に固定するプレートが密着収納できる収納凹面を形成可能とし、
   前記収納凹面の形成は、前記切削ロッドを突出させ、前記スリーブを前記アダプターに当接させて前記破砕面を前後揺動させて行い、前記収納凹面の深さ調整は、前記アダプターの長さ調整で行える、
   ことを特徴とした削岩機。
   
2. 前記破砕面には突出する切削刃が複数個散点状に固着された、
   ことを特徴とした請求項１記載の削岩機。
   

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