JP7451471B2 - Method for producing cavity filling material and apparatus for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、空洞充填材の製造方法及びその製造装置に関し、特に空洞充填材の種類に応じて投入する材料を使い分け、また必要に応じて作業効率を変更可能な空洞充填材の製造方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a cavity filling material and an apparatus for manufacturing the same, and in particular, a method for manufacturing a cavity filling material that can use different materials to be input depending on the type of cavity filling material, and can change work efficiency as necessary. Regarding manufacturing equipment.
地中には石炭や亜炭などの採掘跡、採石場跡、地下壕跡など様々な地下空洞が残存している。こうした地下空洞は地震などの影響で陥没や地盤沈下を引き起こす可能性があり、地下空洞の残存する地面の上に構造物を構築する際には、予め充填材を充填して地下空洞の陥没を防止する空洞充填を行う必要がある。 Various underground cavities remain underground, including the remains of mining for coal and lignite, the remains of quarries, and the remains of underground bunkers. These underground cavities may cause cave-ins or ground subsidence due to the effects of earthquakes, etc., so when constructing structures on the ground where underground cavities remain, it is necessary to fill them with filler material in advance to prevent cave-ins. It is necessary to perform cavity filling to prevent.
地下空洞には地下水や流れ込んだ雨水などが溜まっていることが多く、充填材としては水中でも成分の分離や不純物の溶出を起こさない材料が求められる。また地下空洞を隙間なく充填するには流動性の高い充填材が有効であるが、地下空洞の規模が大きい場合、流動性が高い充填材は、充填が必要な範囲にとどまらずに広範囲に広がってしまうため、過剰な充填材が必要となり、工事費用が嵩んでしまう。
そこで、流動性を抑えるように成分を配合した充填材を、予め充填が必要な範囲の外周端部に充填して閉鎖し、その後内周部に流動性の高い充填材を充填する充填工法が開発されている。
Underground cavities often collect groundwater or rainwater that has flowed in, so the filling material must be a material that does not cause separation of components or elution of impurities even in water. In addition, highly fluid filling materials are effective in filling underground cavities without gaps, but if the underground cavity is large, highly fluid filling materials can spread over a wide area, not just within the required area. As a result, excessive filling material is required, which increases construction costs.
Therefore, a filling method is proposed in which a filler containing ingredients that suppress fluidity is filled in advance at the outer edge of the area that requires filling, and then the inner edge is filled with a highly fluid filler. being developed.
特許文献1は、このような2種類の充填材を充填する充填工法に関するものであり、特許文献1には、地中空洞の充填領域の外周部を、相対的に流動性の低いゲル状の外周充填材の注入により閉鎖し、その内周側の領域に、外周充填材よりも相対的に初期流動性の高い中詰充填材を充填する地下空洞の充填工法が開示されている。
特許文献1に記載の発明では、充填材の成分として、珪砂や、耐火煉瓦等の窯業原料として使用される耐火粘土の製造過程で副産物として生じる、石英、長石、カオリンを構成鉱物とする粘土混じりの微粒珪砂であって、「キラ」と総称され、微粒珪砂と粘土の混合比率が異なる砂キラ及び粘土キラと、水ガラス、セメント系固化材、水を使用する。しかしこの成分の組み合わせで、通常の混練装置によって流動性が低い、即ち粘度が高い充填材を安定的に製造するのには課題があることがわかり、専用の混練装置を用いた充填材の製造方法が開発された。
In the invention described in
特許文献2には、キラ材を用いた高濃度・高比重の土質スラリー材を製造する方法であって、キラ材に水を混合・攪拌する際に、微量の水ガラスを添加して高濃度でありながら流動性を保持したスラリー材を製造する混練工程と、所望の濃度・比重のスラリー材に調整する濃度調整工程と、ゲル化させるために必要な所定量の水ガラスを添加攪拌する固化準備工程と、セメント系固化材と混合させながら充填部に搬送する混合ゲル化工程とを含む製造方法が開示されている。 Patent Document 2 describes a method for manufacturing soil slurry material with high concentration and high specific gravity using Kira wood, and when mixing and stirring water with Kira wood, a trace amount of water glass is added to make the slurry material highly concentrated. a kneading process to produce a slurry material that maintains fluidity while maintaining fluidity, a concentration adjustment process to adjust the slurry material to the desired concentration and specific gravity, and a solidification process in which a predetermined amount of water glass necessary for gelation is added and stirred. A manufacturing method is disclosed that includes a preparation step and a mixing gelling step of conveying the material to a filling section while mixing it with a cementitious solidifying material.
特許文献2の製造方法により製造した充填材を使用し、特許文献1の発明の様に充填領域を限定して空洞充填を行う工法は数多くの地下空洞に適用され実績を上げてきた。しかし、この工法で使用する水ガラスは比較的高価であるため、外周長が長くなるような領域の空洞充填工事などでは水ガラスの使用量が多く、材料費が問題視されるケースも出てきている。この対策として水ガラスの使用量を低減する技術も開発されている。
The method of filling a cavity by limiting the filling area as in the invention of
特許文献3には、充填が必要な領域の外周部に充填する端部充填材に対して、端部充填材より水ガラスの添加量が少ないことで流動性が高めの第二端部充填材を用意し、端部充填材の充填の前に第二端部充填材を充填し、その上から端部充填材を充填して充填領域を囲む隔壁を形成し、隔壁の中に中詰充填材を充填する地下空洞充填工法が開示されている。 Patent Document 3 describes a second end filler that has higher fluidity due to a smaller amount of water glass added than the end filler, which is filled in the outer periphery of the area that requires filling. A second end filling material is prepared before the end filling material is filled, and an end filling material is filled from above to form a partition wall surrounding the filling area, and a middle filling is performed in the partition wall. An underground cavity filling method is disclosed.
このようにコスト削減のニーズから充填材の種類も増え、また中詰充填材も水ガラスを使用しない方向に変化してきており、特許文献2の製造方法や製造装置では材料に応じて柔軟に対応するのが難しいという課題も見えてきている。また特許文献2の製造方法のように混練の際、一律で水ガラスを添加すると、一旦作業を止めて時間をおいてしまうと砂キラや粘土キラが沈殿しやすくなるという課題も見えてきている。そこで空洞充填材の種類に応じ、水ガラスの添加有無など投入する材料を使い分け、空洞充填材を効率よく製造する空洞充填材の製造方法の提供が求められる。 In this way, due to the need for cost reduction, the types of fillers are increasing, and filling materials are also changing toward not using water glass, so the manufacturing method and manufacturing equipment described in Patent Document 2 can be used flexibly depending on the material. There are also emerging issues that make it difficult to do so. In addition, if water glass is uniformly added during kneading as in the manufacturing method of Patent Document 2, there is a problem that sand particles and clay particles tend to precipitate once the operation is stopped and a period of time is left. There is. Therefore, there is a need to provide a method for manufacturing a cavity filler that efficiently manufactures the cavity filler by using different input materials, such as whether water glass is added or not, depending on the type of the cavity filler.
本発明は、上記従来の空洞充填材の製造方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、空洞充填材の種類に応じて投入する材料を使い分け、また必要に応じて作業効率を変更可能な空洞充填材の製造方法及びその製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional method for manufacturing cavity filling materials, and an object of the present invention is to use different materials to be input depending on the type of cavity filling material, and to An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cavity filling material and an apparatus for manufacturing the same, which can change work efficiency.
上記目的を達成するためになされた本発明による空洞充填材の製造方法は、製造する空洞充填材の種類に応じて水ガラスの有無を含む材料の配合を調整して作り分ける空洞充填材の製造方法であって、キラ材混合槽に粘土キラと、砂キラと、水とを供給し、供給された材料を混練してスラリー材を製造する混練工程と、セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルク製造工程と、前記混練工程で製造したスラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整工程と、前記濃度調整工程で前記水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程により得られた前記スラリー材と、前記セメントミルク製造工程により得られた前記セメントミルクと、を連続混合器に供給して混合する充填材混合工程と、前記濃度調整工程又は前記充填材混合工程により得られた前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填材吐出工程とを備え、前記混練工程は端部充填材または端部充填材より水ガラス添加量が少ない第二端部充填材の用途の場合において、混練時間を所定の混練時間より早める場合に、供給する材料に水ガラスをさらに添加して混練し、前記混練工程で水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程に添加する水ガラスの量はゲル化に必要な所定量から前記混練工程で添加した分を差し引いた分量であることを特徴とする。 The method for manufacturing a cavity filling material according to the present invention, which has been made to achieve the above object , involves manufacturing different cavity filling materials by adjusting the composition of materials, including the presence or absence of water glass, depending on the type of cavity filling material to be manufactured. The method includes a kneading step of supplying clay filler, sand filler, and water to a filler material mixing tank, and kneading the supplied materials to produce a slurry material, and a cement-based solidifying agent and water. a cement milk production step of producing cement milk by kneading the mixture , and adding the cement milk or cement-based solidifying agent selected according to the type of the cavity filler to be produced to the slurry material produced in the kneading step. A concentration adjustment step in which a predetermined amount of water glass necessary for gelation by mixing and water is added and mixed to adjust to a slurry material with a desired concentration and specific gravity, and in the concentration adjustment step, the water glass is When added, a filler mixing step of supplying and mixing the slurry material obtained in the concentration adjustment step and the cement milk obtained in the cement milk production step to a continuous mixer, and the concentration adjustment step. or a filler discharging step of discharging the filler, which is a slurry material containing the cement milk obtained in the filler mixing step, into an on-site injection port, and the kneading step includes an end filler or an end filler. In the case of application as a second end filler in which the amount of water glass added is smaller than that of the raw material, if the kneading time is to be earlier than the predetermined kneading time, water glass is further added to the supplied material and kneaded , and the above-mentioned When water glass is added in the kneading step, the amount of water glass added in the concentration adjustment step is the amount obtained by subtracting the amount added in the kneading step from the predetermined amount required for gelation. .
上記目的を達成するためになされた本発明による充填材製造装置は、製造する空洞充填材の種類に応じて水ガラスの有無を含む材料の配合を調整して作り分ける上記空洞充填材の製造方法に使用する充填材製造装置であって、粘土キラと、砂キラと、水とを混練してスラリー材を製造するキラ材混合槽と、セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルクプラントと、前記キラ材混合槽で製造した前記スラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整槽と、連続混合器と、前記濃度調整槽で調整した前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填ポンプとを備え、前記連続混合器は、前記濃度調整槽に水ガラスを添加した場合に、前記濃度調整槽で調整したスラリー材と、前記セメントミルクとを混合して吐出することを特徴とする。 The filling material manufacturing apparatus according to the present invention, which has been made to achieve the above object , provides a method for manufacturing the cavity filling material by adjusting the composition of the materials, including the presence or absence of water glass, depending on the type of the cavity filling material to be manufactured. This is a filler manufacturing device used for manufacturing slurry, which includes a filler mixing tank that kneads clay filler, sand filler, and water to produce slurry material, and a filler material mixing tank that kneads cement-based solidifying agent and water to produce cement. A cement milk plant that produces milk, and gelation by mixing the slurry material produced in the Kira material mixing tank with the cement milk or cement-based solidifying material selected according to the type of cavity filling material to be produced. a concentration adjustment tank that adds and mixes water and a predetermined amount of water glass required for the slurry to obtain a slurry material with a desired concentration and specific gravity ; a continuous mixer; and a continuous mixer; and a filling pump that discharges a filler, which is a slurry material containing cement milk, to an on-site injection port, and when water glass is added to the concentration adjustment tank, the continuous mixer mixes the slurry adjusted in the concentration adjustment tank. The method is characterized in that the material and the cement milk are mixed and discharged .
前記キラ材混合槽は、それぞれが角形であり、各辺の内壁近傍から角形の中心方向に向かう外羽根と、外羽根の内側で回転する回転羽根を備える複数の水槽が連結される多連の角形水槽を含み、前記多連の角形水槽は1つの角形水槽の混練処理が終わると混練されたスラリー材が次の角形水槽に移行することを順次繰り返すことでスラリー材を混練することが好ましい。 Each of the clear wood mixing tanks has a rectangular shape, and has a plurality of water tanks connected to each other, each of which has an outer blade extending from near the inner wall on each side toward the center of the rectangle, and a rotary blade that rotates inside the outer blade. The method includes a square water tank, and the plurality of square water tanks kneads the slurry material by sequentially repeating a process in which the kneaded slurry material is transferred to the next square water tank after the kneading process in one square water tank is completed. is preferred.
前記キラ材混合槽に入れる材料の配合比及び水ガラスの有無の設定入力に応じ、供給する水及び水ガラスの投入量を制御する制御部をさらに含むことが好ましい。 Preferably, the apparatus further includes a control unit that controls the amount of water and water glass to be supplied in accordance with the mixing ratio of materials to be added to the mixing tank and the setting input of the presence or absence of water glass.
本発明に係る空洞充填材の製造方法及びその製造装置によれば、端部充填材や第二端部充填材のように水ガラスを添加してゲル化が必要な充填材と、水ガラスを添加しない中詰充填材を作り分け、水ガラスを含み、セメントミルクと混合後ゲル化が始まるために直ちに現場注入しないといけない端部充填材や第二端部充填材は現場注入直前で連続混合器にて混合し、水ガラスを含まない中詰充填材は濃度調整槽でセメントミルクと混合して濃度調整してから現場注入するため、注入材の種類に応じた適切な充填材の製造が可能となる。 According to the method for producing a cavity filler and the apparatus for producing the same according to the present invention, a filler that needs to be gelled by adding water glass, such as an end filler or a second end filler, and a filler that needs to be gelled by adding water glass. The middle filling material that does not contain additives is made separately, and the end filling material and second end filling material, which contains water glass and must be injected immediately on-site because it begins to gel after mixing with cement milk, are continuously mixed immediately before on-site injection. The filling material, which does not contain water glass, is mixed in a container and the filling material, which does not contain water glass, is mixed with cement milk in a concentration adjustment tank to adjust the concentration and then injected on-site, so it is possible to manufacture the appropriate filling material according to the type of injection material. It becomes possible.
また、本発明に係る空洞充填材の製造方法によれば、端部充填材や第二端部充填材の場合で、一度に多量の充填材が必要であるとき、即ち短い混練時間で十分な混練がなされたスラリー材として作泥量を増やす必要がある場合には、キラ材混合槽にて水ガラスの一部を一次添加して充填材製造の効率を向上することができる。 Further, according to the method for producing a cavity filler according to the present invention, in the case of an end filler or a second end filler, when a large amount of filler is required at once, that is, a short kneading time is sufficient. If it is necessary to increase the amount of slurry produced as a slurry material that has been thoroughly kneaded , the efficiency of filler production can be improved by primarily adding a portion of water glass in the clear material mixing tank.
さらに本発明に係る空洞充填材の製造装置によれば、充填材の種類によって配合比を設定し、また水ガラスの有無を選択的に設定することにより、空洞充填材の製造装置が備える制御部により水ガラスや水の投入量が適切に制御されるため、品質の安定した充填材を製造することが可能となる。 Further, according to the cavity filling material manufacturing device according to the present invention, the control unit provided in the cavity filling material manufacturing device Since the input amount of water glass and water is appropriately controlled, it is possible to produce a filler with stable quality.
次に、本発明に係る空洞充填材の製造方法及びその製造装置を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態による充填材製造装置の全体構成を概略的に示す図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態による充填材製造装置1は、土質系スラリー製造ライン10及びセメント固化材製造ライン20を有する。
土質系スラリー製造ライン10は、材料を保存するストックヤード11、材料を供給するキラ材供給機12、キラ材混合槽13、及び濃度調整槽14を備え、固化材製造ライン20はセメント系固化材サイロ21及びセメントミルクプラント22を備える。
Next, a specific example of a method for manufacturing a cavity filling material and an apparatus for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a filler manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a
The soil-based
本発明の実施形態による充填材製造装置1は、空洞充填にかかる費用削減のニーズから種類が増加してきた種々の空洞充填材(端部充填材、第二端部充填材、中詰充填材)に対応し、作製する空洞充填材の種類に応じて材料の移送経路を切換えることで空洞充填材を作り分けることが可能であり、又空洞充填するエリアの外周部に充填する端部充填材や第二端部充填材の場合は、一度に多量の空洞充填材が必要かどうかにより材料の配合を調整して効率的に空洞充填材を製造することが可能な装置である。
The filling
土質系スラリー製造ライン10は、空洞充填材の原料のうち、セメントミルクを作製するセメント固化材以外の材料を水と混ぜ合わせ、スラリー状の中間材を製造するためのラインであるが、空洞充填材の種類によっては、最終的にセメントミルクと混ぜ合わせた空洞充填材として完成するところまでの処理を行う。
The soil-based
ストックヤード11は、材料となる粘土キラ101及び砂キラ102をそれぞれ一時的に貯蔵する貯蔵エリアである。粘土キラ101や砂キラ102などのキラ材は、主に珪砂や、耐火煉瓦等の窯業原料として使用される耐火粘土の製造過程で副産物として生じる、石英、長石、カオリンを構成鉱物とする粘土混じりの微粒珪砂である。粘土キラ101と砂キラ102は、微粒珪砂と粘土の混合比率により区分され、粘土キラ101は砂キラ102よりも粘土の比率が高い。1例として粘土キラ101は粘土分が約50%であり、砂キラ102の粘土分は約25%である。微粒珪砂と粘土の混合比率は厳密なものではなく混合比率はこれに限らない。
The
粘土キラ101としては、これ以外に砂利工場の山砂利選別時に副産物として発生する脱水粘土も使用される。また、砂キラ102は、珪砂工場に限らず、採石工場で採石選別時に発生する脱水粘土や石粉等も使用される。
いずれにしても、キラ材は有害物質を含まず、また副産物として生ずるものであるので、安全で安価な材料であり、空洞充填材の材料としては好適な材料である。粘土キラ101や砂キラ102は、産地や製法により含水率が異なる。そこで各種空洞充填材を作製するための材料の配合量を決定する際、材料の含水率が影響するため、粘土キラ101や砂キラ102は予め含水率を調べたものを使用する。
In addition to this, dehydrated clay generated as a by-product during the sorting of mountain gravel at a gravel factory is also used as the
In any case, the Kira material does not contain harmful substances and is produced as a by-product, so it is a safe and inexpensive material and is suitable as a material for cavity filling material.
キラ材供給機12は、ストックヤード11に貯蔵された粘土キラ101及び砂キラ102を、キラ材混合槽13に供給するための装置である。充填材製造装置1の構成によっては、キラ材供給機12は、ストックヤード11とキラ材混合槽13との間を繋ぐように設けられたベルトコンベアとしてもよいが、一実施形態では、キラ材供給機12はバックホーである。バックホーで製造する空洞充填材に必要な量の粘土キラ101及び砂キラ102を、それぞれストックヤード11から取り出して、キラ材混合槽13に供給する。このとき粘土キラ101及び砂キラ102を、直接キラ材混合槽13に供給するのではなく、供給前に取り出した粘土キラ101と砂キラ102を、バックホーによりある程度混合してからキラ材混合槽13に供給することで、材料の混合不足による偏りを防止することができる。
The
キラ材混合槽13は、粘土キラ101と砂キラ102に水を加えて混練し、所定の濃度のスラリー材を作製する装置である。混練のための水は、充填材製造装置1が備える給水槽30と移送ポンプ81により、給水配管を通してキラ材混合槽13に供給される。ここで供給される水の量は空洞充填材の種類や供給する材料の量、含水率によって決まるが、最終的には混練されたスラリー材の比重により管理される。即ち、混練されたスラリー材の比重が所定の範囲内に入るように供給される水の量が制御される。
The filler
キラ材混合槽13には、さらに充填材製造装置1が備える水ガラス貯槽40と移送ポンプ84により水ガラスを供給する水ガラス供給配管が接続される。
水ガラスは二酸化ケイ素(SiO2)及び酸化ナトリウム(Na2O)からなり、セメント系固化剤と混ぜ合わせると比較的短時間でゲル化反応を起こす。空洞充填を行う範囲の外周部に予め壁状に充填し、後から充填する空洞充填材である中詰充填材の広がりを抑える役割を果たす端部充填材や第二端部充填材では流動性が低いことが求められ、こうした低流動性の空洞充填材の材料として水ガラスは非常に有効な材料である。但し水ガラスは安価な材料ではないので、第二端部充填材は、工費削減のため、端部充填材の水ガラス添加量を減らし、端部充填材の下に充填する材料として考案されたものである。
The kill
Water glass is composed of silicon dioxide (SiO 2 ) and sodium oxide (Na 2 O), and when mixed with a cement solidifying agent, a gelation reaction occurs in a relatively short time. The end filler and the second end filler, which are filled in the outer periphery of the cavity filling area in advance in the form of a wall, are used to suppress the spread of the hollow filler that is filled later. Water glass is required to have a low fluidity, and water glass is a very effective material as a material for such a cavity filler with low fluidity. However, since water glass is not a cheap material, the second end filler was devised as a material to be filled under the end filler by reducing the amount of water glass added to the end filler in order to reduce construction costs. It is something.
水ガラスは、セメント系固化剤と混ぜ合わせなければゲル化することはなく、キラ材混合槽13でスラリー材を作製する際に混合すると、混練物の粘度を低減する性質がある。このため水ガラスを添加するとキラ材混合槽13の混練の効率が上昇し、作泥量が増加する。混練する材料の配合にもよるが、一実施形態ではキラ材混合槽13で添加する水ガラスの量は粘土キラ101と砂キラ102の合計量に対し0.2~2%の範囲である。1例として、水ガラスを添加することによりスラリー材の作製効率が水ガラスを添加しない場合の1.5倍程度に増加する。
Water glass does not gel unless it is mixed with a cementitious solidifying agent, and when mixed when preparing a slurry material in the clearing
しかし、水ガラスを添加して混練すると、混練後の材料の分離が起こりやすくなるという性質もある。そこで本発明の実施形態では、一度の充填量が少なく、作業中断を経て数日間にわたりキラ材混合槽13の中にスラリー材が停滞するような場合には水ガラスを添加せず、一度に多量の端部充填材または第二端部充填材を作製する必要がある際に水ガラスを添加してスラリー材の混練効率を高めるように操作する。
However, when water glass is added and kneaded , separation of the materials after kneading tends to occur. Therefore, in the embodiment of the present invention, if the amount of slurry material to be filled at one time is small and the slurry material stagnates in the clear
端部充填材または第二端部充填材に添加する水ガラスは、最終的にはセメントミルクと混合してゲル化するためのものであるが、ゲル化に必要な量を全てキラ材混合槽13の混練時に添加してしまうと材料の分離が生じやすくなるため、混練の際に添加する量はゲル化に必要な量の一部を先に添加する形で添加する。残りの水ガラスは次の濃度調整の段階で、最終的にセメントミルクと混合する直前に添加するようにするのが好ましい。
キラ材混合槽13で作製されたスラリー材は、移送ポンプ83により濃度調整槽14に移送される。
The water glass added to the end filler or the second end filler is to be mixed with cement milk and gelled, but all the amount necessary for gelation is added to the clear material mixing tank. If it is added during kneading in
The slurry material produced in the clear
濃度調整槽14では、空洞充填材の種類に応じて所定の濃度、比重のスラリー材となるように調整を行う。端部充填材または第二端部充填材を作製する場合はキラ材混合槽13で作製されたスラリー材に、セメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスを添加して混合する。キラ材混合槽13での混練の際、混練時間を所定の混練時間より早めるために、水ガラスを添加して混練した場合は、濃度調整槽14で添加する水ガラスの量はゲル化に必要な所定量からキラ材混合槽13での混練工程で添加した分を差し引いた分量とする。キラ材混合槽13で水ガラスを添加しないで混練した場合は、ゲル化に必要な所定量の水ガラスを全量添加して混合する。
最終的に添加する水ガラスの量は配合により変化するが、例えば、端部充填材の場合は、粘土キラ101と砂キラ102の合計量に対し10%程度であり、第二端部充填材の場合は端部充填材の添加量の1/6~1/5程度である。
In the
The amount of water glass finally added varies depending on the formulation, but for example, in the case of the end filler, it is about 10% of the total amount of
作製するのが中詰充填材の場合は、水ガラスは添加しない。そのためこの段階でセメントミルクと混合しても、すぐにゲル化が始まるようなことがなく、地下空洞に充填するまでの時間的な制約が少ない。そこで中詰充填材の場合は、濃度調整槽14にて、キラ材混合槽13で作製したスラリー材と、セメント固化材製造ライン20で作製したセメントミルクとを混合し、地下空洞に充填できる完成状態の中詰充填材を作製する。
When making a filling material, water glass is not added. Therefore, even if it is mixed with cement milk at this stage, gelation does not start immediately, and there are fewer time constraints until it is filled into underground cavities. Therefore, in the case of filling material, the slurry material produced in the clear
濃度調整槽14では、端部充填材または第二端部充填材の場合も、中詰充填材の場合も最終的なスラリー材の比重の精度を高めるように水を添加して濃度調整を行う。スラリー材の比重は、キラ材混合槽13でスラリー材を作製する混練段階でも供給する水の量を制御することで管理しているが、最初の混練の段階で比重の十分な精度を出すのは難しい。そこで一実施形態では、最初の混練の段階においては最終的な目標の比重よりやや高め、即ち水の量がやや少なめの管理範囲でスラリー材を作成しておき、濃度調整槽14での濃度調整段階で水を加えて比重の調整を行うようにする。
In the
濃度調整槽14で水ガラスを添加し、濃度・比重調整を行った端部充填材または第二端部充填材用のスラリー材は、セメント固化材製造ライン20で作製したセメントミルクと混合するため充填材製造装置1が備える連続混合器50に移送する。一方濃度調整槽14でセメントミルクと混合して濃度・比重調整を行った中詰充填材は充填ポンプ80により現場注入口70から地下空洞に充填される。
The slurry material for the end filler or the second end filler, to which water glass has been added in the
セメント固化材製造ライン20のセメント固化材サイロ21は、セメント固化材を貯蔵する容器であり、セメント固化材サイロ21としては、移動式の竪型サイロなどが適用される。セメント固化材サイロ21に貯蔵されたセメント固化材は、スクリューフィーダなどの排出装置により必要な量が排出される。
The cement solidifying
セメントミルクプラント22は、セメント固化材サイロ21より供給されるセメント固化材を水と混合してセメントミルクを作製する。水は給水槽30から移送ポンプ82を介して給水配管により供給される。
The
セメントミルクプラント22で作製されたセメントミルクは、組み合わされる空洞充填材の種類により移送先が切り替えられる。空洞充填材が端部充填材または第二端部充填材の場合は、ゲル化が生ずるため、地下空洞への充填直前に混合して充填材として完成する必要があるため、連続混合器50に供給される。
空洞充填材が中詰充填材の場合は、作製されたセメントミルクは、濃度調整槽14に移送され、粘土キラ101と砂キラ102を含むスラリー材と混合される。
The destination of the cement milk produced in the
When the cavity filler is a hollow filler, the produced cement milk is transferred to the
以上のように充填材製造装置1は、作製する空洞充填材の種類に応じて材料の移送経路や組合せを切換えるが、人為的ミスを低減するために制御部60を備える。制御部60は充填材製造装置1のキラ材混合槽13等の各構成要素間をつなぐ材料移送用の移送配管に備える充填ポンプ80、移送ポンプ(81、82、83、84、85)や電磁弁90などを制御する。
また、制御部60は材料の配合比や材料の初期の含水率の入力を受け、自動で比重計算を行い、それに基づき供給する水の量を調整するように構成される。
As described above, the filling
Further, the
一実施形態では、制御部60は、マイコンなどを搭載した制御基板と、操作パネルとを有し、操作パネルには、作成する空洞充填材の種類やキラ材混合槽13での混合時の水ガラス添加有無などの入力を受け付ける入力部を備えており、例えば空洞充填材の種類として端部充填材を選択し、キラ材混合槽13への水ガラスの添加有を選択すると、制御部60は、作製する端部充填材の量に基づき端部充填材に必要な配合量の水と水ガラスの量を決定し、決定した供給量となるよう、キラ材混合槽13への移送ポンプ81による水の供給と移送ポンプ84による水ガラスの供給を制御する。
In one embodiment, the
また、制御部60は、濃度調整槽14に対しては、ゲル化に必要な量の水ガラスのうちの、キラ材混合槽13には供給しなかった残りの量を供給するように移送ポンプ84を制御し、またキラ材混合槽13で作製されたスラリー材の比重と、最終的に目的とする端部充填材の比重との差分から求められる、さらに供給するべき水の量に基づき、電磁弁90及び移送ポンプ81を制御し必要量の水を供給する。
The
制御部60は、端部充填材を選択し、キラ材混合槽13への水ガラスの添加無を選択すると、キラ材混合槽13への水ガラス添加は行わず、濃度調整槽14にゲル化に必要な量の水ガラスを全量供給するように移送ポンプ84を制御する。また濃度・比重調整のため、さらに供給するべき水の量に基づき、電磁弁90及び移送ポンプ81を制御し必要量の水を供給する。
When the
図1では、給水槽30から濃度調整槽14に接続される給水配管のみが電磁弁90であり、その他の移送配管の主要部分に設けた弁は手動の開閉弁91で示すが、これは一実施形態であって、これら各配管に設けられた弁はいずれも電磁弁90であっても手動の開閉弁91であってもよい。
In FIG. 1, only the water supply pipe connected from the
図2は、本発明の実施形態による端部充填材または第二端部充填材の製造の流れを説明するための図であり、図3は、本発明の実施形態による中詰充填材の製造の流れを説明するための図である。
図2、3を参照すると、基本的な構成は図1と変わらないが、図2では端部充填材または第二端部充填材の製造に関連する部分を太線の矢印で示し、図3では中詰充填材の製造に関連する部分を太線の矢印で示している。基本的な構成要素の機能については図1で説明した内容と変わらないので図2、3の説明では省略する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of manufacturing the end filling material or the second end filling material according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing flow of the filling material according to the embodiment of the present invention FIG. 2 is a diagram for explaining the flow.
Referring to FIGS. 2 and 3, the basic configuration is the same as in FIG. 1, but in FIG. 2, parts related to the manufacture of the end filler or the second end filler are indicated by thick arrows, and in FIG. Parts related to the production of the filling material are indicated by thick arrows. Since the functions of the basic constituent elements are the same as those explained in FIG. 1, the explanation of FIGS. 2 and 3 will be omitted.
図2、3で相違するのは水ガラスの供給を行うか否かと、連続混合器50を使用するか否かという点である。端部充填材または第二端部充填材は地下空洞に充填した際、広範囲に流れ広がってしまうと、空洞充填するエリアの外周部に壁状に充填するのが容易ではなくなる。そこで端部充填材または第二端部充填材では水ガラスを混合し、セメントミルクと混合すると短時間でゲル化する性質を持たせて充填時の流れ広がりを抑制する。ゲル化は短時間で開始されるので、地下空洞に充填する直前に混合する連続混合器50が必須となる。
図3の中詰充填材の製造の場合、製造費用が嵩む要因となる水ガラスは使用しないため、連続混合器50も使用しない。
The difference between FIGS. 2 and 3 is whether or not water glass is supplied and whether or not a
In the case of manufacturing the filling material shown in FIG. 3, since water glass, which increases manufacturing costs, is not used, the
図4は、本発明の実施形態によるキラ材混合槽の構造を概略的に示す図であり、図4(a)はキラ材混合槽の上面から見た平面的な構造を示す概略図であり、図4(b)は側方から見た内部構造を示す概略図である。
図4を参照すると、本発明の実施形態によるキラ材混合槽13は、それぞれが角形であり、各辺の内壁近傍から角形の中心方向に向かう外羽根16と、外羽根16の内側で回転する回転羽根17とを備える複数の角形水槽15が連結される多連の角形水槽を含む。図4(a)では角形水槽15が3連に連なる角形水槽を示すが、角形水槽15の数はこれに限らず3連より多くても少なくてもよい。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the finished material mixing tank according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4(a) is a schematic diagram showing the planar structure of the finished material mixing tank seen from the top. , FIG. 4(b) is a schematic diagram showing the internal structure seen from the side.
Referring to FIG. 4, each of the kill
これらの複数の角形水槽15は、回転羽根17を独自に駆動する駆動モータ18を備えるが、それぞれが独立してスラリー材を作製するのではなく、例えば一端にある第1の角形水槽15に、材料である粘土キラ101、砂キラ102、水103、及び必要に応じて水ガラス104を投入し、第1の角形水槽15で混練された材料がオーバーフローして隣接する第2の角形水槽15に移り、第2の角形水槽15でさらに混練される。第2の角形水槽15で混練された材料はオーバーフローして隣接する第3の角形水槽15に移り、さらに混練され、最終的に混練されたスラリー材110として排出される。このように多連の角形水槽は直列に接続された1つの連続処理の混合槽として機能する。
These plurality of
中央で回転する回転羽根17を備える縦型の混合槽としては円筒状の槽形状を想定しやすいが、試作の結果、角形の外形と各辺の内壁近傍から角形の中心方向に向かう外羽根16とを組み合わせると、各コーナー部でスラリー材の乱流が発生し材料の混練の効率が改善されることがわかり、実施形態では図4に示すような角形の形状の槽を有するキラ材混合槽13としている。
It is easy to imagine a cylindrical tank shape as a vertical mixing tank equipped with
図5は、本発明の実施形態による端部充填材または第二端部充填材の製造の流れを説明するためのフローチャートである。図5は、図2に対応したフローチャートである。
図5を参照すると、段階S500にてストックヤード11からバックホーなどのキラ材供給機12により粘土キラ101及び砂キラ102を、また給水槽30から水をキラ材混合槽13に供給する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of manufacturing an end filler or a second end filler according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart corresponding to FIG.
Referring to FIG. 5, in step S500,
次に端部充填材または第二端部充填材は一度に多量が必要か、即ち作業効率を高めるために混練時間の短縮が必要かどうかを判断する(段階S505)。
段階S505で混練時間の短縮が必要であると判断した場合は、段階S510でキラ材混合槽13に水ガラスの一次添加を行った後、段階S515にて供給した材料の混練を行う。一方段階S505で混練時間の短縮が必要でないと判断した場合は、水ガラスの一次添加を行わず、そのまま段階S515にて供給した材料の混練を行う。
キラ材混合槽13でのスラリー材の混練工程が終了すると、段階S520で完成したスラリー材を濃度調整槽14に移送する。
Next, it is determined whether a large amount of the end filler or the second end filler is needed at one time, that is, whether the kneading time needs to be shortened to improve work efficiency (step S505).
If it is determined in step S505 that it is necessary to shorten the kneading time, water glass is primarily added to the filler
When the slurry material kneading process in the clear
端部充填材または第二端部充填材として製造する充填材に含める水ガラスの総量は、ゲル化に必要な所定量であって、段階S510で水ガラスの一次添加を行ったか否かに拘わらず一定である。そこで段階S510で水ガラスの一次添加を行ったか否かによって濃度調整槽14で添加する水ガラスの量が変わってくる。
The total amount of water glass included in the filler produced as the end filler or the second end filler is the predetermined amount required for gelation, regardless of whether the primary addition of water glass was performed in step S510. is constant. Therefore, the amount of water glass added in the
そこで、段階S525にてスラリー材を作製する際に水ガラスを一次添加したか否かを確認する。段階S510にて水ガラスを一次添加した場合は、段階S530にてゲル化に必要な所定量から混練工程で一次添加した分を差し引いた分量の水ガラスの二次添加及び、端部充填材または第二端部充填材用のスラリー材として最終的に必要な濃度・比重となるように水を添加して濃度調整槽14により混合を行い、濃度・比重調整済みのスラリー材を作製する。
Therefore, in step S525, it is checked whether water glass was primarily added when producing the slurry material. When water glass is primarily added in step S510, in step S530, water glass is added in an amount obtained by subtracting the amount initially added in the kneading process from the predetermined amount required for gelation, and the end filler is added. Alternatively, water is added so that the slurry material for the second end filler has the final required concentration and specific gravity, and the mixture is mixed in the
一方キラ材混合槽13でのスラリー材の混練工程で、水ガラスを一次添加しなかった場合は、段階S535にてゲル化に必要な所定量の水ガラスを全量添加し、さらに最終的に必要な濃度・比重となるように水を添加して濃度調整槽14により混合を行い、濃度・比重調整済みのスラリー材を作製する。
On the other hand, if water glass is not primarily added in the slurry material kneading process in the Kira
段階S540にて濃度・比重調整済みのスラリー材を、濃度調整槽14から連続混合器50に移送する。濃度調整槽14からの移送配管は、途中で分岐して連続混合器50と現場注入口70とに接続されるが、現場注入口70側の開閉弁91を閉じ、連続混合器50側の開閉弁91を開くことで移送先を切り替える。
In step S540, the slurry material whose concentration and specific gravity have been adjusted is transferred from the
段階S500~段階S540の土質系スラリー製造ライン10による処理と並行して、セメント処理固化材製造ライン20ではセメントミルクプラント22にて、セメント系固化材サイロ21から供給したセメント系固化材と、給水槽30から供給した水とを混練してセメントミルクを作製する(段階S560)。
In parallel with the processing by the earth-based
次いで段階S540の濃度・比重調整済みのスラリー材の移送に合わせて、段階S565にて作製したセメントミルクをセメントミルクプラント22から連続混合器50に移送する。セメントミルクプラント22からの移送配管も途中で分岐して濃度調整槽14に接続する移送配管と、連続混合器50に接続する移送配管とに分かれるが、この場合もそれぞれの移送配管に設けられた開閉弁91を選択的に開又は閉として移送先を切り替える。
Next, in conjunction with the transfer of the slurry material whose concentration and specific gravity have been adjusted in step S540, the cement milk produced in step S565 is transferred from the
連続混合器50に移送する濃度・比重調整済みのスラリー材と、セメントミルクの配合は、それぞれの供給配管に備えられる充填ポンプ80及び移送ポンプ85の吐出量により変化するので、制御部60は目標の配合量となるように充填ポンプ80及び移送ポンプ85の吐出量を制御する。
The mixture of the slurry material whose concentration and specific gravity have been adjusted and the cement milk to be transferred to the
連続混合器50では、濃度・比重調整済みのスラリー材とセメントミルクとを混合して端部充填材または第二端部充填材として完成された材料を作成し(段階S545)、現場注入口70に吐出して地下空洞に充填する(段階S550)。
In the
図6は、本発明の実施形態による中詰充填材の製造の流れを説明するためのフローチャートである。図6は、図3に対応したフローチャートである。
粘土キラ101と砂キラ102、及び水をキラ材混合槽13に供給する(段階S600)のは図5の段階S500と変わらない。中詰充填材の場合は水ガラスの添加を行わないので、水ガラスの要否は判断する必要がなく、段階S610にて供給した材料の混練を行う。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of manufacturing the filling material according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart corresponding to FIG. 3.
Supplying
段階S620にて、混練工程により作製したスラリー材を濃度調整槽14に移送する。
混練工程でスラリー材を作製する間、これと並行してセメント処理固化材製造ライン20ではセメント系固化材と、水とを混練してセメントミルクを作製する(段階S650)。
作製したセメントミルクは段階S620のスラリー材の濃度調整槽14への移送に合わせて、段階S660にて濃度調整槽14に移送する。
In step S620, the slurry material produced by the kneading process is transferred to the
While the slurry material is produced in the kneading process, in parallel, the cement treatment solidifying material production line 20 kneads the cement-based solidifying material and water to produce cement milk (step S650).
The produced cement milk is transferred to the
濃度調整槽14では、水ガラスは添加せず、濃度・比重調整に必要な量の水のみを添加してスラリー材とセメントミルクとを混合して中詰充填材を作成し(段階S630)、中詰充填材を充填ポンプ80により現場注入口70に吐出して地下空洞に充填する(段階S640)。
In the
上述のように本発明の実施形態による充填材製造装置1は、作製する空洞充填材の種類に応じて材料の移送経路を切換えることで空洞充填材を作り分けることが可能であり、また必要に応じて材料の配合を調整して効率的に空洞充填材を製造することが可能な装置である。
As described above, the filling
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the technical scope of the present invention. It is possible to do so.
1 充填材製造装置
10 土質系スラリー製造ライン
11 ストックヤード
12 キラ材供給機
13 キラ材混合槽
14 濃度調整槽
15 角形水槽
16 外羽根
17 回転羽根
18 駆動モータ
20 セメント固化材製造ライン
21 セメント固化材サイロ
22 セメントミルクプラント
30 給水槽
40 水ガラス貯槽
50 連続混合器
60 制御部
70 現場注入口
80 充填ポンプ
81、82、83、84、85 移送ポンプ
90 電磁弁
91 開閉弁
101 粘土キラ
102 砂キラ
103 水
104 水ガラス
110 スラリー材
1
Claims (4)
キラ材混合槽に粘土キラと、砂キラと、水とを供給し、供給された材料を混練してスラリー材を製造する混練工程と、
セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルク製造工程と、
前記混練工程で製造したスラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整工程と、
前記濃度調整工程で前記水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程により得られた前記スラリー材と、前記セメントミルク製造工程により得られた前記セメントミルクと、を連続混合器に供給して混合する充填材混合工程と、
前記濃度調整工程又は前記充填材混合工程により得られた前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填材吐出工程とを備え、
前記混練工程は端部充填材または端部充填材より水ガラス添加量が少ない第二端部充填材の用途の場合において、混練時間を所定の混練時間より早める場合に、供給する材料に水ガラスをさらに添加して混練し、前記混練工程で水ガラスを添加した場合、前記濃度調整工程に添加する水ガラスの量はゲル化に必要な所定量から前記混練工程で添加した分を差し引いた分量であることを特徴とする空洞充填材の製造方法。 A method for manufacturing a cavity filling material by adjusting the composition of materials including the presence or absence of water glass depending on the type of cavity filling material to be manufactured, the method comprising:
a kneading step of supplying clay filler, sand filler, and water to a filler material mixing tank and kneading the supplied materials to produce a slurry material;
A cement milk production process of producing cement milk by kneading a cement-based solidifying agent and water;
The slurry material produced in the kneading step is mixed with either the cement milk or a predetermined amount of water glass necessary for gelation by mixing with a cement-based solidifying agent , which is selected depending on the type of cavity filling material to be produced. , a concentration adjustment step of adding and mixing water to adjust the slurry material to a desired concentration and specific gravity;
When the water glass is added in the concentration adjustment step, the slurry material obtained in the concentration adjustment step and the cement milk obtained in the cement milk production step are supplied to a continuous mixer and mixed. Filler mixing step;
a filler discharge step of discharging the filler, which is a slurry material containing the cement milk obtained in the concentration adjustment step or the filler mixing step, to an on-site injection port;
The kneading step is performed when the kneading time is earlier than the predetermined kneading time in the case of application of the end filler or the second end filler with a smaller amount of water glass added than the end filler. When water glass is further added to and kneaded , and water glass is added in the kneading step, the amount of water glass added in the concentration adjustment step varies from the predetermined amount required for gelation to the amount added in the kneading step. A method for producing a cavity filling material, characterized in that the amount is obtained by subtracting the amount of the filling material.
粘土キラと、砂キラと、水とを混練してスラリー材を製造するキラ材混合槽と、
セメント系固化材と水とを混練してセメントミルクを製造するセメントミルクプラントと、
前記キラ材混合槽で製造した前記スラリー材に、前記製造する空洞充填材の種類に応じて選択される前記セメントミルク又はセメント系固化材との混合によるゲル化に必要な所定量の水ガラスのいずれかと、水とを添加して混合し所望の濃度、比重のスラリー材に調整する濃度調整槽と、
連続混合器と、
前記濃度調整槽で調整した前記セメントミルクを含むスラリー材である充填材を現場注入口に吐出する充填ポンプとを備え、
前記連続混合器は、前記濃度調整槽に水ガラスを添加した場合に、前記濃度調整槽で調整したスラリー材と、前記セメントミルクとを混合して吐出することを特徴とする充填材製造装置。 2. A filling material manufacturing apparatus for use in the method for manufacturing a cavity filling material according to claim 1, wherein the material composition, including the presence or absence of water glass, is adjusted depending on the type of cavity filling material to be manufactured.
A clear material mixing tank for producing slurry material by kneading clay clear, sand clear, and water;
A cement milk plant that produces cement milk by kneading cement-based solidifying material and water;
Adding a predetermined amount of water glass necessary for gelation by mixing the slurry material produced in the clear material mixing tank with the cement milk or cement-based solidifying material selected according to the type of cavity filling material to be produced. and a concentration adjustment tank in which water is added and mixed to adjust the slurry material to a desired concentration and specific gravity;
a continuous mixer;
and a filling pump that discharges a filling material, which is a slurry material containing the cement milk adjusted in the concentration adjustment tank, to an on-site injection port ,
The filler manufacturing device is characterized in that, when water glass is added to the concentration adjustment tank, the continuous mixer mixes and discharges the slurry material adjusted in the concentration adjustment tank and the cement milk.
前記多連の角形水槽は1つの角形水槽の混練処理が終わると混練されたスラリー材が次の角形水槽に移行することを順次繰り返すことでスラリー材を混練することを特徴とする請求項2に記載の充填材製造装置。 Each of the clear wood mixing tanks has a rectangular shape, and has a plurality of water tanks connected to each other, each of which has an outer blade extending from near the inner wall on each side toward the center of the rectangle, and a rotary blade that rotates inside the outer blade. Including square aquarium,
A claim characterized in that the plurality of rectangular water tanks knead the slurry material by sequentially repeating a process in which the kneaded slurry material is transferred to the next rectangular water tank after the kneading process in one rectangular water tank is completed. Item 2. The filler manufacturing apparatus according to item 2.
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