JPH0213597Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は岩石に穿設した孔内に挿入して液圧に
より膨張する膨張体により岩石を破砕する装置に
関するものである。

（従来技術とその問題点） この種の装置として近年、樹脂製の膨張体を岩
石に穿設した孔内に挿入したのち該膨張体に高圧
ポンプで液体を圧入し、膨張体の膨張圧に岩石の
孔壁に作用させて岩石に亀裂を発生させるものが
開発されている。

そして、岩石に穿設した多数の孔内に膨張体を
夫々挿入し、一台のポンプでこれらの膨張体に液
体を同時に圧入することによりその効率化が図ら
れている。

しかしながら、従来の装置においては、膨張体
を膨張させて孔壁に押圧させることにより岩石に
亀裂が発生してもさらに液体の供給を続行するた
めに亀裂が大きくなり、膨張体の一部が亀裂に食
い込んで破損するという問題点があつた。

これを防止するために、亀裂が生じた時点で液
体の加圧を停止すればよいが、岩盤には節理があ
つたり硬軟があつたりして性状が均一でなく、亀
裂が発生したことの確認が非常に困難であつた。

さらに、多数の岩孔を同時に破砕しようとして
も夫々の孔に発生する亀裂が同時ではなく、一部
の孔に亀裂が生じても他の孔には亀裂が生じてい
ない場合が多く、このため、先に亀裂が生じた孔
内の膨張体には必要以上の液圧が作用することに
なつて亀裂が益々大きくなり、膨張体が破損し
て、再使用ができず、作業性が低下するばかりで
なく不経済であつた。

（考案の目的） 本考案はこのような問題点をなくしたもので、
多数の岩孔に挿入した膨張体に液圧を供給してそ
の膨張圧により岩盤に亀裂を発生させるに際して
所定大きさの亀裂を生じさせた膨張体への液圧の
供給を自動的に停止させることを目的とする岩石
破砕装置を提供するものである。

（考案の構成） 上記目的を達成するために、本考案の岩石破砕
装置は、岩石に穿つた孔に液圧膨張体を挿入し、
該膨張体の膨張圧により岩石を破砕する装置にお
いて、岩盤に穿つた孔に液体膨張体を挿入し、該
膨張体の膨張圧により岩盤を破砕する装置におい
て、液体供給装置から膨張体に液体を供給するホ
ース中に配設されたエアストツプ弁又は電磁スト
ツプ弁と、前記ホース中に配設されて前記液体の
圧力を計測する圧力測定器と、この圧力測定器に
よつて測定された圧力値を一定時間毎に入力し、
最新の圧力値と最大圧力値とを比較演算して最新
の圧力値が所定値以上に降下した際、或いは最新
の圧力値が最大圧力値を越えない時間が所定時間
連続した際に信号を出力する演算器と、その出力
信号をうけて前記エアストツプ弁又は電磁ストツ
プ弁を閉止させる制御装置とからなるものであ
る。

膨張体を岩石に穿設した孔内に挿入したのち、
膨張体に高圧の液体を供給する過程において、一
定の吐出量を有するポンプを使用した場合におけ
る液体注入時間Ｔと液体に生じる圧力Ｐとの関係
は第２図〜第４図に示すようになる。

即ち、第２図は一定時間までは膨張体に対する
液体注入時間と発生圧力が比例しながら上昇し、
ある圧力に達すると急激に圧力が減少する場合で
あり、第３図はある圧力に達した後は注入しても
圧力は殆んど変動せず、さらに注入すると下降す
る場合である。又、第４図はある圧力までは圧力
上昇が一定の勾配で上昇したのち勾配が緩くな
り、短時間後、急に下降する場合である。

これらの相違は岩盤の性状によつて、即ち、硬
さ、脆性の顕著性、節理の有無の多少、或いはこ
れらの組合せによつて生じるものと考えられるが
液体の注入による膨張体の膨張圧により破砕する
場合、これらを正確に把握するこができない。

これを把握するには、液体の注入量、即ち、注
入時間と液体の圧力を測定することによつて行う
ことができる。

即ち、最高圧力が発生したのち急激に一定以上
の圧力降下があつたとき、或いは最高圧力が発生
した後に一定量の液体が注入（一定時間の経過）
したそきに亀裂が発生したと判断することができ
るものである。

本考案はこのような注入量（注入時間）と発生
圧力の変化を計測することによつて膨張体に対す
る液体の注入を停止し、必要以上に亀裂を大きく
しないようにして膨張体の破損を防止するように
構成したものである。

（実施例の説明） 本考案の実施例を図面について説明すると、１
は破砕すべき岩盤ないしは岩石、２２は岩石に穿
設した適宜径と深さを有する複数個の孔で、適宜
間隔毎に設けられてある。３は各孔に挿入する樹
脂製の膨張体で、中空筒状に形成されてその中空
内部に液体を注入することにより外径方向に膨張
するものである。

４は液体槽１６内の液体を圧送する加圧ポンプ
で高圧液体供給ホース５、分岐管６、高圧液体送
給分岐ホース７を順次介して各膨張体３に連通し
てある。

加圧ポンプ４と分岐管６間に接続したホース５
にはストツプ弁８と逆止弁９が順次取りつけられ
てあり、分岐管６から分岐した各ホース７には膨
張体３側に向かつて手動ストツプ弁１０、エアス
トツプ弁又は電磁ストツプ弁１１、逆止弁１２、
圧力測定器１３が順次取りつけられてある。

さらに、各ホース７における圧力測定器１３か
ら膨張体３側の部分に、ストツプ弁１５を有する
戻り管１４が接続されてあり、これらの戻り管１
４は前記液体槽１６に連通してある。

又、前記各圧力測定器１３にはその圧力を電気
信号に変更する圧力変換器１７が取りつけられて
あり夫々の電気信号はこれらの圧力変換器１７に
電気的に接続した演算器１８、記憶装置１９に送
られ、演算器１８からの信号によつて同じくこの
演算器１８に電気的に接続した制御装置２０に配
設されている各圧力測定器１３に対応したパイロ
ツトランプ２１の点灯と、各圧力測定器１３に対
応した電磁式エア切換装置２２の作動を行い、
夫々のエアストツプ弁１１を作動させるようにな
つている。なお、この場合、制御装置２０からの
電気信号によつて電磁ストツプ弁１１を作動させ
てもよい。

２３は各対応するエア切換装置２２とエアスト
ツプ弁１１とを連通させたパイプで、コンプレツ
サ（図示せず）からのエアを送給している。

（作用の説明） まず、岩石１に適宜間隔毎に複数個の孔２を穿
設したのち各孔２に膨張体３を挿入し、手動スト
ツプ弁８及び１０を開く一方、手動ストツプ弁１
５を閉じて加圧ポンプを始動すると、液体は送給
ホース５、分岐管６、分岐ホース７を通つて各膨
張体３に送給され、膨張体３が膨張してその膨張
面を孔壁に密着させる。さらに液体を供給する
と、膨張体３が孔壁に圧着して液体の圧力が増大
する。

この圧力は、圧力測定器１３で測定されて圧力
変換器１７により電気信号に変換され、その電気
信号は演算器１８に送られて記憶装置１９に記憶
させる。

なお、この記憶装置１９はプログラムや測定デ
ータを保存するために設けられているものであ
り、必ずしも必要ではない。

演算器１８において、一定間隔毎に発生するデ
ジタルの個々の値の大小を比較演算し、後送され
る圧力値Pn（ｎ回目の測定値でｎは正の整数）が
前送の値P_o-1よりも小さくなるとその時の値P_o-1
（最大値）と、その時の時刻Tn−₁記憶装置１９
に送つて記憶させる。そして０＞Pn−P_o-1＞ａ、
Tn−T_o-1＜ｂ（ここで、ａは圧力差で、負値、ｂ
は時間差で、正値の設定値）を演算し、 ０＞Pn−P_o-1≧ａが成立しないとき、又は、 ０＞Pn−P_o-1＞ａが成立し、Tn−T_o-1＜ｂが
成立しないときは制御装置２０に信号を送り、こ
れに該当するランプ２１を点灯させると共に電磁
式エア切換弁２２を作動させてエアストツプ弁１
１にエアを供給し、所定の分岐ホース７に対する
液体の送給を止める。

次ぎに、０＞Pn−P_o-1＞ａが成立し、Tn−
T_o-1＜ｂが成立するときはさらにｎ＋ｍ回まで
測定を繰り返し、圧力Pn_+n（ｍは１より大なる整
数）と時刻T_o+nを受信する。そしてP_o-1−P_o+n
＞ａ，T_o+n−T_o-1＞ｂを演算し、Pn−P_o+n＞ａ
が成立しないときは直ちに上記同様にしてエアス
トツプ弁１１を閉じる。又、P_-1ｎ−P_o+n＞ａが
成立するときはそのまま受信を続け、T_o+n−
T_o-1＞ｂが成立すれば同様にエアストツプ弁１
１を閉じる。

以上のようにエアストツプ弁１１を作動させる
演算は次のように行つてもよい。

即ち、Pn−P_o-1＞０（ｎは正の整数）が成立し
ないときは最大圧力P_o-1とそのときの時刻T_o-1
を記憶する。これは、この式が成立しないときは
岩盤に亀裂が生じつつあるものと考えるものであ
る。次に、ｎ−１の測定時以前の数測定時の値を
一次回帰して加圧時間と発生圧力との上昇度合の
勾配αを求める。

これによつて、 ｛（Tn−T_o-1）α＋P_o-1−Pn｝＜ｃ （ここでｃは圧力差で測定値を示す）を演算
し、これが成立しないときにはエアストツプ弁１
１を閉じ、成立するときはさらにｎ＋ｍ（ｍは１
より大なる整数）回までの測定を行つて ｛（T_o+n−T_o-1）α＋P_o-1−P_o+n｝＜ｃ の演算結果が成立するまで加圧の続行を測定し、
成立すればエアストツプ弁１１を閉じる。

この考え方は、T_o+n−Tnの時間内に圧力が降
下しなければ上昇するであろう圧力と、実測値
P_o+nとの間に一定の圧力差ｃが生じた時に亀裂
が発生したものとするものである。

このように、各膨張体３に作用する液圧を電気
信号でとらえて演算器による圧力の降下量の測定
値が一定値以上になつたとき、或いは圧力降下の
状態が一定時間連続したとき、その膨張体３側の
バルブを閉止させて液体の送給を停止、所定の亀
裂を発生させた状態にすると共に亀裂への膨張体
の食い込み等を防止するものである。

（考案の効果） 以上のように本考案の岩石破砕装置によれば、
岩石に穿設した孔に液圧膨張体を挿入して該膨張
体を液圧によつて膨張させることによりその圧力
で岩石を破砕する装置において、その液圧を測定
して圧力の上昇が停止或いは殆ど停止したのち圧
力降下量が一定値以上となつたとき、又は圧力降
下の状態が一定時間継続した場合に液体送給ホー
スに設けたバルブを自動的に閉止させるようにし
たので、岩石の性状に関係なく均一な亀裂を発生
させることができると共に亀裂が必要以上に大き
くなることはなく、従つて、膨張体が亀裂に食い
込んで破損するのを防止でき、膨張体の抜き取り
が円滑に行えると共に再使用が可能となつて作業
能率の向上とコストの低減化を図ることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
その簡略フローシート図、第２図乃至第４図は液
圧一注入時間線図である。 １……岩石、２……孔、３……膨張体、４……
加圧ポンプ、５……液体送給ホース、７分岐ホー
ス、１１……エアストツプ弁、１３……圧力測定
器、１８……演算器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 岩盤に穿つた孔に液圧膨張体を挿入し、該膨張
   体の膨張圧により岩盤を破砕する装置において、
   液体供給装置から膨張体に液体を供給するホース
   中に配設されたエアストツプ弁又は電磁ストツプ
   弁と、前記ホース中に配設されて前記液体の圧力
   を計測する圧力測定器と、この圧力測定器によつ
   て測定された圧力値を一定時間毎に入力し、最新
   の圧力値と最大圧力値とを比較演算して最新の圧
   力値が所定値以上に降下した際、或いは最新の圧
   力値が最大圧力値を越えない時間が所定時間連続
   した際に信号を出力する演算器と、その出力信号
   をうけて前記エアストツプ弁又は電磁ストツプ弁
   を閉止させる制御装置とから構成したことを特徴
   とする岩石破砕装置。