JPH04309685A

JPH04309685A - 井戸掘り工法

Info

Publication number: JPH04309685A
Application number: JP10306191A
Authority: JP
Inventors: Yoneo Hiwasa; 米雄日和佐; Norio Kagota; 憲雄籠田
Original assignee: KAGOTA BORING KK; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: KAGOTA BORING KK; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1992-11-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削工具を用い地盤等
を掘削し、その結果形成された孔の周囲を孔壁崩壊防止
用のパイプで補強してなる井戸堀り工法において、集水
性に優れた井戸を、迅速かつ安価に作成する工法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】井戸を作成するための工法としては、従
来より例えば以下のようなものが知られている。

【０００３】（１）　　図１１に示すように、超硬合金
製のチップ等を刃体とするアースオーガー１６を図中矢
印Ｐ方向に押圧し、アースオーガー１６のヘッド１７を
地盤１１上に圧接させつつ、アースオーガー１６を図中
Ｑ方向に回転させて掘削を行う。掘削により生じた土砂
は、オーガースクリュー１８により上方に排除される。また、崩壊性の高い地層における掘削孔１２孔壁の崩壊
を防止するため、掘削中、掘削孔１２内にベントナイト
等の溶液を注入して土止めを行う。

【０００４】（２）　　図１２に示すように、一般的な
ダウンザホールビット１５を用い、ハンマシリンダ１の
打撃力および回転力により地盤１１に局部的な圧潰と剪
断破壊を生じさせて掘削を行う。掘削により生じた土砂
は、ハンマシリンダ１の駆動源である圧縮空気により、
掘削工具側面に設けられた排出溝（図示せず）を経て上
方に排出される。

【０００５】なお、上記の各工法においては、いずれも
掘削終了とともに掘削工具を掘削孔１２より引き上げ、
その後、井戸の外壁をなすパイプ（図示せず）を掘削孔
１２内に挿入し、井戸を完成させていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の井戸掘り工法のうち、アースオーガー１６を用いる
工法は、掘削速度が遅く、また、Ｎ値が５０以上である
砂磔層に対しては掘削が困難であった。更に、ベントナ
イト溶液を用いるため、ベントナイトが地下水に浸み込
み地下水を汚染することがある他、ベントナイトを含む
多量のスライムが孔底に沈澱し、その除去に非常な手間
を要していた。なお、掘削後に排出される泥水の処理も
問題であった。

【０００７】一方、ダウンザホールビット１５を用いる
工法においては、掘削の際に生じる土砂を圧縮空気によ
り排出しているため、掘削中は掘削孔１２孔壁の土止め
ができず、その結果、掘削工具を掘削孔１２から引き上
げる際、前記孔壁に砂磔層等があると、その部分から前
記孔壁が崩壊し、前記パイプの挿入が困難となることが
あった。

【０００８】また、上記従来の井戸掘り工法においては
、いずれの場合も、掘削中、目的とする水脈のある地層
へと到達する以前に、途中の地層から浸出した水により
、その部分から孔壁が崩壊したり、掘削孔１２が浸水す
ることがあった。

【０００９】この問題を解決するため、ケーシングチュ
ーブ１９を用いた井戸掘り工法が開発されている。これ
は、図１３に示すように、円筒状のケーシングチューブ
１９内に掘削工具（図の場合は図１１に示したものと同
様のアースオーガー１６。）を摺動可能に挿通し、掘削
と同時に、ケーシングチューブ１９を掘削孔１２の孔壁
に沿って上下動させることにより、前記孔壁の土砂を削
り落としながらケーシングチューブ１９を掘削孔１２内
に挿入するものである。この工法においては、掘削中前
記孔壁の内周がケーシングチューブ１９で覆われるため
、崩壊性の高い地層や水脈等を貫通した場合でも、その
部分から前記孔壁が崩壊することはない。

【００１０】しかしながら、同工法においても、掘削終
了とともに掘削工具とケーシングチューブ１９を掘削孔
１２から引き上げ、その後、掘削孔１２内に井戸の外壁
をなすパイプを挿入していた。すなわち、上記従来の方
法においては、いずれも、掘削孔１２へのパイプの挿入
が可能となるよう、掘削孔１２の内径を当該パイプの外
径に対して十分大きくする必要があり、過剰な掘削を行
わざるを得ないという問題があった。また、掘削孔１２
の内径と前記パイプの外径との間に形成される隙間が大
きく、そのままの状態では掘削孔１２内において前記パ
イプが不安定となることがあったため、前記隙間にコン
クリート等を充填する等、前記パイプを安定化させるた
めの作業が必要となり、作業性および資材の節約という
点で問題となっていた。

【００１１】更に、油井や温泉用の井戸のような大深度
の掘削を行う場合、一定量の掘削を行う毎に、掘削孔１
２内にパイプその他土止め用の部材を挿入して孔壁の崩
壊を防止する必要があり、かつ、その都度掘削孔１２の
径を狭めざるを得ないため、上記問題が更に著しくなっ
ていた。

【００１２】一方、上記従来の井戸に用いられるパイプ
においては、水脈からの集水は専らその先端の開口部か
らなされていた。従って、集水を行うためには前記開口
部を水脈内に位置させる必要があり、また、集水効率も
低かった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状をなし
、その壁面の一部に、前記壁面を貫通する流路を有する
ストレーナーを設けたパイプと、当該パイプ内に挿通さ
れ、先端に前記パイプの外径以上に拡径可能なビットを
装着した掘削工具と、当該掘削工具の前記パイプ先端方
向への移動を規制する規制部材からなる掘削設備を有し
、

【００１４】前記ビットを前記パイプ先端から突出させ
、かつ拡径させた状態で掘削を行うとともに前記パイプ
を地中に挿入し、掘削終了後、前記ビットを縮径して前
記掘削工具のみを前記パイプより引き上げ、掘削孔内に
前記パイプを残留させて井戸の外壁とする井戸掘り工法
である。

【００１５】

【作用】本発明においては、掘削孔の内径が掘削の際に
前記掘削孔に挿入されたパイプの外径以上で、かつ前記
内径と前記外径との差が極めて小さくなっているので、
前記掘削孔内における前記パイプの安定性が向上する。そのため、前記パイプを直接井戸の外壁として使用する
ことができる。従って、作井の工程が簡略化され、かつ
迅速に行われる他、作井に要する資材を節約することが
可能である。また、集水がパイプ先端の開口部およびス
トレーナーの双方から行われるため、集水効率が向上す
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例につい
て、更に詳しく説明する。

【００１７】本発明に用いられる掘削工具の例を図１〜
図３に示す。この掘削工具は、圧縮空気を駆動源とする
ハンマ（図示せず）の衝撃力およびハンマシリンダ１の
回転力を受けるデバイス２の底面に、当該デバイス２の
中心に対して点対称に２個の軸穴２Ａ，２Ｂを形成し、
各々の軸穴２Ａ，２Ｂに、ビット軸３Ａ，３Ｂを軸回り
に回転自在にかつ抜け止めして嵌入し、各々のビット軸
３Ａ，３Ｂの先端部に、デバイス２の径とほぼ同径で略
半円形状をなし、かつ先端面に多数のチップ４が植設さ
れたビット５Ａ，５Ｂを互いの直状端面６Ａ，６Ｂを対
向させた状態で設け、ビット軸３Ａ，３Ｂの位置を、デ
バイス２が所定方向（図３中矢印Ｘ）に回転した際に、
ビット５Ａ，５Ｂの各々一方の端部が共にデバイス２の
外周面より所定の掘削量だけ突出し、かつその際に両ビ
ットの直状端面６Ａ，６Ｂが互いに当接するようデバイ
ス２の中心から偏心させてなるものである。

【００１８】上記掘削工具は、上記切削工具とほぼ同径
のパイプ７内に摺動可能に挿通され、ているが、パイプ
７の一部には、必要に応じ、パイプ７の壁面を貫通する
流路８Ａを有するストレーナー８が設けられている。こ
のストレーナー８は、パイプ７壁面からの集水を可能と
するためのもので、流路８Ａの形状は、集水を行う水脈
の地質や集水の程度に合わせて任意に設定可能である。

【００１９】流路８Ａの形状の例を、図４〜図６に各々
示す。図４はパイプ７の軸線方向に沿ってスリット状の
長穴を設けた例、図５は丸穴を設けた例、また、図６は
流路８にパイプ７内への土壌の流入を防止するメッシュ
状の金網を取り付けた例である。更に、パイプ７先端部
内周には、デバイス２の外周面に形成された拡径部９に
径合する縮径管１０が、溶接等の方法で一体に固着され
ている。

【００２０】次に、上記掘削工具を用いた、本発明にお
ける井戸掘り工法について説明する。

【００２１】図７は、上記例における掘削の状況を示す
ものである。この場合　　ビット５Ａ，５Ｂをパイプ７
先端から突出させ、デバイス２をハンマシリンダ１によ
り前記所定方向に回転させると、ビット５Ａ，５Ｂが、
図２に示すような状態から掘削抵抗によりビット軸３Ａ
，３Ｂを軸として自転し、その結果、図３に示すように
、ビット５Ａ、５Ｂの直状端面６Ａ，６Ｂの一端部がデ
バイス２の外周面より所定量だけ突出するとともに、直
状端面６Ａ，６Ｂの一部が互いに当接し、ビット５Ａ，
５Ｂの自転が停止する。この状態でビット５Ａ，５Ｂに
デバイス２の回転力およびハンマの衝撃力を与えると、
ビット５Ａ，５Ｂが上下動し、チップ４による地盤１１
の局部的な圧潰と剪断破壊が起こり、掘削が行われる。

【００２２】一方、前記上下動に伴う拡径部９と縮径管
１０との接触により、ハンマの衝撃力が掘削と同時にパ
イプ７に伝達され、その衝撃力とパイプ７の自重により
、パイプ７先端が地盤１１に食い込む。ここで、縮径管
１０が拡径部９の下方に位置するため、前記衝撃力はパ
イプ７を地盤１１中に押し込む方向にのみ伝わり、その
結果、掘削孔１２孔壁より浸出する水等による前記孔壁
の崩壊が有効に防止される。

【００２３】また、掘削した土砂等は、ハンマシリンダ
１内をハンマピストン（図示せず）が落下する際に吐き
出される圧縮空気が、デバイス２の底面に設けた空気孔
１３Ａ，１３Ｂから吹き出されることにより当該掘削工
具先端から離間され、その後デバイス２に設けた排出溝
１４を経由してパイプ７内に移り、そこから更に上方に
排出される。

【００２４】図８は、上記例における掘削終了時の状況
を示すものである。この場合、ハンマシリンダ１を前記
所定方向とは逆方向に回転させ、ビット５Ａ、５Ｂを図
２の位置へと戻すことにより、掘削工具がパイプ７内を
摺動可能となるので、ハンマシリンダ１を上方に引けば
、図９に示すように、前記掘削工具のみをパイプ７から
引き出すことができる。

【００２５】ここで、本発明においては、ビット５Ａ，
５Ｂの拡径時の外径とパイプ７の外径がほぼ同径とされ
ているので、掘削により形成された掘削孔１２の内径と
、掘削孔１２に挿入されたパイプ７の外径との間の隙間
αは極めて小さく、そのため、掘削孔１２内におけるパ
イプ７の安定性は非常に高くなっている。従って、パイ
プ７の交換や、掘削孔１２とパイプ７との間に生じた隙
間に充填材を流入する等、掘削孔１２内にパイプ７を安
定に保持させるための操作を行う必要はなく、パイプ７
を井戸の外壁として直接使用可能である。また、掘削孔
１２に挿入するパイプ７のうち、ストレーナー８の部分
を集水の対象となる水脈内に配置することにより、パイ
プ７からの集水効率を大きく向上させることができる。

【００２６】なお、パイプ７をその軸線方向に沿って複
数に分割可能としておけば、必要に応じて掘削孔１２内
でパイプ７を分割し、掘削孔１２からパイプ７を引き上
げることも可能である。従って、パイプ７を施工時の仮
の内壁材として用い、掘削終了後、正規の内壁材（パイ
プ）に取り替えることも容易である。

【００２７】更に、拡径可能なビットの分割個数を３個
以上としてもよく、また、図１０に示すように、必要に
応じ、ハンマシリンダ１先端に、上記例のような拡径自
在なビット５Ａ，５Ｂの代わりに、ダウンザホールビッ
ト１５を始めとする従来形の掘削工具を取り付け、穿孔
を行うこともできる。

【００２８】なお、本発明は、作井のみならず、油井の
作成、あるいは温泉や地熱発電のための大深度の作井工
事の一部にも適用可能である。この場合、上記例のよう
に、駆動源として圧縮空気を使用した掘削工具において
は、使用可能な空気圧と掘削された孔内の背圧との関係
から定まる掘削深度の限界（通常６００ｍ程度）まで掘
削を行った後、前記掘削工具を縮径してパイプ７から抜
き取り、更に、トリコンビットのような機械的に駆動さ
れる回転掘削工具に代えて以降の掘削を行う。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては、
掘削により形成された掘削孔の内径が当該掘削孔に挿入
されたパイプの外径以上で、かつ前記内径と、前記外径
との差が極めて小さくなっているので、前記掘削孔内に
おける前記パイプの安定性が向上した。そのため、掘削
時に前記掘削孔に挿入されたパイプを直接井戸の外周部
として使用することができた。従って、作井の工程が簡
略化され、かつ迅速に行われる他、作井に要する資材を
節約することが可能となった。また、集水がパイプ先端
の開口部およびストレーナーの双方から行われるため、
集水効率が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に用いられる掘削工具の側
断面図である。

【図２】本発明の第一実施例に用いられる掘削工具にお
ける、ビットを縮径した状態を示す平面図である。

【図３】本発明の第一実施例に用いられる掘削工具にお
ける、ビットを拡径した状態を示す平面図である。

【図４】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図５】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図６】本発明における、流路の形状の例を示す図であ
る。

【図７】本発明の第一実施例における、掘削作業の状況
を示す側断面図である。

【図８】本発明の第一実施例における、掘削終了時の状
況を示す側断面図である。

【図９】本発明の第一実施例における、掘削工具引き上
げ作業の状況を示す側断面図である。

【図１０】本発明の第二実施例における、掘削作業の状
況を示す側断面図である。

【図１１】アースオーガーを用いた、従来の掘削作業の
状況を示す側断面図である。

【図１２】ダウンザホールビットを用いた、従来の掘削
作業の状況を示す側断面図である。

【図１３】ケーシングチューブとアースオーガーを用い
た、従来の掘削作業の状況を示す側断面図である。

【符号の説明】

１　　ハンマシリンダ２　　デバイス２Ａ，２Ｂ　　軸穴３Ａ，３Ｂ　　ビット軸４　　チップ５Ａ、５Ｂ　　ビット６Ａ，６Ｂ　　直状端面７　　パイプ８　　ストレーナー８Ａ　　流路９　　拡径部１０　　縮径管１１　　地盤１２　　掘削孔１３Ａ，１３Ｂ　　空気孔１４　　排出溝１５　　ダウンザホールビット１６　　アースオーガー１７　　ヘッド１８　　オーガースクリュー１９　　ケーシングチューブ α　　掘削孔の内径と、掘削孔に挿入されたパイプの外
径間の隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　掘削工具を用い掘削を行い、掘削によ
り形成された掘削孔の周囲を孔壁崩壊防止用のパイプで
補強してなる井戸掘り工法において、円筒状をなすパイ
プと、当該パイプ内に挿通され、先端に前記パイプの外
径以上に拡径可能なビットを装着した掘削工具と、当該
掘削工具の前記パイプ先端方向への移動を規制する規制
部材からなる掘削設備を有し、前記ビットを前記パイプ
先端から突出させ、かつ拡径させた状態で掘削を行うと
ともに前記パイプを地中に挿入し、掘削終了後、前記ビ
ットを縮径して前記掘削工具のみを前記パイプより引き
上げ、前記掘削孔内に前記パイプを残留させたことを特
徴とする井戸掘り工法。
【請求項２】　　パイプの一部に、当該パイプの壁面を
貫通する流路を有するストレーナーを設けたことを特徴
とする請求項１記載の井戸掘り工法。
【請求項３】　　前記掘削工具を前記パイプより引き上
げた後、当該パイプ中に他の掘削工具を挿入して、更に
下方への掘削を行うことを特徴とする請求項１記載の井
戸掘り工法。