JPH06100057B2 - トンネル掘削工法における粉塵防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、トンネル掘削工法における粉塵防止方法に
関し、特に、手掘り式掘削工法、開放型機械堀り式工
法、山岳トンネル工法におけるピック，ロードヘッダ掘
削工法等の、開放されたトンネル切羽面を粉砕用カッタ
ーにより粉砕するとともに、かかる破砕作業によりトン
ネル底面に落下した掘削土砂を集積・排出しつつ掘進を
して行くトンネル掘削工法における粉塵防止工法に関す
る。

《従来の技術》 開放された切羽面を破砕用カッターにより破砕しつつ掘
進を行うトンネル工法で問題となる点は、岩質，土質に
よっては地山切削時に多量の粉塵が発生することであ
る。

いずれの工法における切削作業においても岩質、土質に
よっては多量の粉塵が発生し、作業者に対する健康障害
の原因となることが多い。

そこで、従来ではホースなどを用いて切羽面やカッター
ビット付近に散水しつつ切削を行うことで切削土砂を湿
潤な状態にして防塵すると同時にカッタービットの冷却
と潤滑を行い、カッタービットの摩耗を未然に防ぐよう
にしている。

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、この粉塵防止方法にあっては、水を毎分
30〜100程度散水しなければならず、多量の水を消費
する一方で、費やされた水は粉塵や掘削土砂と混合して
泥寧化し、トンネル坑内の土砂運搬の能率を低下させ、
また排出された土砂の処理も問題となっていた。。

この発明は以上の問題点に鑑みなされたものであって、
粉塵防止手段として気泡を用いることによって粉塵や掘
削土砂の泥寧化を防止し、かつ土砂の搬送効率が低下す
ることを防止するようにしたトンネル掘削工法における
粉塵防止方法を提供することを目的とするものである。

《課題を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明のトンネル掘削工法
における粉塵防止方法は、手掘り式掘削工法、開放型機
械堀り式掘削工法、山岳トンネル工法におけるピック，
ロードヘッダ掘削工法等の、開放されたトンネル切羽面
を破砕用カッターにより破砕するとともに、かかる破砕
作業によりトンネル底面に落下した掘削土砂を集積・排
出しつつ掘進をして行くトンネル掘削工法における粉塵
防止方法であって、前記開放されたトンネル切羽面にお
ける破砕用カッターの周辺に気泡を吹き付け、破砕の直
後に発生する粉塵を気泡に吸着させるとともに、該気泡
を掘削土砂に連行させつつ地山を掘削するようにしたこ
とを特徴とするものである。

《作 用》 以上の構成によれば、気泡の持つ吸着効果によって粉塵
を気泡表面に効果的に吸着する。また気泡は付着防止効
果があり、これを連行する掘削土砂や粉塵がコンベア等
の排出工具に付着するのを防止し、かつカッタービット
その他切削工具の摩耗も防止できる。

また、気泡は短時間で消滅するので、トンネル坑外での
処理容積も少なくてよい。

《実 施 例》 以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

図はこの発明を適用した硬岩用トンネル切削機を示す説
明図である。

図における掘削機１は、ロードヘッダ型のものであっ
て、先端に回転駆動されるカッタービット1aを有してい
る。

このカッタービット1aは、伸縮ジャッキ1bで前後方向に
進退動させられるとともに、揺動ジャッキ1cで図中に仮
想線で示すように揺動させられ、開放された切羽面にお
ける硬岩を破砕掘削する。

カッタービット1aで掘削された硬岩は、下方に落下し、
落下した掘削土砂としての岩石屑（ずり）は掘削機１の
掻寄部1dで集められ、コンベア1eを介して坑道の後方に
排出される。

掘削された坑道には、順次アーチ状の支保工２が設置さ
れ、支保工２間には矢板３が渡設される。

このような掘削機１で開放された切羽面の硬岩を掘削す
ると多量の粉塵が発生する。

そこで、本発明では掘削機１のカッタービット1aの周辺
に気泡を吹き付けることにした。

同図に示す実施例では、掘削機１の伸縮ジャッキ1bのカ
バー1f上に発泡器４を設置し、気泡器４には気泡吐出管
５と吹付けノズル６とが接続され、吹付けノズル６はカ
ッタービット1aの周辺の切羽に向けられている。

上記発泡器４には、コンプレッサ７と起泡剤水溶液を供
給するポンプ８とが接続され、ポンプ８には起泡剤水溶
液を収納したタンク９が接続されている。

このタンク９には、坑外に設けられた起泡剤水溶液製造
プラントから常時一定量の水溶液が貯留されるように制
御される。

ここで用いられる起泡剤は、例えば、タンパク系の起泡
剤や界面活性剤であって、これらの起泡剤の水溶液は、
コンプレッサ７で発泡させるとシェービングクリーム状
の微密な気泡となり、水溶液に溶解する起泡剤の量やコ
ンプレッサ７から供給する空気量を制御することで、発
泡器４で10〜20倍の発泡倍率に発泡させられ、吹付けノ
ズル６から散布される。

以上の如く構成されたトンネル掘削方法では、カッター
ディスク1aを回転駆動させつつ、揺動シャッキ1cで揺動
させ、且つ、伸縮ジャッキ1bで徐々に前進させることで
掘削が行うが、このときの粉塵発生を防止するために吹
付けノズル６より気泡をカッターディスク1aの周辺の切
羽に向けて散布する。

このように気泡を散布すると、粉塵は気泡表面に吸着さ
れ、その飛散が防止されるとともに、粉塵を吸着した気
泡は質量が増加し、相互に付着するので、下方に落下
し、切削によるずりとともに掘削機１のコンベア1cによ
りこれらに連行して搬送され、坑道の後部に排出され
る。

この場合、気泡は外部に搬出する際には消滅し、体積を
減少させるので、搬出量は水を散水した場合に比べて極
端に減少することになる。

さらに、図に示した例では、吹付けノズル６がカッター
ビット1aとともに移動するので、ビット1aの掘削で生じ
る粉塵を迅速に押さえることができる。

例えば、従来の水の散布量と類似する量の気泡を散布し
た場合には、以下のようになる。

発泡倍率を15倍とすると泡1m³当り 空気 933 起泡剤 ２ 水 65 となり、空気が大部分を占めている。したがって水と同
様に毎分30〜100を散布した場合には、従来に比べて
水の消費量は極端に少ないものとなる。したがって、多
量の水の使用による粉塵や掘削ずりの泥寧化を防止する
ことができる。

また、気泡は前記カッタービット1aや、掻寄部1d、ベル
トコンベア等の掘削土砂を集積・排出するための搬送機
器に対する付着防止効果があるため、効率的な掘削土砂
の排出、処理ができ、またカッタービット1aの摩耗も低
減する。

なお、上記発泡器４は掘削機１と別に設置し、直接切羽
に吹付けてもよい。

また、以上の実施例ではこの発明の粉塵防止方法を硬岩
用掘削機を用いて掘削する開放型機械掘り式掘削工法に
適用した事例に付いて説明したが、例えば手掘り式掘
削、半機械掘り式掘削、その他の開放型機械掘り式掘
削、山岳トンネル工法におけるピック，ロードヘッダ掘
削、発破工法におけるドリル式発破孔の穿孔時などに気
泡を散布しつつ作業を行うことで、粉塵の発生防止効果
および以上述べた各種効果を得ることになる。

《発明の効果》 以上詳細に説明したようにこの発明にかかるトンネル掘
削工法における粉塵防止方法によれば、手掘り式掘削工
法、開放型機械堀り式掘削工法、山岳トンネル工法にお
けるピック，ロードヘッダ掘削工法等の、開放されたト
ンネル切羽面を破砕用カッターにより破砕するととも
に、かかる破砕作業によりトンネル底面に落下した掘削
土砂を集積・排出しつつ掘進をして行くトンネル掘削工
法において、掘削作業に伴ってトンネル坑内に発生する
粉塵を効果的に防止することができるとともに、粉塵防
止のための多量の水の使用を回避して掘削土砂の泥濘化
を防止し、かつ切削工具の摩耗を防止するのみならず、
その付着防止効果によって各種の工具による掘削土砂の
集積・排出を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明を適用した硬岩用掘削機のシステム構成を
示す説明図である。 １……掘削機 1a……カッタービット ４……発泡器 ６……吹付けノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手掘り式掘削工法、開放型機械堀り式掘削
   工法、山岳トンネル工法におけるピック，ロードヘッダ
   掘削工法等の、開放されたトンネル切羽面を破砕用カッ
   ターにより破砕するとともに、かかる破砕作業によりト
   ンネル底面に落下した掘削土砂を集積・排出しつつ掘進
   をして行くトンネル掘削工法における粉塵防止方法であ
   って、前記開放されたトンネル切羽面における破砕用カ
   ッターの周辺に気泡を吹き付け、破砕の直後に発生する
   粉塵を気泡に吸着させるとともに、該気泡を掘削土砂に
   連行させつつ地山を掘削するようにしたことを特徴とす
   るトンネル掘削工法における粉塵防止方法。