JPH0615800B2 - 竪坑堀削装置および方法 - Google Patents

竪坑堀削装置および方法

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JPH0615800B2
JPH0615800B2 JP60503240A JP50324085A JPH0615800B2 JP H0615800 B2 JPH0615800 B2 JP H0615800B2 JP 60503240 A JP60503240 A JP 60503240A JP 50324085 A JP50324085 A JP 50324085A JP H0615800 B2 JPH0615800 B2 JP H0615800B2
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cutter
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テー キヤス、デイヴイツド
ビー ドウデン、ピーター
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    • E21D1/00Sinking shafts
    • E21D1/03Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws
    • E21D1/06Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws with shaft-boring cutters

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 (発明の分野) 本発明は、中位のおよび硬い岩層に大直径の垂直の盲竪
坑を構築する方法および装置として好適な掘削方法およ
び装置に関する。本発明の竪坑掘削方法および装置の特
殊用途は、垂直の鉱山用竪坑を構築することにある。
本発明は、長い間の必要性を満たし、盲竪坑建造物は機
械掘削する利点をもたらす。これらの利点は、根本的に
は、より高い前進比率であり、竪坑の構築を容易にしか
つコンクリート打ちの費用を効果的に削減する正確かつ
滑らかな竪坑であり、入力を削減し、そして安全な作業
環境である、ということにある。竪坑の壷掘りにおける
本発明の竪坑掘削方法および装置のより高い前進比率
は、従来の壷掘りにおけるサイクルよりも装置の連続的
に作動させることができることにより達成される。装置
を前進させながら、第1および第2のライニング、換
気、および他の必要なサービス設備の設置を許すべく適
当な補助のサービスステージおよびホイストシステムと
同時に装置を使用することを企図する。かような補助の
機械は、本発明には含まれない。
(従来技術の説明) 従来技術は、以下の装置を含む。
ウィックの米国特許第2,221,226号明細書に
は、シューブレード4から上方へ伸びる非回転円筒状の
ケイソン3を有する大直径壷掘り掘削装置が第1図に開
示されている。ケーソンの下端に支承された回転フレー
ム8は、垂直の中心軸線に関して回転する。
フレーム8は、ずりを装置の中心に向けて押すシャベル
19を有する。回転フレーム9は、また、第5図に示さ
るように、土を掘り上げるすきを備える。コンベア30
は、スコップ41体の土を垂直に持ち上げ、該土を上部
スプロッケット34で第2図に示されるように第1のバ
ケット49中に向ける旋回可能のスパウト53内に移
す。第1のバケットは、これが満杯になると、地上に設
置されたホイストユニットにより持ち上げられる。満杯
のバケット49を上げると、スパウト53は空のバケッ
トに向けて傾けられる。バケット49は、通路トラック
に移動される。
ハリソンの米国特許第2,587,844号明細書に
は、竪坑シャベル111のためのケージおよび作動機構
が記載されている。ホイスト100は、蝶番により連結
されたプーリブーム98のプーリ99を越えかつシャベ
ル111を作動させるべく下方へ伸びるケーブル106
に連結されている。第2のホイスト103は、プレート
104に据え付けられており、ケーブル107によりジ
ッパスティック109の詰込機構に連結されている。ホ
イスト100がジッパスティック109の端部に固定さ
れたシャベル111を上げ下げする間に、ホイスト10
3は、ジッパスティック109を作動させる。ジッパス
ティック109は、ホイスト103により旋回ブーム9
7に関して前進または遅延される。つる樋114は、竪
坑の頂部に向けて伸びてつる桶に連結されたケーブル1
15を有し、その結果つる桶114は適当な昇降機構に
より上げ下げされる。コード116は、シャベル111
の後部のラッチ117に連結され、また操作者用のケー
ジに向けて上方へ伸びる。作動時、操作者はジッパステ
ィスクの位置を遅延または前進させ、同時に岩を粉砕し
集めるようにシャベルを上げることにより掘削を開始す
る。シャベル111は、つる樋114の上の位置に移動
させ、その後ラッチ119に連結されたコード116の
より倒される。つる桶は岩の処理を許し、集めるべく前
記面に上げられる。その後、垂直の竪坑の掘削が完了す
るまで前記操作が繰り返される。
ジーニの米国特許第2,769.6224号明細書に
は、その外周縁から下方へ伸びる円形のケーシング11
を有する操作ヘッドを提供する円形プレート10を含む
竪坑壷掘装置が第6図に記載されている。この装置は、
その下端縁に軸支された複数の刃型回転カッタ12と、
静止されかつ外周にフランジ14を有するモータ台13
であってヘド部が横断面U字状の間隔をおいた複数のク
リップ15によりフランジ14からつるされるモータ台
13と、複数の支柱18によりモータ台13の上に間隔
をおいて支持されたポンプ台16と、ディスク17上に
水平に配置されたスクリーン19と、スリーブ21に据
え付けられ、竪坑に関して装置を調整すべくナット22
により作動される複数のねじスタッド20を含む反トル
クバイスと、モータ台13に据え付けられ、複数のトル
ク作動レバー24に枢軸結合された複数の油圧シリンダ
と、複数のモータ25と、真空ポンプ26と、油圧ポン
プ27とを有する。操作時、圧縮空気は、通常のコンプ
レッサからまたは真空ポンプ26の圧縮側から管43を
経て筒部44へ強制的に送られ、そこからダクト45に
より刃型回転カッタ12に近接する複数のノズル46に
分配される。各カッタおよび各カッタ間に配置された各
トラグ6からのずりは、真空ポンプにより該ポンプ26
から隔壁41を経て上方へ伸びるダクト47を経て開口
に上向きに吸引され、そこでずりは符号48で示されう
ように隔壁48の上面に置かれる。ダクト47は、符号
49により示されるように収集ノズルを備える。開口4
2からの空気は、管72を経て真空ポンプ26の吸引側
に吸引される。
イケダの米国特許第3,770,067号明細書には、
水面下で使用する反作用型平衡地中掘削装置1が第2図
に記載されている。この装置1は、中心部材110を含
む本体100と、中心部材110に固定された伝導ギヤ
ボックス130と、ギヤボックス130に据え付けられ
た水中用の電動機120とを有する。中心部材110
は、排水ホース5および給水ホース4に接続された内側
パイプ111および外側パイプ112を含む2重の構成
である。給水ホース4を経て供給された加圧水は、内側
パイプ111と外側パイプ112との間を通り、ノズル
141から放出される。内側パイプ111は、中間点
で、排水ホース5を経て粘質物を放出するための圧縮空
気を供給する空気供給ホース6に結合される。加圧水
は、各カッタ60により穿たれた穴の底に放出される。
該水は、掘削作業の間に生じる粘質物を前記穴から放出
するために内側パイプ111を経て上に運ぶ。このよう
に、装置は水の循環を維持する。第3図に示されるよう
に、各カッタ160は、矢印Qにより示されるように装
置の軸線に関して反時計方向に公転する間、矢印Pによ
り示されうようにそれ自身の軸線に関して時計方向へ回
転される。従って、各カッタ作用する回転トルクは、公
転トルクにより平衡にされる。
サーリスの米国特許第3,894,587号明細書に
は、岩盤層の穴開けのための装置が記載されている。こ
の装置は、サスペンションメンバ3からつるすことがで
きるリング2の上端に備える箱形のフレーム1を含む。
フレーム1は、また、装置により掘削された穴5の壁と
共同する傾斜された縁部に有するガイドプレート4を備
える。フレーム1の下面には、変速可能の油圧的または
電気的モータ7をそれぞれ支承する板状の複数の支持体
6がある。各モータは、生じる反力を打ち消すために相
互に反対方向へ回転する。モータ7の軸9は、それぞれ
支持体6からガイドプレート4の面に伸ばされたドラム
11に連結されている。各ドラム11は、刃または小さ
なローラのような工具13を備える外周螺旋ねじ12を
取り付けている。螺旋ねじ12は、支持体6に関して対
称に配置されており、また各ドラムが第1図に示す方向
へ回転したときに、掘削された材料を、装置の中心に向
けて移動させ、フレーム1に据え付けされた中心ダクト
14を経て除去することができるように、反対のピッチ
である。操作時、泥は、掘削された穴を満杯にし、壁の
崩落を防止する目的で前記穴に排出される。泥は、ダク
ト14により掘削された材料とともに連続的に除去され
る。
ロビンズ・カンパニーに譲渡されたサグデンの米国特許
第3,965,995号明細書には、カッタホィール6
0を有する、大直径の盲穴を掘削する装置10が記載さ
れている。カッタホィール60は、装置の下端に据え付
けられており、また水平の円筒支持体58に関して回転
される。ずりは、カッタホィール60のバケット74に
より引き上げられ、放出ステーションに対し上向きにず
りを運ぶ無端のバケットコンベアに受け入れられるべく
筒状の支持体58へ向けられる。装置が前進していると
き、カッタホィール60は、該カッタホィールの案内部
の形に第1の切り取りをするように回転される。カッタ
ホィールは、その後前記切り取りから後退され、穴の軸
線に関して回転される。これは、さらに前進されるとき
第1の切り取りを横切る第2の切り取りを形成するよう
に、カッタホィールを配置する。この手順は、所望の横
断面の外形の穴が得られるまで繰り返される。ずりは、
上向きに上げられ、引き上げバケット32,34の1つ
に先ず放出され、その後他に放出される。第1図におい
て、バケット32はずりを受け入れる位置を示し、バケ
ット34はずりをホッパ52へ放出する上げられた位置
を示す。類似のホッパ54がやぐら30の対向する位置
にバケット32のために配置されている。ホッパ52,
54は、ずりを貯留し、該ずりを作業現場から遠くへ運
ぶトラックまたは他の運搬手段にずりを周期的に放出す
ることに役立つ。
ダボイスの米国特許第3,995,907明細書には、
独立して移動可能の2つの半フレームを有する地中掘削
装置が記載されている。この装置は、2つの平行な垂直
軸を支承する並んで垂直に配置された2つの半フレーム
を含む。分離ターレットは、前記各軸の周りに枢軸的に
支承されており、また水平軸線に関して回転可能でかつ
掘削のための工具を備える切り取りヘッドを有する。2
つの半フレームは、相対的な移動を制御するために2つ
の半フレーム間に連結された制御メンバとともに、相互
に関連して水平に滑動可能である。2つの半フレームは
相対的な移動によりギャラリーフロアに選択的に配置可
能であり、1つの半フレームは他の半フレームが所望の
位置に固定的に残存する間移動可能である、 カニングハムの米国特許第4,102,415号明細書
には、地中穿孔装置が記載されている。この穿孔装置
は、該装置を穿孔された穴内にまたは直立の開始穴内に
支承する複数のジャッキを有する本体チューブを有す
る。外側ケーシングは、本体チューブ内に回転可能に据
え付けられており、また複数の作動ホィールと切り取り
要素を有する垂直軸とを備える水平ベースを支える。穿
孔範囲内へのまたはからの流体の供給と排出のためのケ
ーシング内の手段は、流体とケーシングを経て回収する
掘削された材料とのスラリーを形成する。掘削が継続し
ているとき、本体チューブは竪坑内に下降される。切り
取り要素は、それぞれの心棒に据え付けられた切り取り
エッジを有する複数のプレートを含み、それにより各エ
ッジは穿孔すべき範囲を切り取るように維持される。
パラウット等の米国特許第4,274,675号明細書
には、ミーリングヘッドと中央ウォームコンベアとを有
する壷掘装置が記載されている。この装置の台は、竪坑
の壁に対し固定することができ、また竪坑の底を切り取
るために旋回する工具を備え、それにより誘導穴ユニッ
トにより連続的に穿孔された誘導穴にずりを落す。誘導
穴ユニットは、誘導穴を前進させるためのヘッドを有し
ており、また主台上に配置された荷積み台のバケットに
ずりを移送すべく、竪坑を経る中心で作動するウォーム
コンベアを備える。台は、複数のシリンダ機械を有して
おり、それにより竪坑の壁に独立して固定される。
パラウット等の英国特許第2,111,561号明細書
には、主竪坑の壷掘装置が記載されている。この装置
は、竪坑SWに配置されるように適合されたクロスビー
ム1と、竪坑の底SOを掘削するために前記ビームに取
り付けられたカッタ、垂直のコンベア3、掘削された材
料を垂直のコンベアに移送する移送付属物4とから成
る。カッは、竪坑の軸線5の周りを回転しかつ掘削した
材料を竪坑の軸線に供給するためのミーリング兼搬送ウ
ォーム2を有する。クロスビームは、該クロスビームの
位置を固定するように伸長または収縮することができる
支柱を備える。ミーリング兼搬送ウォーム2とクロスビ
ーム1とは、クロスビーム1と搬送ウォーム2との間に
配置されたシリンダーピストンユニット8により相互に
移動可能である。垂直のコンベア3は、垂直から水平に
変更されるベルトコンベアにより形成されかつ垂直に伸
びる円筒コンベア9と、移送付属物の受け入れ部として
作用する水平に伸びるとい10とにより形成されてい
る。装置は所定の操作サイクルで使用され、それにより
ミーリング兼搬送ウォーム2とクロスビーム1とは相互
に関連して律動的に前後動し、その結果竪坑の底SOを
掘削する。
上記の従来技術は、いずれも、円形の横断面形状を有す
る竪坑の構築には非能率的である、竪坑の横断面形状が
正確な円にならない、円形の横断面形状を有する竪坑の
構築が面倒である、掘削物の処理が面倒である、という
課題の少なくとも1つを生じる。
発明の概要 (解決しようとする課題) 本発明は、円形の横断面形状を有する竪坑を、能率的
に、正確におよび容易に構築することを可能にすること
を目的とする。
(発明の構成、作用および効果) 本発明の掘削方法は、(a)構築すべき竪坑の直径の約2
分の1の回転軌跡を描くカッタホィール組立体をその回
転軸線が前記竪坑の半径方向に伸びる仮想的な直線と交
差して水平方向に伸びるように前記竪坑に配置し、(b)
前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の
中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れ
た位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体をその
回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタホィ
ール組立体の回転中心を前記竪坑の中心軸線の周りを移
動させるべく前記カッタホィール組立体を前記竪坑の中
心軸線の周りに旋回させることを含む。
本発明の掘削装置は、(a)構築すべき竪坑の半径方向に
伸びる仮想的た直線と交差して水平方向に伸びる回転軸
線の周りに回転されて前記竪坑の直径の約2分の1の回
転軌跡を描くカッタホィール組立体と、(b)前記カッタ
ホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線か
ら一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れた位置に支
持するカッタホィール支持手段と、(c)前記カッタホィ
ール支持手段を前記竪坑と中心軸線の方向に移動可能に
支持するベースフレーム手段であって前記カッタホィー
ル支持手段と共同して前記カッタホィール組立体の回転
中心を前記竪坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑
の半径方向に離れた箇所に位置決めるベースフレーム手
段と、(d)前記カッタホィール組立体をその回転軸線の
周りに回転させる回転手段と、(e)前記カッタホィール
支持手段を前記ベースフレーム手段に対して前記竪坑の
中心軸線の周りに旋回させることにより前記カッタホィ
ール組立対を前記竪坑の中心軸線の周りに旋回させる旋
回手段と、(f)前記カッタホィール支持手段を前記ベー
スフレーム手段に対して下方に移動させることにより前
記カッタホィール組立体を下方へ移動させる移動手段
と、(g)前記カッタホィール組立体により切り取られた
ずりを前記竪坑の作業面から除去するずり除去手段とを
含む。
本発明において、カッタホィール組立体は、その回転軸
線が竪坑の半径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水
平方向に伸びかつ前記回転中心が竪坑の中心軸線から一
定の距離だけ竪坑の半径方向に離れる位置に維持された
状態で、前記回転軸線の周りに回転されつつ、前記中心
軸線の周りに旋回される。
これにより、本発明では、被掘削場所は、カッタホィー
ル組立体の旋回運動および回転運動にともなって円形に
正確に掘削される。また、掘削面すなわち作業面はカッ
タホィール組立体の回転運動により前記中心軸線の周り
を伸びる半ドーナツ状の溝の形状を有し、掘削物は半ド
ーナツ状の溝の中央部に集まり、掘削物の処理が容易に
なる。
このため、本発明によれば、円形の横断面形状を有する
竪坑を、能率的に、正確におよび容易に構築することが
できる。
本発明の1つの実施例は、中位のまたは硬い岩に垂直穴
を掘削するための竪坑掘削装置である。この装置は、実
質的に水平の回転軸線を有しかつ外周に複数の回転カッ
タを据え付けたカッタホィール組立体を含む。モータ
は、カッタホィール組立体は水平軸線に関して回転させ
るために設けられる。カッタホィール組立体角キャリッ
ジと垂直ガイド柱とは、カッタホィール組立体を支承
し、垂直面におけるカッタホィール組立体の移動を許
す。ベースフレームは、本質的に水平の面内を旋回作動
システムにより旋回される。カッタホィール組立体用キ
ャリッジとベースフレームに据え付けられた複数の突き
刺し用シリンダとは、垂直面内でカッタホィール組立体
を上げ下げする。ずりを作業面から除去するためのずり
除去ユニットは、ベースフレームに支承される。下部グ
リッパリングは、装置を竪坑内に安定化させ、またベー
スフレームを支持するための円形トラックと、下部グリ
ッパリングを竪坑内に静止状態に維持するための下部グ
ッパリング用シリンダシステムとを含む。ベースフレー
ムは、該ベースフレームを下部グリッパリングから回転
可能に支承するための複数の支持ローラを含む。上部グ
リッパリングは、装置を竪坑内にさらに安定化させ、ま
た上部グリッパリングを竪坑内に安定に維持するための
上部グリッパ用シリンダシステムを含む。歩進用シリン
ダシステムは、各リング上げ下げするために上部および
下部グリッパリングに据え付けられている。
本発明の他の実施例は、回転カッタを有するカッタホィ
ール組立体を垂直面内での回転のために竪坑の半径方向
に整列させ、カッタホィール組立体を竪坑の軸線に関し
穴の作業面を横切って旋回させながら垂直線に関しカッ
タホィール組立体を回転させることにより、大直径の盲
竪坑を掘削する方法である。カッタホィール組立体は、
その軌跡位置の直径がわずかつづ増大する傾斜した横断
面の外形である。切り取られたずりは、カッタホィール
組立体に続くクラムシェルバケットにより作業面から除
去される。
本発明の他の実施例は、以下のステップを使用して中位
のおよび硬い岩に垂直の竪坑を掘削する方法である。第
1のステップは、岩を切り取るためにカッタホィール組
立体を配置することである。カッタホィール組立体は、
本質的に水平の回転軸線を有し、また外周に据え付けら
れた複数の回転カッタユニットを備える。各回転カッタ
は、それ自身の軸線に関して回転可能である。第2のス
テップは、カッタホィール組立体をその本質的に水平の
軸線に関して回転させながら、回転するカッタホィール
組立体を岩作業面に選択された深さ突き刺すことであ
る。第3のステップは、カッタホィール組立体をその本
質的に垂直の軸線に関して回転させながら、回転するカ
ッタホィール組立体を垂直軸線に関してまたは岩作業面
を横切って旋回させ、作業面に関して旋回している間に
カッタホィール組立体は各回転カッタを作業面との接触
によりそれらの軸線に関し回転させることである。第4
のステップは、カッタホィール組立体を作業面の周りに
旋回させている間にずりを作業面から除去することであ
る。第5のステップは、カッタホィール組立体の旋回移
動を開始位置から360度の点で停止させることであ
る。第6のステップは、少なくとも4つのステップを繰
り返すことである。
本発明は他の実施例は、以下のステップを使用する中位
のおよび硬い岩い竪坑を掘削する方法である。第1のス
テップは、前記岩を切り取るためにカッタホィール組立
体を配置することである。カッタホィール組立体は、本
質的に水平の回転軸線を有し、かつ外周に据え付けられ
た複数の回転カッタユニットを備える。各カッタユニッ
トは、それ自身の軸線に関して回転される。第2のステ
ップは、カッタホィール組立体をその本質的に水平の軸
線の週りに回転させながら、回転するカッタホィール組
立体を前記岩作業面に下方へ漸次突き刺すことである。
第3のステップは、カッタホィールをその本質的に水平
の軸線に関して回転させながら、カッタヘッド組立体を
垂直軸線の周りにまたは前記岩作業面を横切って旋回さ
せ、作業面に関して旋回している間にカッタホィール組
立体の各カッタユニットを前記作業面との接触によりそ
れらの各軸線に関して回転させることである。第4のス
テップは、前記カッタヘッド組立体を前記作業面の周り
に旋回させている間にずりを前記作業面から除去するこ
とである。
図面の簡単な説明 第1図は本発明に従って構成された竪坑掘削装置の特徴
的な一実施例を示す正面図であって一部を断面で示す図
である。
第2図は第1図の線A−Aに沿って得た図である。
第3図は第1図の線B−Bに沿って得た図である。
第4図は第1図の線C−Cに沿って得た図である。
第5図は第1図の線D−Dに沿って得た図である。
第6図は第1図に示す竪坑掘削装置の下端部の正面図で
あって、特にカッタホィール組立体の構造物と、旋回ベ
ースフレームの部分とを示す、部分的に断面した図であ
る。
第7図はホッパローディングシステムの概略図である。
第8図はパケットローディングシステムの概略図であ
る。
第9A図および第9B図は第1図に示す竪坑掘削装置の
外側静止部分のための油圧制御システムの概略図であ
る。
第10A図第10B図および第10Cはは第1図に示す
竪坑掘削装置の内側回転部分のための油圧制御システム
の概略図である。
第11図は竪坑掘削装置の作動の交番螺旋切り取りモー
ドの概略図である。
好ましい実施例の説明 第1図を参照するに、一般に竪坑掘削装置10は、非回
転部分すなわち外側静止部分と内側回転部分とに分割す
ることができる。切り取りユニット、ずり除去ユニット
および制御ユニットは、内側回転部分に据え付けられて
いる。外側静止部分は、カッタホィール組立体12を支
承すべく竪坑15の垂直壁を把持し、切り取り負荷に反
作用し、そして前進および操縦手段を提供する。3セッ
トのローラ26,28,29は、外側静止部分の所定の
トラック58上を走行する内側回転部分に取り付けられ
ており、両部分を回転可能に結合する。内側回転部分の
流体旋回作動手段106(第6図)は、トラック58に
据え付けられたリングギヤ104と噛合して旋回運動を
与える。カッタホィール組立体12は、その回転軸線が
水平になるように据え付けられて垂直面内で回転される
とともに装置10の垂直な中心軸線64の周りに旋回さ
れて、岩作業面13を半ドーナツ型の形状に切り取る。
垂直面内でのカッタホィール組立体12の回転方向は第
1図に矢印82で示すように反時計方向であり、旋回方
向は第6図および第11図に矢印108で示す方向であ
る。
カッタホィール組立体12の通常の清掃作用は、掘削く
ずを岩作業表面の底部から外側へある間隔(ほぼ60
度)外向きに放射状に分布させる傾向がある。すき21
(第6図)は、カッタホィール組立体12の後に続き、
また岩作業面に接触する。すき21は、ずりすなわち掘
削くずを第3図に矢印35で示すように竪坑15の中心
へ向けて押し、岩作業面13の底部に掘削くずのずり山
23(第6図)形成する。
掘削くずは、ブームに死傷されたクラムシェルバケット
22によりずり山23からすくい上げられ、内側回転部
分に据え付けられたホッパ24に荷積みされる。スクレ
パユニットすなわちずりスクレパ66は、クラムシェル
バケット22の荷積み位置の後を追うことにより、除去
されなかった多くの掘削くずを集めて山積みにする。
負荷反力作用と前進作用とをする外側静止部分には、2
セットのグリッパ、すなわち下部グリッパシステム34
と上部グリッパシステム44とが配置されている。静止
型の上部デッキ60は、下部グリッパリング38から伸
びる支柱50に支承されている。装置の操作者のための
操作卓70(第4図)は、内側回転部分の操作デッキ7
2に据え付けられている。
カッタホィール組立体12の外周には、一般的なトンネ
ル掘削装置で用いる複数の回転カッタ84が据え付けら
れている。これらは、好ましくはたとえば直径が10〜
18インチ(25〜45cm)の岩盤ローリングディス
クカッタであり、1974年1月22日に許可されたサ
グテンの米国特許第3,787,101号明細書に記載
されている。回転カッタ84は、また、1983年4月
26日に許可されたサグデンの米国特許第4,381,
038号明細書に記載されている一般的なタイプの回転
ボタンカッタであってもよい。各カッタ84は、カッタ
ホィール組立体12が竪坑の中心軸線の周りを旋回され
ているとき、岩作業面13を斜めにすなわち傾斜路のプ
ロファイル(第6図)に連続的に切り取るように、多重
螺旋パターンに配置されている。カッタホィール組立体
12の後縁には、また、4つの付加的なカッタ(図示せ
ず)が一番外の回転カッタ84を支承する台部と干渉す
る材料を傷付け取り去るように配置されている。第6図
に示すように、カッタホィール組立体12は、その後縁
部に直径がわずかに増大する傾斜した断面の外形を有す
る。回転カッタ84は、ほとんど均一な侵入と最大切り
取り能率とを維持するように配置されている。カッタホ
ィール組立体の回転作用と旋回作用の組合せのため、切
り取りパターンは竪坑の中心軸線と同軸の操作の中心線
(旋回軸線)64からの距離により異なる。各カッタ8
4は、カッタホィール本体88に溶接されたカッタ台8
6に据え付けられており、また容易に取り外すことがで
きる。スクレパは、ずりをそらせかつ材料の不必要な再
切り取りを減少させるように、前記カッタ間に据え付け
られている。
カッタ装置は、たとえカッタホィール組立体が両方向性
を有し、本発明のカッタホィール組立体12が一方向性
を有するとしても、1983年12月6日に出願された
ザグデン等の米国特許出願第558,784号明細書に
記載されている可動式採鉱装置に使用されているそれと
同じである。先に述べたように、カッタ84は多重螺旋
配列に吸え付けられている。縁部から見ると、切り取り
のプロファイルは、傾斜路(第6図)の形である。これ
は、たとえ各カッタの侵入深さが約1/4〜3/8イン
チ(0.6〜1cm)であっても、一回の通過で深さが
約2〜4インチ(5〜10cm)の切り取りを可能にす
る。
カッタホィール縁部の上記設計を使用することにより、
2つの主たる利点を生じる。第1の利点は、主要なずり
除去ユニットの操作のために充分なスペースが得られる
ことである。第2の利点は、カッタホィール組立体12
の位置を調節しかつその直径を変更することにより直径
の範囲を越えて竪坑を切り取るように基本装置を適応さ
せることができることである。
カッタホィール本体88(第1図)は、3つの部分、す
なわち傾斜したローラ軸受でもってハブ組立体に据え付
けられた内側ドラム部分と、カッタ台86を支える2つ
の外側セグメントとを備える。各外側セグメントは、異
なる直径のカッタホィール組立体を提供すべく異なる寸
法とすることができる。内側ドラム部分のハブ組立体
は、地下空間を運ぶことができるように設計されてい
る。これは、シールおよび軸受が不利な環境において妨
害されるとは限らないことを意味する。ハブ部分は、一
対の垂直円筒ガイド柱18に据え付けられたキャリッジ
102にクランプされている。ガイド柱18は、カッタ
ホィール組立体12の突き刺し作用を許す。
カッタホィール組立体12は、バブユニット内に据え付
けられた遊星減速機100(第6図)に結合された対称
的に配置された2つの電動機により駆動される。減速機
の出力は、内側ドラム部分と一体的なリングギヤに一セ
ットのアイドルギヤを経てトルクを伝達する共通のピニ
オンを作動させる。
ギヤ駆動機構は、注油される。強力なシールは、油を維
持し、塵埃および水の侵入を妨げることに使用される。
各ガイド柱18(第6図)の上端はクラムバケット用吹
抜き78(第2図)を形成する旋回ベースフレーム11
0に直接結合され、下端は水平ガイド柱支持体20A,
20Bと垂直支持柱56,57(第6図)とを含む支柱
を経て旋回ベースフレーム110に間接的に結合されて
いる。すき21(第6図)は垂直ポスト31A,31B
に据え付けられており、該垂直ポストは垂直支持スライ
ダ33A,33B内を上下に滑動可能であり、該垂直支
持スライダはガイド柱支持体20Aに据え付けられてい
る。これにより、すき21は、旋回の間、作業面13と
接触する。ガイド柱18の放射方向の位置、それゆえに
カッタホィール組立体の回転軸線を、大直径の竪坑を掘
削するときに外方へ移動させることができる。カッタホ
ィール組立体用のキャリッジ102の垂直方向の位置
は、対称に据え付けられた2つのプランジャ型のシリン
ダ機構16A,16Bにより制御される。該シリンダ機
構は、旋回ベースフレーム110に取り付けられてい
る。
駆動用電動機14は水冷される。過度の塵埃のある環境
は、ファン冷却を妨げ、また竪坑底部に過度の水が流入
した場合、電動機14は水に浸ってもよいように設計さ
れる。冷却水は、電動機14を通過した後、塵埃を抑制
するために使用することができるし、また回転部分に水
を供給する必要性をなくすべく空気放熱器タイプの熱交
換器を通して循環させてもよい。
旋回ベースフレーム110は、カッタホィール組立体1
2とずり除去ユニット48とを支承する。旋回ベースフ
レーム110は、下部グリッパリング38と一体的なト
ラック58上を転動する複数の上部軸的旋回ローラ29
により支承されている。垂直方向の負荷は、旋回ベース
フレーム110の周りに対称的に配置された三対の下部
軸的旋回ローラ28(第2図)により伝えられる。各下
部軸的旋回ローラ28と各上部軸的旋回ローラ29と
は、上向きおよび下向きの力に抵抗すべくトラック58
のそれぞれの位置を転動する。
トラックの負荷を減じるために、均等化ビーム90(第
2図)に据え付けられた2重のローラセットが使用され
る。旋回ベースフレーム110の放射方向の位置設定
は、それらの垂直の各軸線を有する複数の放射状旋回ロ
ーラ26によりなされる。各放射状旋回ローラの軸受
は、グリースで潤滑にされている。旋回ベースフレーム
110は、地中での取り扱いを容易にするために複数の
部分に分解することができる。
流体旋回作動手段106(第6図)は、複数のギヤ減速
機92に据え付けられた複数の流体モータ116と、静
止したリングギヤ104と噛合する複数の出力ピニオン
94とから成る。ローラ用のトラック58およびリング
ギヤ104は、塵埃が入ることを防止すべくシールされ
た囲いの中にある。各シール120A,120Bは、シ
ール作用をする。リングギヤ104は、非常に低い旋回
速度で充分なフィルム状の潤滑材により滑らかにされて
いる。
ずりスクレパ66(第1図)は、カッタホィール組立体
用キャリッジ102からの点126に枢着されている。
ずりスクレパ用油圧シリンダ98は、スクレパ66を作
業面に接触させるように維持することに使用される。
ずり除去ユニット48(第1図)は、伸長可能のブーム
118の端部に固定的に据え付けられたクラムシェルバ
ケット22から成る。ブーム118は、トラック132
(第3図)上の複数のローラ130上を垂直に移動され
るキャリッジ124内の複数のローラ128に据え付け
られている。キャリッジ124は、キャリッジ用油圧シ
リンダ125の作用により上下に移動される。キャリッ
ジ124は、第1図の破線で示すように上下位置にある
とき、2方向のいずれかに回転させることができる。1
つの方向は第7図に示すように、荷下しを許すべくホッ
パ24上にクラムシェル22を振らせる方向であり、他
の方向はずりバケットの移動中到来する空のずりバケッ
ト68の邪魔にならないように全体のずり除去ユニット
48を第3図い示すように貯留位置に回転させる方向で
ある。全てのずりサイクルは、複数のリミットスイッチ
および複数のソレノイドバルブの助けにより自動的に制
御される。ずりスクレパ66の存在により、残ったずり
を次の充填の間中集めて山積みするように、クラムシェ
ルバケット22で作業面をきれいにかき落すことが好ま
しい。
ブーム支持用キャリッジのトラック132(第3図)
は、換気用ダクト54と同軸的の軸受に沿って振られる
フレーム134に据え付けられている。キャリッジ12
4の下方への移動は、キャリッジストローク限界シリン
ダ136により制限される。
キャリッジストローク限界シリンダ136Aは、カッタ
ホィール組立体用キャリッジ102を旋回ベースフレー
ム110に連結させる対応するシリンダ136Bに押し
引きの関係に連結されている。これは、ブーム118が
完全に伸長されたときにクラムシェルバケット22がす
くい上げのための収集位置にあることを確実にする。ブ
ーム118およびキャリッジ124の各移動の制御され
た減速は、たとえば流体の流れを制御し、その1つを1
38で示す複数の緩衝器を外周面上に設けることにより
なされる。
ブーム118は、横断面において四角形であり、キャリ
ッジ124内で複数ローラ128上を滑動する。流体作
動シリンダ140は、ブームの軸線に沿って配置されて
いる。クラムシェルバケット22を作動させる作動油
は、可撓性のホース(図示せず)を経て供給される。
下部グリッパシステム34(第1図および第3図)につ
いて説明する。この下部グリッパシステム34は、垂
直、水平および捩れの各部分に分割することができる揺
れる切り取り力に対し主たる反力を提供する。等角度間
隔でかつアーチ型の6つのグリッパシューすなわちグリ
ッパパッド142は、空所が偶然に形成されるとして
も、壁に対する適当な支えとして使用される。グリッパ
パッド142は、複数のグリッパ支持体148内を滑動
する複数のガイドロッド146にボール継手144を経
て据え付けられている。各ガイドロッド146は、横の
力を伝える。一対の油圧シリンダ150(第3図)は、
各パッド142のための推力を提供する。下部グリッパ
リング38(第3図)は、ねじれ力および半径方向の力
に抗するように第1図に示すように箱状の断面の構成体
を有する完全なリング状の支持体である。トラック58
(第1図)およびリングギヤ104(第1図)は、下部
グリッパリング38とともに一体をなし、非常に堅固な
組立体を保証する。下部グリッパリング38は、地中搬
送を許すべく3つの等しい部分に分割することができ
る。
次に、上部グリッパシステム44(第1図および第4
図)を説明する。上部グリッパシステム44は、前進ま
たは再維持作動の間掘削装置のための一時定着手段とし
て使用される。これは、また、上部グリッパリング46
および下部グリッパリング38に連結された6つの垂直
歩進シリンダ40による切り取り操作の間、下部グリッ
パシステム34の安定化の補助をする。等角度間隔の6
つのアーチ型グリッパシューすなわちグリッパパッド1
52は、穴壁に体する適当な支えとして使用される。各
グリッパパッド152は、各パッド152のために押す
複数の流体圧力シリンダ160(第4図)にボール継手
154により据え付けられている。各グリップパッド1
52は、また、グリッパ支持体158内を移動する複数
のガイドロッド156にボール継手により据え付けられ
ている。各ガイドロッド156は、横の力を伝える。上
部グリッパリング46は、掘削装置の上部デッキ60に
直接的には取り付けられていない。上部デッキ60を支
承する支柱50は上部グリッパリング46を通りぬけ、
また支柱50の複数の中心カラー52は各歩進シリンダ
40が収縮されたときに上部グリッパリング46に位置
される。2つの回転訂正用シリンダは、上部グリッパリ
ング46と下部グリッパリング38との間に対角線的に
連結されている。上部グリッパリング46は、また、3
つの等しい部分に分割することができる。
換気システムは、換気のために使用され、また地上に配
置されたファンを含む。掘削装置には、静止型の換気用
ダクト53が上部デッキ60上に配置されている。ダク
ト53は、装置の軸線64上の回転継手164により回
転する換気用ダクト54に接続されている。ダクト54
は、旋回ベースフレーム110で終結されている。入っ
てくる空気は、作業面に閉じるクラムバケット用吹抜き
78を経て強制的に送られ、危険なガスを遠くへ運ぶ清
掃機能を確実にする。強制された空気流は、また、切り
取り作用により生じた塵埃を遠くへ運ぶ。ダクト54
は、また、操作デッキ72およびずり除去ユニットブー
ム支持用のフレーム134(第3図)の支持に寄与する
構成部材として使用される。装置10上のサービスステ
ージの換気ラインの伸縮する部分(図示せず)は、装置
が固定されたダクトに関して前進することを許す。装置
の下降にともなって前記伸縮する部分が完全に伸長され
ると、前記伸縮する部分が前記固定されたダクトから切
り離され、次いで前記伸縮する部分が伸縮され、次いで
新たな固定部分が前記伸縮する部分と前記固定されたダ
クトとの間に配置され、その後前記伸縮する部分および
前記固定されたダクトがそれぞれ新たな固定部分の端部
に連結される。
非常に乾燥した状態では、付加的な塵埃制御を与えるべ
く切取面に水を供給することが必要である。しかし、一
般に、竪坑の底部には、少なくとも湿気があることが予
想される。
装置の操作者用の操作卓70(第4図)は、回転する操
作デッキ72の上に置かれている。操作卓70は、カッ
タヘッド12の作動、旋回および突き刺し操作のため
と、ずり除去ユニット48の操作のための制御を行な
う。ずり除去ユニット48は自動的に周期的に作動する
が、起動、停止および手動取り消し操作は必要である。
操作卓上の支持器と測定器とは、電気システムおよび流
体圧力システムの操作を監視するために取り付けられて
いる。
把持、前進および操縦システムのための各制御手段は、
支柱50に据え付けられている。これらの機能のための
流体圧力ユニット80(第5図)は、上部デッキ60に
据え付けられている。各制御手段は装置の操作者が接近
しやすい位置に配置されており、それらのうち複数のレ
ーザターゲット32(第4図)および傾斜計が示されて
いる。
制御の速さおよび容易さのためには、ずり除去ユニット
48に使用する制御バルブの大部分はリミットスイッチ
により作動されかつ付勢されるソレノイド・タイプのも
のである。油圧の制御は、以下により詳細に説明される
ように、直接制御または遠隔制御のいずれかの機械的に
行なわれる。
電気システムは、米国石炭鉱業基準の防爆型である。作
動電圧は、好ましくは950ボルトである。電力の大部
分は装置の回転部分に使用され、また3相の防爆型電気
的スイベル62(第1図および第5図)が使用される。
電気的スイベル62は、上部デッキ60の換気ダクト1
64上に据え付けられている。制御用の電圧および照明
用の電圧は、120ボルトである。
回転部分のための1つと静止部分のための1つとから成
る2つの独立した流体圧力システムがある。回転部分の
ための流体圧力システムは最大規模であり、主たる電力
消費はずり除去ユニット48と旋回作動手段106にあ
る。静止部分のための流体圧力システムは、グリッパお
よび前進システムを作動させることに役立つ。流体すな
わち作動油は液体グリコールであり、最大作動圧力は2
800psi(196kg/cm)である。旋回作動
手段106は、変化する岩の状態に応じた旋回速度に変
更することができる可変の変位ポンプを使用する。
次に、流体圧力制御システムについてより詳細に説明す
る。第9A図および第9B図は、竪坑掘削装置10の静
止部分のための流体圧力制御システムの簡略化した模式
図である。第9A図および第9B図は、上部グリッパ用
シリンダ44A〜44L、下部グリッパ用シリンダ34
A〜34L、回転訂正用シリンダ42A,42Bおよび
装置10を竪坑壁に沿って上げ下げする歩進シリンダ4
0A〜40Fのための流体圧力制御システムを示す。回
転訂正用シリンダ42A,42Bは、装置が竪坑を下降
するときの該装置の姿勢および方位を制御する。モータ
166は作動ポンプ168,170を作動させる50馬
力の電動機である。ポンプ168は低容量の可変の変位
ポンプであり、ポンプ170は高容量の固定の変位ポン
プである。ポンプ168は、選択された圧力を維持しか
つ圧力が維持されている間流れないように調節する圧力
補正ポンプである。この種のポンプは、上部グリッパ用
シリンダ44A〜44Lおよび下部グリッパ用シリンダ
34A〜34Lのために特に使用される。これは、各グ
リッパが伸ばされたときに、流体圧力を維持することに
よりその伸ばされた位置にグリッパを維持するからであ
る。ポンプ170は、速くリセットすることに使用され
る高流量ポンプである。グリッパ用シリンダのいずれか
の対を収縮させるときにグリッパ用シリンダを高圧力の
作動油で収縮させる必要はないが、グリッパ用シリンダ
を速やかに収縮させることが望ましい。それゆえに、高
流量ポンプ170は、グリッパ用シリンダを速やかに収
縮させるために作動油を供給する。タンク172は、1
00から50ガロンの容量を有する。
上部グリッパ用シリンダ44A〜44Lについて説明す
る。ポンプ168からの作動油は、ライン182、チェ
ックバルブ184およびライン192,198を経てバ
ルブ206に供給される。バルブ206は、ソレノイド
制御またはソレノイド操作等と称されているいわゆるソ
レノイド作動の直接制御バルブである。バルブ206が
右へ移動されると、作動油が上部グリッパ用シリンダ4
4A〜44Lのそれぞれの頭端部に供給され、各シリン
ダのロッドが伸長する。これは、作動油を、ライン21
2を経て、パイロット制御またはパイロット操作等と称
されているいわゆるパイロット作動のチェックバルブ2
20,222に供給し、次いでライン224,226を
経て外側リング236および内側リング240に供給
し、その後各シリンダの頭端部に適合されたパイロット
作動のチェックバルブを経て上部グリッパ用シリンダ4
4A〜44Lの頭端部に供給することによりなされる。
内側リング240は、作動油を、シリンダ44C,44
D,44G,44H,44K,44Lに供給する。外側
リング136は、作動油を、シリンダ44A,44B,
44E,44F,44I,44Jに供給する。油圧シリ
ンダの各対において、作動油は両シリンダを同時に伸長
させる。
分離供給用の各リングは、安全性に関する特徴がある。
その1つは、3対の上部グリッパ用シリンダが作動する
と、装置を支持することができることがある。従って、
供給ラインの1つが故障した場合、他のラインから供給
される他の3対の上部グリッパ用シリンダで装置を支持
することができる。アキュムレータ232,234,2
86,294,298は他の安全システムであり、それ
らの目的はもしポンプが故障するか、あるいはもしポン
プが停止するような電気的故障が生じたときにシステム
の圧力を維持することにある。
上部グリッパ用シリンダ44A〜44Lを収縮させる
と、バルブ206は左に移動される。作動油はライン2
14およびライン216,218を経てパイロットを開
放すべくチェックバルブ220,222に供給される。
作動油は、また、ライン215および中間ライン238
を経て各上部グリッパ用シリンダのロッド端および複数
のパイロットラインに供給され、次いで上部グリッパ用
シリンダのそれぞれ頭端部に適合されたパイロット作動
のチェックバルブのそれぞれに供給される。これらのチ
ェックバルブがそのパイロットで開放されると、作動油
は、各シリンダの頭端部から各チェックバルブに流出
し、最後にタンクに帰還する。
バルブ330は、下部グリッパ用シリンダ34A〜34
Lを制御する。バルブ330は、他のソレノイド作動の
方向制御弁である。バルブ330が右方へ移動される
と、作動油が、12の下部グリッパ用シリンダ34A〜
34Lの頭端部に供給され、それらのロッドが伸長され
る。これは、作動油を4つのパイロット作動のチェック
バルブ304,305,308,314にライン322
を経て供給することによりなされる。作動油は、その
後、ライン269,270,280,285を通り、下
部グリッパ用シリンダのそれぞれの頭端部に、各シリン
ダの頭端部に適合されたパイロット作動のチェックバル
ブを経て流れる。チェックバルブ304からライン27
0へ供給される作動油は、シリンダ34C,34D,3
4E,34Fに供給される。チェックバルブ305から
ライン280へ供給される作動油は、シリンダ344
I,34J,34K,34Lに供給される。チェックバ
ルブ308からライン269へ供給される作動油は、シ
リンダ34G,34Hへ供給される。チェックバルブ3
14からライン285へ供給される作動油は、シリンダ
34A,34Bへ供給される。作動油は、油圧シリンダ
の各対を同時に伸長させる。
手動操作の方向制御バルブ328は、左右の操縦のため
に使用される。これは、下部グリッパリング38を左方
へ移動させるためのシリンダ34C,34D,34E,
34Fの伸長と、下部グリッパリング38を右方へ移動
させるためのシリンダ34I,34J,34K,34L
の伸長とを制御する。手動操作の方向制御バルブ332
は、前後の操縦を制御する。バルブ332の右方へ移動
されると、作動油が、下部グリッパリング38へ前方へ
移動させるためのシリンダ34G,34Hを伸長させる
べく、ライン295を経てライン269に供給される。
バルブ332が左方へ移動されると、作動油が、下部グ
リッパリング38を前方へ移動させるために伸長させる
べくシリンダ34A,34Bへライン258を経てライ
ン285に供給される。2重パイロット作動のチェック
バルブ326,334は、バルブ328,332から各
シリンダへの流体の流れを許すが、各チェックバルブが
パイロットで開放されるまで、逆の方向へ流れを許さな
い。
圧力スイッチ210,324は、グリッパ用シリンダの
両セットを同時に開放することができないようにするた
めのものである。圧力スイッチ210は、下部グリッパ
用シリンダ34A〜34Lが収縮される前に上部グリッ
パ用シリンダ44A〜44Lが加圧されることを確実に
する。圧力スイッチ324は、上部グリッパシリンダ4
4A〜44Lが収縮する前に下部グリッパ用シリンダ3
4A〜34Lが加圧されることを確実にする。その他の
方法では、もしグリッパ用シリンダの両セットが同時に
収縮されると、装置10が竪坑を落下する。
歩進シリンダ40A〜40Fについて説明する。ポンプ
168からの作動油とポンプ170からの作動油とは、
どの作業が行なわれているかに応じて、歩進シリンダ4
0A〜40Fのいずれかに流れる。歩進シリンダ40A
〜40Fは、同時に作動させることができ、また装置1
0を水平にするために3対のそれぞれを別々に作動させ
ることができる。3対のシリンダは、3点懸架システム
を提供するために正三角形の頂点に対応する装置10の
部位に配置されている。手動操作の方向制御バルブ34
4,346,348は、それぞれ歩進シリンダの各対を
制御する。
手動操作の方向制御バルブ350は、アップ・ダウンの
第1の制御バルブである。バルブ350が右方へ移動さ
れると、バルブ350からの作動油は作動油流用の分割
器352に流入する。作動油流は、その後分割され、各
シリンダを収縮させるべくライン368,370,37
2を経て各歩進シリンダのロッド端部に流れ、それによ
り上部グリッパリング46を下降させる。分割器352
は、これがないと、作動油の歩進シリンダ40A〜40
Lに均一に分割されないので、必要である。カッタヘッ
ド12を有する装置の側は、他の側よりも重い。換言す
れば、装置10の重心は、装置の中心線64上にない。
ポンプ170からバルブ350に達するライン186
は、歩進シリンダ40A〜40Fによる上下移動を高速
度にするために高容量ラインである。平衡化バルブ36
4,374は、上部グリッパ構成体の重い負荷に基づい
て各シリンダが非制御時に収縮することを防止する。
バルブ350が左方へ移動されると、作動油は、各シリ
ンダを伸長させるべく、各シリンダの頭端部に流入し、
それにより装置10は下降する。各歩進シリンダ40A
〜40Fのロッド端部には、平衡化バルブが適合されて
いる。これらの平衡化バルブは、上部グリッパシステム
により装置10を支承している間、装置10の下降を制
御する。
回転訂正用シリンダ42A,42Bは、装置の方向の訂
正に使用される。これらは、1つのグリッパリングを他
のグリッパリングに対して回転させ、もし訂正が必要な
らば、装置10を竪坑内で軸線64に関して回転させる
ことに使用される。各回転訂正用シリンダ42A,42
Bは、手動操作の方向制御バルブにより制御される。
第10A図、第10B図および第10C図は、竪坑掘削
装置のための流体圧力制御システムの簡略化した概略図
である。このシステムは、50ガロンの貯蔵タンク42
0を有する。このシステムには、4つのポンプがある。
第1のポンプは、可変の変位ポンプ410である。ポン
プ412も、また、可変の変位ポンプである。ポンプ4
16は、他の可変変位ポンプである。ポンプ418は、
二重の固定変位ポンプであり、左側ポンプ418aと右
側ポンプ418bとから成る。モータ408は、ポンプ
416,418を作動させる。安全弁432,434
は、ポンプ410,412を保護する。
熱交換器538は、作動油から過剰の熱を除去する。流
体圧力の非能率を避けられないため、熱が旋回およびず
り処理流体圧力システムに発生する。パイロット作動の
方向制御バルブ452は、旋回回転モータ116A〜1
16Dを制御する。バルブ452は、ソレノイド作動の
方向制御バルブ444によりパイロットを制御される。
モータ116A〜116Dは、いずれかの方向に回転さ
れる。安全弁460は、モータ用回路の安全弁である。
もしモータ416A〜416Dが停止し、これを回転さ
せることができないと、交差安全弁460は圧力を解除
させる。この目的のために、各方向に安全弁がある。旋
回モータ416A〜416Dの速度は、ポンプ410の
出力容量を制御することにより制御される。操作者は、
ポンプ410の変位を制御し、それによって旋回回転モ
ータ116A〜116Dの速度を制御する。
装置支持用シリンダ474A,474B、装置10を支
持することに使用され、また低容量ポンプ412から供
給される手動作動の方向制御バルブ596,594によ
り制御される。回路には、シリンダ474A,474B
を油漏れから予防するための二重パイロット作動のチェ
ックバルブ558,596が配置されている。
インチング駆動機構484は、流体圧力モータ485
と、流体圧力ブレーキ640と、シャットルバルブ64
2とから成る。インチング駆動機構484は、必要時、
たとえばディスク状のカッタ84を変更するとき、カッ
タホィール組立体12を低速で回転させることができる
ように配置されている。該インチング駆動機構は、作動
油がポンプ412からライン424,438,648,
644を経て供給される手動操作の方向制御バルブ63
4により制御される。
カッタホィール突き刺し用シリンダ16A,16Bは、
ソレノイド作動の方向制御バルブ540により制御され
る。左方へのバルブ540の移動は、シリンダ16A,
16Bのロッドを伸長させ、カッタホィール組立体12
を作業面に突き刺す。作動油は、ライン544を通り、
調整可能の流体制御バルブ546に供給される。作動油
は、その後、維持バルブ550内のチェックバルブを経
てシリンダ16A,16Bの頭部に流れ、それによって
ロッドを伸長させる。シリンダ16A,16Bのロッド
端からの作動油は、パイロット開放の平衡バルブ644
を経て流れる。
バルブ540が右方へ移動されると、シリンダ16A,
16Bのロッドが収縮されて、カッタホィール組立体1
2を上げる。作動油は、ライン542,543を通り、
チェックバルブ547を経てシリンダ16A,16Bの
ロッド端に流れ、それによりロッドを収縮させる。シリ
ンダ16A,16Bのロッド端からの作動油は、パイロ
ット開放の維持バルブ550を経て流れる。
ソレノイド作動の方向制御バルブ552は、ずりスクレ
パ用シリンダ98を制御する。バルブ552が左方へ移
動されると、シリンダ98のロッドが伸長されて、ずり
スクレパ66の刃側を下げる。作動油は、ライン556
を経てシリンダ98の頭部端に流れ、それによりロッド
を伸長させる。シリンダ98のロッド端からの作動油
は、パイロト開放の維持バルブ558を通って流れる。
維持バルブ558の機能は、シリンダ98の伸長の割合
いを制御することである。
バルブ552が右方へ移動されると、シリンダ98のロ
ッドが収縮されて、ずりスクレバ66の刃側を上げる。
作動油はライン554とチェックバルブを経てシリンダ
98のロッド端へ流れ、それによりロッドを収縮させ
る。
キャリッジ旋回用シリンダ470は、クラムシェルバケ
ット22がホッパ24上に配置される積載位置にずり除
去ユニット48を回転させることに使用される。キャリ
ッジ旋回用シリンダ470は、ソレノイド作動の方向制
御バルブ570により制御される。
クラムジョー用シリンダ472A,472Bは、クラム
シェルバケット22を開閉させるシリンダである。クラ
ムジョー用シリンダ472A,472Bは、ソレノイド
作動の方向制御バルブ576により制御される。回路
は、シリンダ472A,472Bの伸長の割合いを制御
する維持バルブ580を含む。
ホッパドア用シリンダ476は、手動操作の方向制御バ
ルブ602により制御される。回路は、ホッパドア用シ
リンダ476の油漏れを防止すべくパイロット作動の2
重チェックバルブ610を含む。
ホッパドア用シリンダ476は、ホッパ24のドアを開
閉させる。ホッパドア用シリンダ476は、手動操作の
方向制御バルブ602により制御される。回路は、ホッ
パドア用シリンダ476の油漏れを防止すべく手動操作
の2重チェックバルブ610を含む。
ホッパシュート用シリンダ480は、第8図に示すよう
に、ホッパ24からのずりを放出の間ずりバケット68
に案内する。ホッパシュート用シリンダは、手動操作の
方向制御バルブ606により制御される。回路は、ホッ
パシュート用シリンダ480の油漏れを防止すべくパイ
ロット作動の2重チェックパルプ614を含む。
ホッパリフト用シリンダ468は、第8図に示すよう
に、そのトラック内におけるホッパ24の上げ下げ制御
する。ソレノイド作動の方向制御バルブ458は、ホッ
パリフト用シリンダ468を制御する。回路は、シリン
ダ468の伸長の割合いを制御する平衡錘バルブ466
を含む。ホッパリフト用シリンダ468を作動させる高
圧流体は、可変の変位ポンプ416から供給される。
貯留スイング用シリンダ482A,482Bは、ずり除
去ユニット48を、それがその貯留位置に移動するとき
に制御する。貯留スイング用シリンダ482A,482
B、ホッパドア用シリンダ476およびホッパシュート
用シリンダ480は、ポンプ412からの高圧の作動油
により駆動される。貯留スイング用シリンダ482A,
482Bのための回路は、手動操作の方向制御バルブ6
08と、必要とされるまでシリンダ482A,482B
をその移動から防止するパイロット作動の2重のチェッ
クバルブ616とを含む。
キャリッジ用シリンダ125およびブーム用シリンダ1
40は、ずり除去ユニット48の要素である。キャリッ
ジ用シリンダ125はパイロット作動の方向制御バルブ
454により制御され、バルブ454はソレノイド作動
の方向制御バルブ446により制御される。回路は、シ
リンダ125の収縮の割合いを制御する維持バルブ46
2を含む。
ブーム用シリンダ140はパイロット作動の方向制御バ
ルブ456により制御され、バルブ456はソレノイド
作動の方向制御バルブ448により制御される。回路
は、シリンダ140の伸長の割合いを制御する維持バル
ブ646を含む。
ソレノイド作動の方向制御バルブ676,678,68
0,686は、パイロット作動の圧力安全弁658、6
60、662と一緒にポンプ416,418を制御す
る。圧力安全弁658,660,662がパイロットで
開放されると、それらはポンプ416,418からの作
動油のための短いバイパスループを提供し、作動油はタ
ンク420に直接帰還する。特に、ソレノイドバルブ6
76が中立位置にあるとき、安全弁658はパイロット
開放され、ポンプ416からの作動油はライン668,
664を経てタンク420に低圧力で帰還される。これ
は、作動油がいずれかの作業の遂行に不必要なとき、エ
ネルギーの浪費を回避する。ソレノイドバルブ676が
右方へ移動されると、パイロットライン670が安全弁
658を制御する圧力レベルである1000psigの圧力
安全弁682に結合される。ソレノイドバルブ676が
左方へ移動されると、パイロットライン670がソレノ
イドバルブ686に結合される。ソレノイドバルブ68
6が中立位置にあるとき、パイロット流体は阻止され、
安全弁658はそれ自身の2800psigの設定値で作動
する。ソレノイドバルブ686が右方へ移動されると、
パイロット流体は安全弁658を制御する圧力レベルで
ある750psigの設定値で圧力安全弁688に供給され
る。
ソレノイドバルブ678が中立位置にあるとき、安全弁
660はパイロットで開放され、ポンプ418Aからの
作動油はライン666,664を経てタンク420に低
圧力で帰還される。ソレノイドバルブ678の右方への
移動は、安全弁660を制御する圧力レベルである75
0psigの圧力安全弁684にパイロットライン672を
結合する。ソレノイドバルブ678が左方へ移動される
と、パイロット流体は阻止され、安全弁660はそれ自
身の1100psigの設定値で作動する。
ソレノイドバルブ680が中立位置にあるとき、安全弁
662はパイロットで開放され、ポンプ418Bからの
作動油はライン442,420,536および熱交換記
538を経てタンク420に低圧力で帰還される。ソレ
ノイドバルブ680が右方へ移動されると、パイロット
流体は阻止され、安全弁662はそれ自身の2500ps
igの設定値で作動する。
上記のようなポンプ出力および圧力の制御を含む理由
は、作動サイクルにおける異なる点でずり除去ユニット
に対する流れの割合いおよび最大圧力を変化させること
にある。
キャリッジ用シリンダ125、ブーム用シリンダ14
0、キャリッジ旋回用シリンダ470およびクラムジョ
ー用シリンダ472A,472Bは、全てソレノイド作
動の方向制御バルブによって制御され、該バルブはリミ
ットスイッチにより規定される操作の順序に従ってリミ
ットスイッチにより制御される。これらのシリンダがそ
れらのストロークの限界に達するとき、各リミットスイ
ッチは閉路されて各ソレノイド作動のバルブを電気的に
制御する。
竪坑掘削装置10は、その上にガス検出システムを有す
る。メタン検出器(図示せず)は、作業面の近くで空気
を連続的に監視する。もし1%の稀薄濃度のメタンが検
出されると、カッタホィール組立体12は自動的に停止
される。第2の検出器(図示せず)は、装置の頂部の換
気用ダクト54に取付けられている。もしいずれかの監
視器が2%の濃度を検出すると、全てのモータへのパワ
ーが遮断される。必要ならば、追加の検出器を装置の潜
在的なガス・ポケットに取り付ることができる。
次に、竪坑掘削装置の操作方法を説明する。一般に、ず
り上げシステムは、カッタホィール組立体12の前進増
分を決定する。ずりバケット68は、12トンの負荷重
量で、6立方ヤード(4.6立方m)の容量である。こ
の寸法は、引き上げのための手頃な重量および装置10
に適用することができる寸法として決定された。
単一または二重のドラム引き上げシステムが竪坑の深さ
に応じて用いられる。二重のドラム引き上げシステム
は、深い程能率的である。第5図に対応する竪坑に関す
る引き上げ位置は、固定されている。竪坑掘削装置10
は、旋回ベースフレーム110が単一ドラム引き上げシ
ステムの場合1つの特殊な位置にあるときだけ、また二
重ドラム引き上げシステムの場合180度離された2つ
の特殊な位置にあるときだけ、貯留ホッパ24から引き
上げバケット68へずりを移すことができるように、設
計されている。最大能率のために、1つの通路において
カッタホィール組立体12によりなされる突き刺しは、
単一ドラム引き上げシステムにおいては完全な一回転
(360度)毎、二重ドラム引き上げシステムにおいて
は完全な1/2回転(180度)毎または完全に、3/
2回転(540度)毎のいずれかとなり、切り取る材量
の料が貯留ホッパ24を満杯にし、その後引き上げバケ
ット68に移されるように選択されている。
ずり除去ユニット48について説明する。自動化された
クラムシェルバケット22は、作業面13から岩くずを
除去する手段である。岩くずは、ガイド柱支持体20A
に据え付けられたすき21により竪坑の中心へ向けて押
される。岩くずは、クラムシェルバケット22が能率的
に食い込むように、ずり山23を形成する。ジョーが閉
じると同時に、2つのステージにクラムシェルバケット
は引き上げられ、その後ずりを一時的な貯留用ホッパ2
4に積み込むように回転される。クラムシェルバケット
22は、その後ずりをよりすくい上げるべく戻される。
全体の操作は、たとえ手動装置のオーバライドを備える
としても、一連のリミットスイッチにより制御される。
ホッパ24が満杯になると、ずりは、地上に引き上げる
ことによりずりを除去する引き上げ用バケット68に移
される。いくらかのずりが必然的に残るように、クラム
シェルバケット22のジョーは作業面と接触しない。残
ったずりは、クラムチェルバケット22の後を移動する
スクレパ66により集められ、結局山積みにされ、クラ
ムシェルバケットによりすくい上げられる。クラムシェ
ルバケット22の最下端位置は、カッタヘッド組立用キ
ャリッジ102の位置により定まる切り取りの深さに依
存する。
代表的な掘削サイクルの始めに、下部グリッパシステム
34と上部グリッパシステム44の両者は竪坑壁に対し
て伸長される。歩進シリンダ40は、完全に伸長され、
カッタホィール組立体用キャリッジ102は完全に上げ
られ、装置10は正確に整合され、ホッパ24は空であ
る。この時点で、カッタホィール組立体12は起動さ
れ、突き刺し用シリンダ16A,16Bは選択された突
き刺し距離、たとえば2インチ(5cm)伸長される。
突き刺しがなされると、旋回作動ユニットとずり除去ユ
ニット48は、起動される。旋回比は、岩に対する掘削
能力に依存し、操作者により制御される。操作者は、カ
ッタホィール組立体の最大出力を維持するように旋回比
を増加または減少させる。
上記に説明したように、ホッパ24が満杯になる時間に
計算された旋回角度は、引き上げシステムの種類に依存
する。単一ドラム引き上げシステムの場合、ホッパ24
は一回転後にずりで満杯になるから、一旋回(360
度)毎にカッタホィール組立体12の突き刺しをしなけ
ればならない。これに対し、二重ドラム引き上げシステ
ムの場合、ホッパ24をずりで満杯にするには、3/2
回転(540度)が必要であり、また一回転後に中間の
突き刺しをする必要がある。
必要な旋回が行なわれ、ホッパ24が満杯になると、満
杯のホッパ24は第8図に示すように上昇位置に垂直に
引き上げられる。これは、ホッパ24をホッパ用トラッ
ク25に上げ、トラック25内のホッパリフト用シリン
ダ468を伸長させることによりなされる。ずり除去ユ
ニット48は、第3図に示すように貯留位置に配置さ
れ、その後空のバケット68は上部デッキ60のずりバ
ケット開口162の1つを経て、ずり除去ユニット48
により通常塞がれているクラムバケット用吹抜き78に
下降される。ホッパリップシュート96は、その後第8
図に示すように、ホッパシュート用シリンダ480を伸
長させることにより伸長される。ホッパドア27はその
後ホッパドア用シリンダ476を伸長させることにより
垂直に引き上げられ、ずりはリップシュート96をバケ
ット68へ滑降する。満杯のバケット68は、地上に引
き上げられる。ホッパ24は、その後閉じられたドアお
よび収縮されたシュートとともにその荷積み位置に戻さ
れる。これで、一回のずり除去サイクルが完成する。突
き刺しが次のずり除去サイクルの開始に先立って必要で
あるか、他の1/2の旋回回転(180度)まで必要で
ないか、引き上げシステムの種類に依存する。
カッタホィール組立体用キャリッジ102が2フィート
(1.6m)下方へ移動されるとき、各グリッパシステ
ム34,44は前進させられねばならない。カッタホィ
ール組立体12は停止され、カッタホィール組立体用キ
ャリッジ102は完全に上げられる。上部グリッパシス
テム44はそのとき開放され、歩進シリンダ40は収縮
される。上部グリッパリング46は、これが下降移動す
るので、各中心カラー52により下部グリッパリング3
8に関し中心に集められる。その後、各上部グリッパシ
ステム44は伸長され、下部グリッパシステム34は開
放され、歩進シリンダは伸長される。このとき、装置1
0は次の2フィート(0.6m)の突き刺し増分のため
に再整合される。下部グリッパシステム34が完全に伸
長されると、掘削サイクルが完成する。
方向すなわち操縦の訂正は、装置10が上部グリッパ4
4により支承されかつ歩進シリンダ40により吊下げら
れているときに各掘削サイクルの終端で行われる。
(1)穴の線と(2)垂直軸線の周りの回転とからなる
2種の操縦訂正がある。各引き上げバケット68の不整
列を生じるので、装置10は竪坑内で回転しないことが
重要である。竪坑の軸線64に平行な2つのレーザビー
ムと、直角に据え付けられた2つの傾斜計からなる4つ
の位置参照器が使用される。3つの位置照合がなされ
る。装置10は、基準として各傾斜計を使用する歩進シ
リンダ40の適当な対を収縮させることにより水平にさ
れる。竪坑の軸線に関する回転位置は、必要ならば、基
準として2つのレーザビームと2つの装置据付けターゲ
ット32とを使用しつつ、(バルブ342のような2つ
の分離バルブを使用することにより)個々に制御される
2つの回転訂正用シリンダ42A,42Bを伸長または
収縮させることによりなされる。半径方向におけるカッ
タホィール組立体12の位置は、各レーザビームと各タ
ーゲットとを標準として使用する適当なグリッパシュー
を伸長させることにより行われる。硬岩においては、半
径方向の訂正が行なわれるとき回転するカッタホィール
組立体12を有することが必要である。
第11図は、カッタホィール組立体12を作業面13に
下方へしだいに突き刺す螺旋切り取りモードを示す概略
図である。これは、不連続の突き刺し後にレベル旋回切
り取りを行なう代りに、連続または実質的に連続する螺
旋702を形成するように旋回と突き刺しとを同時に行
なう交番切り取り作用を提供する。この螺旋切り取りモ
ードの利点は、すき21、ずり除去ユニット48および
スクレパ66を約1/2旋回後に移動させるための切り
取り中止期間が不要なことである。作業面13からクラ
ムシェルバケット22までの距離は、実質的に一定であ
り、クラムシェルの高さ位置あるいは作業面上のずりを
除去する力を調節する問題を回避する。
螺旋切り取りモードにおいて、1旋回に対する突き刺し
は、通常の突き刺し深さ700に等しいことが望まれ
る。もし突き刺しが大きいと、能率的な切り取りができ
ない。所望の結果を完成する手段は、例えば(a)突き
刺し用シリンダ16A,16Bへ供給する流体の割合い
を旋回の割合いに従って電気的または油圧的に制御する
か、または(b)計算された旋回角度に基づく位置帰還
システムのいずれかによる。制御の第2のモードは、連
続的にまたは段階的に生じさせることができる。
螺旋切り取りモードの所望の突き刺し比は、カッタホィ
ール組立体を旋回方向へ案内し、連続的に感知するホィ
ールまたは感知プローブを使用し、流体用バルブを通し
て連続突き刺しカッタホィール組立体の切り取り深さを
動的に制御することにより達成することができる。
各ディスクカッタ84の点検および変更は、クラムバケ
ット用吹抜き78からカッタホィール組立体の覆いの開
口を経て行われる。カッタホィール組立体の位置合せ
は、通常の操作において切ることができるインチング駆
動用モータ485を使用することによりなされる。
キースイッチ(図示せず)は、どれかがカッタホィール
の実際の作業をしているとき、カッタホィール制御回路
を閉鎖することに利用される。キースイッチを使用する
ことは、作業者の責任である。折り畳みプラットホーム
は作業ベースとして提供され、また小さいホイストはカ
ッタの取り扱いに都合よく配置されている。大地の状態
が悪い場合には、竪坑の底からほぼ6フィート(1.8
m)にルーフボルトを取り付けることが望ましい。さく
岩機は、旋回ベースフレーム110の下部からクラムシ
ェル用吹抜き78に据え付けることができる。旋回作動
手段106は、竪坑の周りに前記さく岩機を配置するこ
とに使用される。
排水ポンプ(図示せず)は、ずりスクレパ66の後に配
置された吸引ラインとともにクラムバケット用吹抜き7
8の隣りに取り付けることができる。このようなポンプ
は、下部グリッパリング38上に配置された静止的な水
リング36(第1図)に放出する。ポンプ(図示せず)
は、水を水リンク36から竪坑放出ラインへ放出する。
この装置は、装置10が掘削しているとき、水を連続的
に排出する。
竪坑掘削装置10の直径は、約20〜24フィート(6
〜7.2m)である。変更増分は、直径で1フィート
(0.3m)である。直径の変更により影響される項目
は、(a)カッタホィール組立体12の位置、速度、直
径、(b)カッタホィール用のガイド柱18のための下
部支持体20の長さ(c)ずりスクレパ66の外形、
(d)ダスシールド30の直径、(e)グリッパシュー
142,152の位置と曲率である。
カッタホィール組立体12を再配置することは、ガイド
柱18を旋回ベースフレーム110と2つの新たな下部
支持体20の機械設備との予め定められた据え付け位置
に移動させることにより行われる。カッタホィール本体
88のための2つの新たな外側セグメントが必要であ
り、それはホィールの直径を変更するためのカッタ台8
6を含む。速度の変更が必要であるか否かは、変更増分
および岩の種類に依存する。もし速度を変更することが
必要ならば、2つの遊星減速機110の第1のステージ
のギヤを適当に交換することが必要である。
ずりスクレパ66の外形は、削り取り縁を取り換えるこ
とにより変更することができる。新たな垂直ポスト30
は、各種の直径のために必要である。グリッパパッド1
42,152の曲率の変更は、適当な板を掘削面に巻く
ことにより行なうことができる。各グリッパの放射方向
の新たな位置は、新たな機械設備およびガイド支持要素
により与えられることができる。装置の直径が最小20
フィート(6m)から増加するので、1掘削サイクル当
りの突き刺しサイクル数は増加され、装置の前進比は減
少される。
上記の実施例は、説明のためであり、本発明は、これに
限定されない。本発明の全ての範囲は請求の範囲により
規定され、いくつかのおよび全ての同等物は本発明の範
囲に含まれる。
フロントページの続き (72)発明者 ドウデン、ピーター ビー アメリカ合衆国 98034 ワシントン州 カークランド エイテイエイス プレース エヌ イー 12505 (72)発明者 ハインド、ニコラス エー アメリカ合衆国 85282 アリゾナ州 テ ンプ ナンバー 2128 サウス ハーデイ ー ドライブ 5308 (56)参考文献 実開 昭60−154495(JP,U) 特公 昭49−9925(JP,B1)

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大直径の盲竪坑を掘削する方法であって、 (a)構築すべき竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を描
    くカッタホィール組立体をその回転軸線が前記竪坑の半
    径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水平方向に伸び
    るように前記竪坑に配置し、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体の回転中心を前記竪坑の中心軸線の周り
    を移動させるべく前記カッタホィール組立体を前記竪坑
    の中心軸線の周りに旋回させる、 ことを含む、掘削方法。
  2. 【請求項2】前記カッタホィール組立体は、その軌跡位
    置がわずかに増大する直径の傾斜された横断面の外形で
    ある、請求の範囲第1項に記載の掘削方法。
  3. 【請求項3】(c)切り取ったずりをカッタヘッドに続く
    掘削手段により前記穴作業面から取り除くことをさらに
    含む、請求の範囲第2項の記載の掘削方法。
  4. 【請求項4】中位のおよびそれより硬い岩に竪坑を掘削
    する方法であって、 (a)複数の回転カッタを外周部に備えるカッタ組立体で
    あって構築すべき竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を
    描くカッタホィール組立体はその回転軸線が前記竪坑の
    半径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水平方向に伸
    びるように前記竪坑に配置し、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体を前記竪坑の下方へ所定量移動させ、そ
    れにより前記カッタホィール組立体を掘削すべき作業面
    の岩に所定量突き刺し、 (c)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線の
    周りを移動するように前記竪坑の中心軸線の周りに旋回
    させ、それにより前記回転カッタにより前記作業面の岩
    を切り取り、 (d)前記(c)のステップの間に、切り取ったずりを前記作
    業面から除去する、 ことを含む掘削方法。
  5. 【請求項5】前記カッタホィール組立体は、突き刺し深
    さが約2〜4インチ(5〜10cm)になるまで前記
    (b)の工程において前記岩作業面中に下方へ突き刺され
    る、請求の範囲第4項に記載の掘削方法。
  6. 【請求項6】前記竪坑の直径は約20〜24フィート
    (6〜7.2m)である、請求の範囲第4項に記載の掘
    削方法。
  7. 【請求項7】前記カッタホィール組立体の各回転カッタ
    は約10〜18インチ(25〜45cm)の直径を有す
    るディスクカッタである、請求の範囲第4項に記載の掘
    削方法。
  8. 【請求項8】前記カッタホィール組立体は、これの回転
    中心が前記竪坑の中心線軸から前記カッタホィール組立
    体の半径以下の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れる位
    置に維持される、請求の範囲第4項,第5項,第6項ま
    たは第7項に記載の掘削方法。
  9. 【請求項9】前記回転カッタは、前記カッタホィール組
    立体の外周部に順次配置されている、請求の範囲第4
    項,第5項,第6項、第7項または第8項に記載の掘削
    方法。
  10. 【請求項10】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の回転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可
    能である、請求の範囲第9項に記載の掘削方法。
  11. 【請求項11】中位のおよびそれより硬い岩に竪坑を掘
    削する方法であって、 (a)複数の回転カッタを外周部に備えるカッタ組立体で
    あって構築すべき竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を
    描くカッタホィール組立体はその回転軸線が前記竪坑の
    半径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水平方向に伸
    びるように前記竪坑に配置し、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体を前記竪坑の下方へ所定量移動させ、そ
    れにより前記カッタホィール組立体は掘削すべき作業面
    の岩に所定量突き刺し、 (c)前記カッタホィール組立体はその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線の
    周りを移動するように前記竪坑の中心軸線の周りに旋回
    させることにより、前記回転カッタにより前記作業面の
    岩を切り取り、 (d)前記(c)のステップを実行する間に、切り取ったずり
    を前記作業面からホッパ手段に除去し、 (e)前記カッタホィール組立体の旋回移動をその開始位
    置から所定の旋回角度位置で停止させ、 (f)前記ずりを前記ホッパ手段からバケット手段に移
    し、該バケット手段を上方へ引き上げる、 ことを含む掘削方法。
  12. 【請求項12】前記カッタホィール組立体は、突き刺し
    深さが約2〜4インチ(5〜10cm)になるまで前記
    (b)の工程において前記岩作業面に下方へ突き刺され
    る、請求の範囲第11項に記載の掘削方法。
  13. 【請求項13】前記竪坑の直径は約20〜24フィート
    (6〜7.2m)である、請求の範囲第11項に記載の
    掘削方法。
  14. 【請求項14】前記カッタホィール組立体の各回転カッ
    タは約10〜18インチ(25〜45cm)の直径を有
    するディスクカッタである、請求の範囲第11項に記載
    の掘削方法。
  15. 【請求項15】前記カッタホィール組立体は、これの回
    転中心が前記竪坑の中心軸線から前記カッタホィール組
    立体の半径以下の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れる
    位置に維持される、請求の範囲第11項〜第14のいず
    れか1項に記載の掘削方法。
  16. 【請求項16】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の外周部に順次配置されている、請求の範囲第1
    1項〜第15項のいずれか1項に記載の掘削方法。
  17. 【請求項17】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の回転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可
    能である、請求の範囲第16に記載の掘削方法。
  18. 【請求項18】中位のおよびそれより硬い岩に竪坑を掘
    削する方法であって、 (a)複数の回転カッタを外周部に備えるカッタ組立体で
    あって構築すべき竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を
    描くカッタホィール組立体はその回転軸線が前記竪坑の
    半径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水平方向に伸
    びるように前記竪坑に配置し、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体を前記竪坑の下方へ所定量移動させ、そ
    れにより前記カッタホィール組立体を掘削すべき作業面
    の岩に所定量突き刺し、 (c)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線の
    周りを移動するように前記竪坑の中心軸線の周りに旋回
    させ、それにより前記回転カッタにより前記作業面の岩
    を切り取り、 (d)前記(c)のステップを実行する間に、切り取ったずり
    を前記作業面からホッパ手段に除去し、 (e)前記カッタホィール組立体の旋回移動をその開始位
    置から所定の旋回角度位置で停止させ、 (f)前記ずりをホッパ手段からバケット手段に移し、該
    バケット手段を前記ホッパ手段から垂直方向へ引き上
    げ、 (g)前記カッタホィール組立体の旋回の移動を再開し、
    前記カッタホィール組立体が前記作業面の周りを旋回し
    ている間に前記ずりを前記作業面から前記ホッパ手段に
    除去し、 (h)前記カッタホィール組立体の旋回移動を前の停止位
    置から所定の旋回角度位置で停止させ、 (i)前記ずりを前記ホッパ手段からバケット手段に移
    し、該バケット手段を上方へ引き上げる、 ことを含む掘削方法。
  19. 【請求項19】前記カッタホィール組立体は、突き刺し
    深さが約2〜4インチ(5〜10cm)になるまで前記
    (b)工程において前記岩作業面中に下方へ突き刺され
    る、請求の範囲第18項に記載の掘削方法。
  20. 【請求項20】前記竪坑の直径は約20〜24フィート
    (6〜7.2m)である、請求の範囲第18項に記載の
    掘削方法。
  21. 【請求項21】前記カッタホィール組立体の各回転カッ
    タは約10〜18インチ(25〜45cm)の直径を有
    するディスクカッタである、請求の範囲第18項に記載
    の掘削方法。
  22. 【請求項22】前記カッタホィール組立体は、これの回
    転中心が前記竪坑の中心軸線から前記カッタホィール組
    立体の半径以下の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れる
    位置に維持される、請求の範囲第18項〜第22項いず
    れか1項に記載の掘削方法。
  23. 【請求項23】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の外周部に順次配置されている、請求の範囲第1
    8項〜第22項のいずれか1た1項に記載の掘削方法。
  24. 【請求項24】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の回転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可
    能である、請求の範囲第23項に記載の掘削方法。
  25. 【請求項25】中位のおよびそれより硬い岩に竪坑を掘
    削する装置であって、 (a)複数の回転カッタを外周部に備えるカッタ組立体で
    あって構築すべき竪坑の半径方向に伸びる仮想的な直線
    と交差して水平方向に伸びる回転軸線の周りに回転され
    て前記竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を描くカッタ
    ホィール組立体と、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転軸線の周りに
    回転させる回転手段と、 (c)前記カッタホィール組立体を前記竪坑の中心軸線の
    周りに旋回可能に支持するカッタホィール支持手段と、 (d)前記カッタホィール支持手段を支承するためのベー
    スフレーム手段と、 (e)前記カッタホィール組立体を上げ下げする突き刺し
    手段であって前記カッタホィール組立体と前記ベースフ
    レーム手段とに据え付けられた突き刺し手段と、 (f)切り取られたずりを前記竪坑の作業面から除去する
    ずり除去手段であって前記ベースフレームにより支承さ
    れたずり除去手段と、 (g)当該掘削装置を前記竪坑内で安定させる第1のグリ
    ッパリング手段(34)であって前記ベースフレーム手段を
    支承するための支持手段と、当該第1のグリッパリング
    手段を前記竪坑に静止的に保持するためのグリッパ手段
    とを有し、かつ実質的に水平の第1のグリッパリング手
    段と、 (h)前記ベースフレーム手段は、当該ベースフレーム手
    段を前記第1のグリッパリング手段から回転可能に支承
    するための支持手段と、当該ベースフレーム手段を実質
    的に水平の面内で当該掘削装置の垂直線に関して旋回さ
    せるための作動手段とを備え、 (i)当該掘削装置を前記竪坑内で安定させるための第2
    のグリッパリング手段であって実質的に水平にかつ前記
    第1のグリッパリング手段の上に配置され当該第2のグ
    リッパリング手段を前記竪坑に静止的に保持するための
    グリッパ手段を有する第2のグリッパリング手段と、 (j)前記第1および第2のグリッパリング手段に据え付
    けられて該第1および第2のグリッパリング手段を上げ
    下げするための歩進手段と、 を含む、竪坑掘削装置。
  26. 【請求項26】前記カッタホィール組立体の各回転カッ
    タは直径が約10〜18インチ(25〜45cm)であ
    る、請求の範囲第25項に記載の竪坑掘削装置。
  27. 【請求項27】前記カッタホィール組立体を回転させる
    ための前記回転手段は複数の電動機を含む、請求の範囲
    第25項に記載の竪坑掘削装置。
  28. 【請求項28】前記カッタホィール組立体を支承するた
    めの前記カッタホィール支持手段は2つのガイド柱手段
    に滑動可能に支承されたカッタホィールキャリッジ手段
    を含み、前記ガイド柱手段は前記ベースフレーム手段に
    据え付けられている、請求の範囲第25項に記載の竪坑
    掘削装置。
  29. 【請求項29】前記カッタホィール組立体を上げ下げす
    るための前記突き刺し手段は前記ベースフレーム手段お
    よび前記カッタホィールキャリッジ手段に据え付けられ
    た複数の流体圧力シリンダを含む、請求の範囲第28項
    に記載の竪坑掘削装置。
  30. 【請求項30】前記ずりを前記竪坑の前記面から除去す
    るための前記ずり除去手段は伸張可能のブーム手段に据
    え付けられた掘削手段を含み、該ブーム手段は前記ベー
    スフレーム手段により支承されたブームキャリッジ手段
    により支承されている、請求の範囲第25項に記載の竪
    坑掘削装置。
  31. 【請求項31】前記ずり除去手段は前記ずりをクラムシ
    ャルバケット手段から受けるためのホッパ手段をさらに
    含み、該ホッパ手段は前記ベースフレーム手段により支
    承されている、請求の範囲第30項に記載の竪坑掘削装
    置。
  32. 【請求項32】前記ずり除去手段は前記ずりを前記ホッ
    パ手段から受けるためのずりバケット手段をさらに含
    み、該ずりバケト手段は前記竪坑内を垂直に運搬可能で
    ある、請求の範囲第31項に記載の竪坑掘削装置。
  33. 【請求項33】前記第1のグリッパリング手段は、前記
    ベースフレーム手段を支承するためのトラック手段と、
    前記第1のグリッパリング手段を前記竪坑に静止的に保
    持するための流体圧力シリンダ機構とを含む、請求の範
    囲第25項に記載の竪坑掘削装置。
  34. 【請求項34】前記ベースフレーム手段は該ベースフレ
    ーム手段を回転可能に支承すべく前記トラック手段と接
    触する支持ローラを含む、請求の範囲第33項に記載の
    竪坑掘削装置。
  35. 【請求項35】前記ベースフレーム手段を実質的に水平
    の面内で旋回させるための前記作動手段は、前記ベース
    フレーム手段を据え付けられた複数の流体圧力モータ手
    段を含み、該流体圧力モータ手段は前記第1のグリッパ
    リング手段に据え付けられたギヤ手段に対して作動す
    る、請求の範囲第25項に記載の竪坑掘削装置。
  36. 【請求項36】前記第2とグリッパリング手段は当該第
    2のグリッパリング手段を前記竪坑に静止的に保持する
    ための流体圧力シリンダ機構を含む、請求の範囲第25
    項に記載の竪坑掘削装置。
  37. 【請求項37】前記第1および第2のグリッパリング手
    段を上げ下げするための前記歩進手段は前記第1および
    第2のグリッパリング手段に据え付けられた流体圧力シ
    リンダ機構を含む、請求の範囲第25項に記載の竪坑掘
    削装置。
  38. 【請求項38】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の回転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可
    能である、請求の範囲第25項に記載の竪坑掘削装置。
  39. 【請求項39】大直径の盲竪坑を掘削する装置であっ
    て、 (a)構築すべき竪坑の半径方向に伸びる仮想的な直線と
    交差して水平方向に伸びる回転軸線の周りに回転されて
    前記竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を描くカッタホ
    ィール組立体と、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に支持するカッタホィール支持手段と、 (c)前記カッタホィール支持手段を前記竪坑の中心軸線
    の方向に移動可能に支持するベースフレーム手段であっ
    て前記カッタホィール支持手段と共同して前記カッタホ
    ィール組立体の回転中心を前記竪坑の中心軸線から一定
    の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れた箇所に位置決め
    るベースフレーム手段と、 (d)前記カッタホィール組立体をその回転軸線の周りに
    回転させる回転手段と、 (e)前記カッタホィール支持手段を前記ベースフレーム
    手段に対して前記竪坑の中心軸線の周りに旋回させるこ
    とにより前記カッタホィール組立体を前記竪坑の中心軸
    線の周りに旋回させる旋回手段と、 (f)前記カッタホィール支持手段を前記ベースフレーム
    手段に対して下方に移動させることにより前記カッタホ
    ィール組立体を下方へ移動させる移動手段と、 (g)前記カッタホィール組立体により切り取られたずり
    を前記竪坑の作業面から除去するずり除去手段と、 を含む、掘削装置。
  40. 【請求項40】前記カッタホィール組立体は、これの回
    転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可能の複数の
    回転カッタであって前記カッタホィール組立体の外周部
    に順次配置された複数の回転カッタを外周部に有する、
    請求項39に記載の掘削装置。
  41. 【請求項41】大直径の盲竪坑を掘削する方法であっ
    て、 (a)構築すべき竪坑の直径の約2分の1の回転軌跡を描
    くカッタホィール組立体をその回転軸線が前記竪坑の半
    径方向に伸びる仮想的な直線と交差して水平方向に伸び
    るように前記竪坑に配置し、 (b)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記竪
    坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向に
    離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体を
    その回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッタ
    ホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線の
    周りを移動するように前記竪坑の中心軸線の周りに旋回
    させ、さらに、前記カッタホィール組立体を下方に連続
    的または間欠的に移動させる、 こと含む掘削方法。
  42. 【請求項42】前記(b)の工程は、前記カッタホィール
    組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線から一定の
    距離だけ前記竪坑の半径方向に離れる位置に維持しつ
    つ、前記カッタホィール組立体をその回転軸線の周りに
    回転させるとともに、前記カッタホィール組立体をその
    回転中心が前記竪坑の中心軸線の周りを移動するように
    前記竪坑の中心軸線の周りに旋回させ、その間に、前記
    カッタホィール組立体を下方に連続的または間欠的に移
    動させることにより、掘削すべき作業面を掘削すること
    を含む、請求の範囲第41項に記載の掘削方法。
  43. 【請求項43】前記(b)の工程は、 (b1)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記
    竪坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向
    に離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体
    をその回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッ
    タホィール組立体を下方に連続的または間欠的に移動さ
    せることにより、前記カッタホィール組立体を掘削すべ
    き作業面に突き刺し、 (b2)前記カッタホィール組立体をその回転中心が前記
    竪坑の中心軸線から一定の距離だけ前記竪坑の半径方向
    に離れる位置に維持しつつ、前記カッタホィール組立体
    をその回転軸線の周りに回転させるとともに、前記カッ
    タホィール組立体をその回転中心が前記竪坑の中心軸線
    の周りを移動するように前記竪坑の中心軸線の周りに旋
    回させることにより前記作業面を掘削する、 ことを含む、請求の範囲第41項に記載の掘削方法。
  44. 【請求項44】前記カッタホィール組立体は、これの回
    転中心が前記竪坑の中心軸線から前記カッタホィール組
    立体の半径以下の距離だけ前記竪坑の半径方向に離れる
    位置に維持される、請求の範囲第41項、第42項また
    は第43項に記載の掘削方法。
  45. 【請求項45】前記カッタホィール組立体は、これの外
    周部に順次配置された複数の回転カッタを有する、請求
    の範囲第41項,第42項,第43項または第44項に
    記載の掘削方法。
  46. 【請求項46】前記回転カッタは、前記カッタホィール
    組立体の回転軸線と本質的に平行の軸線の周りに回転可
    能である、請求の範囲第45項に記載の掘削方法。
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