JPH09273143A - 岩盤の掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 岩盤を至極簡易に破砕して掘削でき、車両等
が浸入できない山岳地帯において、作業者が携帯可能な
小形掘削機等を使用しながら岩盤やそれも含めた所望の
地盤を、小形の掘削設備であっても容易、敏速に掘削で
きることを特徴とした岩盤の掘削工法を提供することを
目的とする。 【構成】 岩盤１０の表面から掘削方向に向けて穴１２
を穿穴し、この穴の内周面１４側を加熱して該内周面か
ら穴の周縁部１６に向けて亀裂１８を生じさせつつ伸展
させ、内部に亀裂が伸展した岩盤に外部応力を加えなが
ら所要の岩盤を破砕し、掘削して成るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等の乗り入れが不
可能な山岳地帯における岩盤の掘削工法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両等の乗り入れが不可能な山岳
地帯において、岩盤や岩盤を含めた所望の地盤等を破砕
して、例えば、ポールの建柱穴等を掘削する場合には、
車両等に搭載した大型の掘削装置の搬入が不可能である
ため、（１）岩盤を発破で破砕して掘削する。（２）作
業者が小形の削岩機を操作しながら人力で削岩する。
（３）岩盤に注入穴を穿穴し、これに膨張剤を注入して
膨張剤の固化膨張を利用して岩盤に亀裂を入れて破砕、
掘削する等して所望の穴を掘削している。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
（１）の岩盤を発破で破砕する工法においては、岩盤の
種類で条件が異なるために熟練を要し、破砕片が飛散し
て人身事故を発生する危険がある。また、掘削形状を制
御することが困難で、すり鉢形等に削り取られた穴を埋
め戻すのに手数を要する。また、前記（２）の小形の削
岩機では、岩盤の強度によって仕事量が制約され、なか
には１日に深さ５０ｃｍ程度を掘削するのみで、作業能
率が低い。また、前記（３）の膨張剤を注入固化させる
工法においては、膨張剤が強アルカリ性であるため、注
入した穴から吹き出した膨張剤で人身事故を発生する危
険がある。更に、膨張剤が固化するまでに長時間を要し
て作業能率が低い等の問題があった。

【０００４】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、岩盤に掘削方向に向けて穴
を穿穴し、この穴の内周面を加熱処理して岩盤内に亀裂
を生起しつつ熱劣化させることにより、岩盤を至極簡易
に破砕して掘削でき、車両等が進入できない山岳地帯に
おいて、作業者が携帯可能な小形掘削機等を使用しなが
ら岩盤やそれも含めた所望の地盤を、小形の掘削設備で
あっても容易、敏速に掘削できることを特徴とした掘削
工法を提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明は、岩盤１０の表面から掘削
方向に向けて穴１２を穿穴し、この穴１２の内周面１４
側を加熱して該内周面１４から穴の周縁部１６に向けて
亀裂１８を生じさせつつ伸展させ、内部に亀裂１８が伸
展した岩盤１０に外部応力を加えながら所要の岩盤を破
砕し、掘削して成る掘削工法から構成される。

【０００６】また、請求項２に係る発明では、前記岩盤
に穿穴された穴１２は、複数個であることとしてもよ
い。

【０００７】また、請求項３に係る発明では、前記岩盤
１０に形成した穴１２の周縁部１６には、加熱した穴１
２の内周面１４から岩盤１０内へ向けて亀裂１４が伸展
するのを遮断する亀裂遮断部３０が設けられて成ること
としてもよい。

【０００８】また、請求項４に係る発明では、前記亀裂
遮断部３０は、前記穴１２の周縁部１６側の岩盤１０を
連通周回して穿溝された周回溝３２から成ることとして
もよい。

【０００９】また、請求項５に係る発明では、前記亀裂
遮断部３０は、前記穴１２の周縁部１６側の岩盤１０を
周回し、間隔をおいて穿穴された複数の遮断穴３４から
成ることとしてもよい。

【００１０】また、請求項６に係る発明では、前記穴１
２内に加熱媒体を供給して内周面１４側を間接的に加熱
して成ることとしてもよい。

【００１１】また、請求項７に係る発明では、前記加熱
媒体は、加熱気体であることとしてもよい。

【００１２】また、請求項８に係る発明では、前記加熱
媒体は、加熱液体であることとしてもよい。

【００１３】また、請求項９に係る発明では、前記穴１
２内に加熱源を配置して内周面１４側を直接加熱して成
ることとしてもよい。

【００１４】また、請求項１０に係る発明では、前記加
熱源は、電気発熱体６６から成ることとしてもよい。

【００１５】また、請求項１１に係る発明では、前記加
熱源は、バーナ燃焼体７６から成ることとしてもよい。

【００１６】また、請求項１２に係る発明では、前記穿
穴した穴１２の内周面１４側を、少なくとも４００℃以
上に加熱して成ることとしてもよい。

【００１７】また、請求項１３に係る発明では、前記穴
１２の内周面１４側を加熱し、更に、冷却媒体で冷却し
て成ることとしてもよい。

【００１８】また、請求項１４に係る発明では、前記冷
却媒体は、冷却気体から成ることとしてもよい。

【００１９】また、請求項１５に係る発明では、前記冷
却媒体は、冷却液体から成ることとしてもよい。

【００２０】

【作用】本発明に係る岩盤の掘削工法によれば、岩盤の
掘削部の表面から掘削方向に向けて、掘削部の深さと同
じ程度の深さに穴を穿穴し、この穴の内周面側を高温度
に加熱する。この加熱により、穴の内周面側において岩
盤結晶粒子は各々熱膨張係数が異なるため、結晶粒子相
互で力を及ぼし合いながら部分的に崩壊して強度が低下
し、同時に、微細な亀裂が穴の内周面から周縁部の岩盤
に向けて伸展して穴の周縁部の岩盤は劣化した状態とな
る。

【００２１】この内部に亀裂が伸展し、強度が低下して
劣化した岩盤は、その穴の内周面側や上面側から小形掘
削機の振動ピック等で外部応力を加えるだけで、亀裂部
分等に応力が集中して脆性破壊が誘導され、穴の周縁部
の岩盤を簡単に破砕しながら所要の穴等を掘削できる。
従って、車両等が進入できない山岳地帯等において、作
業者が携帯可能な小形掘削機等を使用しながら所要の岩
盤を破砕し、岩盤やそれも含めた所望の地盤を小さな掘
削設備であっても容易、敏速に掘削できる。

【００２２】また、請求項２によれば、前記岩盤に穿穴
された穴は、複数個であることにより、各穴の内周面を
加熱したときに各穴の内周面から周縁部へ亀裂が伸展
し、岩盤内の広い範囲を容易に破砕し、掘削できる。ま
た、負荷する外部応力も小さなものでよく、小形掘削機
による掘削の実効を図れると共に掘削時間も短時間で掘
削できる。

【００２３】また、請求項３によれば、前記岩盤に形成
した穴の周縁部には、加熱した穴の内周面から岩盤内へ
向けて亀裂が伸展するのを遮断する亀裂遮断部が設けら
れて成ることにより、亀裂遮断部を設けた所望の掘削部
を限定的に、かつ効率良く掘削できる。また、穴の周縁
部の破砕、掘削作業中に、亀裂遮断部が掘削穴の壁面と
なって掘削穴の崩落を防止できる。

【００２４】また、請求項４によれば、前記亀裂遮断部
は、前記穴の周縁部側の岩盤を連通周回して穿溝された
周回溝から成ることにより、周回溝で岩盤内の掘削範囲
を設定でき、円柱形、四角柱形、多角柱形等の任意形状
に掘削範囲を設定しながら掘削できる。

【００２５】また、請求項５によれば、前記亀裂遮断部
は、前記穴の周縁部側の岩盤を周回し、間隔をおいて穿
穴された複数の遮断穴から成ることにより、岩盤やその
周囲の所望の掘削範囲に、間隔をおいて点状の遮断穴を
穿穴するだけでよいから、手数を要することなく、短時
間で穿穴しながら掘削範囲を設定できる。また、遮断穴
を穿穴する専用の装置を備える必要もなく、通常の穿穴
装置を利用できる。

【００２６】また、請求項６によれば、前記穴内に加熱
媒体を供給して内周面側を間接的に加熱して成ることに
より、岩盤に穿穴した穴の内周面側を、略均一に加熱し
ながら岩盤結晶粒子を膨張させ、各粒子の熱膨張係数の
違いによって穴の内周面から周縁部の岩盤内へ向けて亀
裂が伸展し、岩盤は破砕し易い状態に劣化することとな
る。

【００２７】また、請求項７によれば、前記加熱媒体
は、加熱気体であることにより、例えば、発熱部及び圧
搾気体供給部を備えた携帯可能な簡略な加熱機構で、空
気等の気体を加熱して岩盤の穴内に敏速に供給できる。

【００２８】また、請求項８によれば、前記加熱媒体
は、加熱液体であることにより、例えば、油等の液体を
高温度に加熱した加熱液体を、岩盤の穴内に供給し、循
環させながら加熱液体からの放射熱で穴の内周面を高温
度に加熱でき、穴の内周面から周縁部の岩盤へ向け伸展
する亀裂の発生を促進させ得る。

【００２９】また、請求項９によれば、前記穴内に加熱
源を配置して内周面側を直接加熱して成ることにより、
穴内に配置した加熱源で内周面を直接加熱しながら加熱
効率を高め、亀裂の発生を促進させ得る。

【００３０】また、請求項１０によれば、前記加熱源
は、電気発熱体から成ることにより、抵抗発熱その他の
電気発熱を利用した発熱体を小形、軽量に形成でき、山
間地帯等へ容易に携帯でき、現地の岩盤の穴内に電気発
熱体を直接挿入して携帯発電機等の電力を電気発熱体に
通電し、岩盤を直接高温度に加熱しつつ亀裂の発生を促
進させ得る。

【００３１】また、請求項１１によれば、前記加熱源
は、バーナ燃焼体から成ることにより、岩盤の穴内にバ
ーナ燃焼体を挿入して直接加熱しながら亀裂を発生させ
得る。

【００３２】また、請求項１２によれば、前記穿穴した
穴の内周面側を、少なくとも４００℃以上に加熱して成
ることにより、岩盤の内周面を高温度に加熱保持して亀
裂の発生を促進させ得る。

【００３３】また、請求項１３によれば、前記穴の内周
面側を加熱し、更に、冷却媒体で冷却して成ることによ
り、加熱により膨張した岩盤結晶粒子が急速に収縮して
亀裂の発生が促進される。

【００３４】また、請求項１４によれば、前記冷却媒体
は、冷却気体から成ることにより、加熱を終了した後の
岩盤の穴内に、空気等を冷却した冷却気体を、簡易に吹
き込みながら亀裂の発生を促進させ得る。

【００３５】また、請求項１５によれば、前記冷却媒体
は、冷却液体から成ることにより、加熱を終了した後の
岩盤の穴内に、水等の冷却液体を簡易に充填しながら亀
裂の発生を促進させ得る。

【００３６】

【実施例】以下添付図面により本発明の好適な実施例を
説明する。図１ないし図６には、本発明の実施例に係る
岩盤の掘削工法が示されている。図より明らかな様に、
前記岩盤の掘削工法は、岩盤１０を掘削する予定の掘削
部の略中心位置に、表面から掘削方向に向けて穴１２を
穿穴し、この穴の内周面１４側を加熱して該内周面１４
から穴１２の周縁部１６に向けて亀裂１８を生じさせつ
つ伸展させ、内部に亀裂が伸展した岩盤１０に外部応力
を加えながら所要の岩盤１０を破砕し、掘削して成るも
のである。

【００３７】実施例において穴１２は、略直径５０ｍｍ
程度で、掘削部と略同一深さになる様に穿穴するもの
で、図１２に示す様な、山岳地帯等に移動可能な小形削
岩装置２０に回転自在に軸支したロッド２２の先端のビ
ット２４を利用して穿穴する。例えば、予定の掘削部
が、径が３００ｍｍで深さ３ｍ程度のポール建柱穴の場
合には、深さ３ｍ程度に穴１２を穿穴する。なお、１ｍ
程度の深さに穿穴して所定の処理作業を行いながら順次
穿穴してもよい。

【００３８】次に、掘削した該穴１２の内周面１４を高
温度に加熱すると、岩石結晶粒子は各々熱膨張係数が異
なるため、結晶粒子相互で力を及ぼし合いながら部分的
に崩壊して強度の低下と、微細な亀裂１８が穴１２の内
周面１４から周縁部１６の岩盤に向けて伸展し、穴１２
の周縁部の岩盤１０は劣化した状態となる。この内部に
亀裂１８が伸展し、強度が低下して劣化した岩盤１０
は、その穴１２の内周面１４側や上面側から小形掘削機
の振動ピック等で外部応力を加えると、亀裂１８部分等
に応力が集中して脆性破壊が誘導され、穴１２の周縁部
１６の岩石を簡単に破砕しながら掘削できることとな
る。例えば、図１１に示す様なコンクリートポール２６
の建柱のための掘削穴２８等を容易に、しかも敏速に掘
削できることとなる。

【００３９】掘削部が径の小さな掘削穴２８の場合は、
１個の穴１２を穿穴して加熱処理するだけで破砕、掘削
できる。しかし、掘削部が、径が大きな掘削穴や、或は
岩盤を広い範囲で掘削する場合には、図１、図２に示す
様に、中心の穴１２の他に点線で示す複数の穴１２を岩
盤１０に穿穴して加熱処理することにより、岩盤１０の
広い範囲を破砕し、掘削できる。また、各穴１２の内周
面や上面側に負荷する外部応力も小さなものでよく、小
形掘削機を使用しながら短時間で、効率的な掘削ができ
ることとなる。

【００４０】図に示す様に、岩盤１０に形成した穴１２
の周縁部１６には、穿穴した穴１２の内周面１４を加熱
するときに、内周面１４から掘削部の範囲外へ亀裂１８
が伸展したり、或は、内部に亀裂１８が伸展し、穴１２
内の内周面１４に小形掘削機の振動ピック等で外部応力
を加えて脆性破壊が誘導されながらこの破壊が掘削部の
範囲外に及んだりするのを防止するための亀裂遮断部３
０が設けられている。これにより、亀裂遮断部３０で周
囲された穴１２の周縁部１６内のみに亀裂１８が伸展し
て掘削部を限定的に、かつ効率よく掘削できる。また、
岩盤１０の破砕、掘削中において、亀裂遮断部３０が掘
削部の壁面となり、掘削中の壁面崩落等を防止できる。

【００４１】図１、図３に示す様に、亀裂遮断部３０
は、たとえば穴１２の周縁部１６側の岩盤１０を連通周
回した周回溝３２から構成する。この周回溝３２は、掘
削部の略中心位置の穴１２を穿穴した小形削岩装置１４
のビット１８で掘削予定の掘削部の周縁に沿って連通周
回状に穴１２と略同一深さに穿溝するものである。これ
により、穴１２の内周面１４の加熱により岩盤１０内に
伸展する亀裂１８は、周回溝２４の外部へ伸展すること
なく、周回溝３２によって岩盤１０における掘削範囲を
設定できる。実施例図において、周回溝３２は平面視円
形を示しているが、必ずしも円形に限ることなく、例え
ば、平面視四角、三角、多角形等の周回溝に実施しても
よい。

【００４２】また、図２、図４に示す様に、亀裂遮断部
３０は、穴１２の周縁部１６側の岩盤１０を周回し、間
隔をおいて穿穴された複数の遮断穴３４から構成しても
よい。この遮断穴３４は、掘削部の略中心位置の穴１２
を穿穴した小形削岩装置１４のビット１８で、掘削部の
周縁に沿って間隔をおいて穴１２と略同一深さに穿穴す
るものである。

【００４３】この遮断穴３４においても、穴１２の内周
面１４の加熱により岩盤１２内に伸展する亀裂１８は、
各遮断穴３４の近傍位置では遮断穴３４へ向けて伸展
し、遮断穴３４の位置から外部へ伸展することなく、こ
の複数の遮断穴３４によって、岩盤１０における掘削範
囲を設定できる。また、岩盤１０やその周囲の所望の掘
削範囲に、間隔をおいて点状の遮断穴３４を穿穴するだ
けでよいから、連通周回した周回溝３２に比べ手数を要
することなく、短時間で穿穴しながら掘削範囲を設定で
きる。また、遮断穴を穿穴する専用の装置を備える必要
もなく、通常の削岩装置を利用できる。

【００４４】岩盤１０に穿穴した穴１２の内周面１４に
は、加熱媒体を供給して内周面１４側を間接的に加熱し
ても良い。この加熱媒体による放射熱で間接加熱するこ
とにより、内周面１４を略均一に加熱しながら岩石結晶
粒子を膨張させ、各粒子の熱膨張係数の違いによって岩
石結晶粒子は部分的に崩壊されて強度が低下するととも
に、微細な亀裂１８が穴１２の内周面１４から周縁部１
６に向けて伸展する。これにより、穴１２の周縁部１６
の岩石は劣化して簡易に破砕、掘削できることとなる。

【００４５】この加熱媒体としてはたとえば加熱気体を
利用する。図７には、加熱空気を加熱媒体として利用す
る携帯可能な気体加熱装置３６が示されている。図にお
いて、気体加熱装置３６は、穿穴した穴１２内に挿入可
能に形成された筒状本体３８と、この筒状本体３８の下
端に連通されたノズル筒４０とを備え、筒状本体３８内
には電熱ヒータ等の発熱部４２が設置され、更に、筒状
本体３８に設けた空気供給口４４に空気圧縮機等の圧縮
気体供給部４６が高圧ホース４８で連通されている。ま
た、前記ノズル筒４０には、熱風を放出する複数のスリ
ット５０が開溝されている。

【００４６】この気体加熱装置３６を岩盤１０に穿穴し
た穴１２内に挿入し、発熱部４２の電熱ヒータを携帯発
電機に接続して発熱させる。同時に圧縮気体供給部４６
で圧縮した圧縮空気を筒状本体３８内に供給し、発熱部
４２で高温度に加熱しながらノズル筒４９のスリット５
０から穴１２の内周面１４へ向け高温度に加熱された加
熱空気を放出して穴１２の内周面１４を加熱するもので
ある。加熱空気の他に加熱蒸気を放出してもよい。これ
により、発熱部４２や圧縮気体供給部４６を備えた気体
加熱装置３６で加熱気体を岩盤の穴１２内に敏速に供給
しながら岩盤の破砕、掘削作業を能率化できることとな
る。

【００４７】また、前記加熱媒体は、加熱液体を利用し
てもよい。図８には、この加熱液体を加熱媒体として利
用する携帯可能な液体加熱装置５２が示されている。図
において、液体加熱装置５２は、基板５４に螺旋状に垂
設された循環式放熱管５６と、液体加熱部５８と、この
液体加熱部５８の吐出口と循環式放熱管５６の流入口と
に連通されたポンプ６０とを備えている。この液体加熱
部５８の吐出口からポンプ６０を経由して循環式放熱管
５６の流入口へ耐熱ホース６２が連通され、更に、循環
式放熱管５６の排出口と液体加熱部５８の流入口とに耐
熱ホース６４が連通されている。

【００４８】この液体加熱装置５２においては、岩盤１
０の穴１２内に循環式放熱管５６を挿入して穴１２上面
に基板５４を配置し、例えば油等の液体を液体加熱装置
５２内に貯留して高温度に加熱し、ポンプ６０で加熱液
体を循環式放熱管５６内に強制循環させながら放熱さ
せ、この放射熱によって穴１２の内周面１４を高温度に
加熱する。これにより、油等を加熱した加熱液体は、加
熱気体に比べ熱容量が高く、穴１２の内周面を短時間で
高温度に加熱できる。

【００４９】また、岩盤１０の穴１２内に、加熱源を配
置して内周面側を直接加熱してもよい。この直接加熱に
より、穴１２の内周面１４の加熱効率が高くなり岩盤内
における亀裂の発生を促進させることができる。

【００５０】実施例においてこの加熱源は、電気発熱体
６６で構成されている。図９には、この電気発熱体６６
を利用した携帯可能な電気発熱装置６８が示されてい
る。図において、電気発熱装置６８は、例えば、抵抗発
熱体、高周波発熱体、セラミック発熱体等の発熱体７０
から成る電極棒、或は前記発熱体７０をセラミック（炭
化物系）内に埋設して任意径、高さに成型した電極棒７
２と、携帯式発電機７４とを備えている。そして、電極
棒７２を穴１２内に挿入し、電極棒７２の上端に設けた
端子に携帯式発電機７４を接続して電力を供給しながら
発熱体７０を発熱させ、電極棒７２を高温度に加熱放熱
させて穴１２の内周面１４を高温度に加熱し、内周面１
４から岩盤へ向う亀裂１８の発生を促進させることとな
る。また、電気発熱装置６８は、小形、軽量に形成でき
て山岳地帯等へ簡易に携帯できる。

【００５１】また、前記加熱源は、バーナ燃焼体７６で
構成してもよい。図１０には、このバーナ燃焼体７６を
利用した携帯可能なバーナ燃焼発熱装置７８が示されて
いる。図において、バーナ燃焼発熱装置７８は、外周面
に多数の火炎孔８０が開孔された燃焼筒８２と、この燃
焼筒８２の上端口に連通された燃料供給管８４と、空気
供給管８６と、を備えている。

【００５２】このバーナ燃焼発熱装置７８においても、
岩盤１０の穴１２内に燃焼筒８２を挿入し、燃料供給管
８４から気化ガスを供給すると共に空気供給管８６から
圧縮空気を供給して燃焼筒８２内で燃焼させ、燃焼筒８
２の外周面の火炎孔８２から燃焼火炎を噴射して穴１２
の内周面１４を高温度に加熱するものである。これによ
り、穴１２の内周面１４から岩盤へ向う亀裂１８の発生
を促進できる。また、バーナ燃焼発熱装置７８も、電気
発熱装置６８と同様に小形、軽量に形成できて山岳地帯
等へ簡易に携帯できることとなる。

【００５３】前記気体加熱装置３６、液体加熱装置５
２、電気発熱装置６８、バーナ燃焼発熱装置７８等は、
作業者が携帯できる程度の小形、軽量に形成でき、大型
の掘削装置等を搭載した車両が進入できない山岳地帯で
あっても容易に搬入しながら、たとえば現場に露出した
岩盤１０に穴１２を穿穴し、この穴１２内に前記各加熱
装置を挿入して内周面１４を加熱する。

【００５４】この穴１２の内周面１４の加熱において
は、少なくとも４００℃以上の温度で加熱することが好
適である。これにより、穴１２の内周面１２の岩石結晶
粒子は熱膨張係数の違いにより、相互の岩石結晶粒子の
連結力が破壊されて強度が低下し、更に、微細な亀裂１
８が穴１２の内周面１４から周縁部に設けた亀裂遮断部
３０の周回溝３２や遮断穴３４へ向け伸展する。温度そ
のものは４００℃以下であってもよい。

【００５５】この強度が低下し、亀裂を生起させた岩盤
１０は、穴１２の内面や周縁部１６上面側に掘削機の振
動ピック等で外部応力を加えるだけで脆性破壊を起こし
ながら一気に破砕され、破砕された岩石片をスコップ等
で掘り取ることにより至極簡易に所要の掘削穴２８等を
掘削できることとなる。また、地盤の掘削中に岩盤１０
が内部に露呈した場合においても、この岩盤１０に穴１
２を穿穴して加熱処理しながら簡易に破砕でき、地盤の
掘削を障害もなく遂行できることとなる。

【００５６】また、本発明の掘削工法においては、岩盤
の穴１２の内周面を加熱し、更に、冷却媒体を穴１２内
に供給して冷却してもよい。該冷却媒体で冷却すること
によって、加熱により膨張していた岩盤結晶粒子が急速
に収縮して亀裂１８の発生を促進させることができる。

【００５７】前記冷却媒体としては、大気温度のエアー
を穴１２内に直接送風しても良いが、好ましくは熱交換
機を通過させて常温以下に冷却させた冷風の様な冷却気
体を穴１２内に直接送風して冷却したり、或は水の様な
冷却液体を穴１２内に充填してもよい。これにより、例
えば、４００℃程度に加熱された穴１２の内周面１４
を、１００℃以下に急速に冷却し、加熱処理した岩盤の
劣化をより以上に促進でき、機械力を十分使用できない
山岳地帯や山間僻地において、作業者が携帯可能な小形
掘削機等を使用しながら岩盤やそれも含めた所望の地盤
を、小形の掘削設備であっても容易に、しかも敏速に掘
削できることとなる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る岩
盤の掘削工法によれば、岩盤の表面から掘削方向に向け
て穴を穿穴し、この穴の内周面側を加熱して該内周面か
ら穴の周縁部に向けて亀裂を生じさせつつ伸展させ、内
部に亀裂が伸展した岩盤に外部応力を加えながら所要の
岩盤を破砕し、掘削して成ることにより、岩盤に穿穴し
た穴の内周面側や上面側に外部応力を加えるだけで穴の
周縁部を容易に破砕、掘削できる。従って、車両等が進
入できない山岳地帯等においても、作業者が携帯可能な
小形掘削機等を使用しながら所要の岩盤を破砕し、岩盤
やそれも含めた所望の地盤を小さな掘削設備であっても
容易、敏速に掘削できる。

【００５９】また、請求項２によれば、前記岩盤に穿穴
された穴は、複数個であることにより、各穴の内周面を
加熱したときに各穴の内周面から周縁部へ亀裂が伸展
し、岩盤内の広い範囲を容易に破砕し、掘削できる。ま
た、その割に負荷する外部応力も小さなものでよく、小
形掘削機による掘削の実効を図れると共に掘削時間も短
時間で掘削できる。

【００６０】また、請求項３によれば、前記岩盤に形成
した穴の周縁部には、加熱した穴の内周面から岩盤内へ
向けて亀裂が伸展するのを遮断する亀裂遮断部が設けら
れて成ることにより、亀裂遮断部を設けた所望の掘削部
を限定的に、かつ効率良く掘削できる。また、穴の周縁
部の破砕、掘削作業中に、亀裂遮断部が掘削穴の壁面と
なって掘削穴の崩落を防止できる。

【００６１】また、請求項４によれば、前記亀裂遮断部
は、前記穴の周縁部側の岩盤を連通周回して穿溝された
周回溝から成ることにより、周回溝によって岩盤内の掘
削範囲を設定でき、円柱形、四角柱形、多角柱形等の任
意形状の掘削穴を容易に穿穴できる。

【００６２】また、請求項５によれば、前記亀裂遮断部
は、前記穴の周縁部側の岩盤を周回し、間隔をおいて穿
穴された複数の遮断穴から成ることにより、岩盤やその
周囲の所望の掘削範囲に、間隔をおいて点状の遮断穴を
穿穴するだけでよいから、手数を要することなく、短時
間で穿穴しながら掘削範囲を設定できる。また、遮断穴
を穿穴する専用の装置を備える必要もなく、通常の穿孔
装置を利用できる。

【００６３】また、請求項６によれば、前記穴内に加熱
媒体を供給して内周面側を間接的に加熱して成ることに
より、岩盤に穿穴した穴の内周面側を、略均一に加熱し
ながら岩盤結晶粒子を膨張させ、各粒子の熱膨張係数の
違いによって穴の内周面から周縁部の岩盤内へ向けて亀
裂を伸展させ、岩盤の破砕、掘削作業を能率化できる。

【００６４】また、請求項７によれば、前記加熱媒体
は、加熱気体であることにより、例えば、発熱部及び圧
搾気体供給部を備えた携帯可能な簡略な加熱機構で、空
気等の気体を加熱して岩盤の穴内に敏速に供給でき、岩
盤の破砕、掘削作業を能率化できる。

【００６５】また、請求項８によれば、前記加熱媒体
は、加熱液体であることにより、例えば、油等の液体を
高温度に加熱した加熱液体を、岩盤の穴内に供給し、循
環させながら加熱液体からの放射熱で穴の内周面を高温
度に加熱でき、穴の内周面から周縁部の岩盤へ向け伸展
する亀裂の発生を促進させることができる。

【００６６】また、請求項９によれば、前記穴内に加熱
源を配置して内周面側を直接加熱して成ることにより、
穴内に配置した加熱源で内周面を直接加熱しながら加熱
効率を高め、亀裂の発生を促進させ得る。

【００６７】また、請求項１０によれば、前記加熱源
は、電気発熱体から成ることにより、抵抗発熱、高周波
発熱、その他の電気発熱を利用した発熱体を小形、軽量
に形成して山間地帯等へ容易に携帯でき、現地の岩盤の
穴内に電気発熱体を直接挿入して携帯発電機等の電力を
電気発熱体に通電し、岩盤を直接高温度に加熱しつつ亀
裂を発生させることが可能である。

【００６８】また、請求項１１によれば、前記加熱源
は、バーナ燃焼体から成ることにより、岩盤の穴内にバ
ーナ燃焼体を挿入して直接加熱しながら亀裂を発生させ
ることができる。

【００６９】また、請求項１２によれば、前記穿孔した
穴の内周面側を、少なくとも４００℃以上に加熱して成
ることにより、硬質の岩盤の内周面を高温度に加熱保持
して亀裂の発生を促進させ得る。

【００７０】また、請求項１３によれば、前記穴の内周
面側を加熱し、更に、冷却媒体で冷却して成ることによ
り、加熱により膨張した岩盤結晶粒子が急速に収縮し、
岩盤内の亀裂の発生を促進させることが可能である。

【００７１】また、請求項１４によれば、前記冷却媒体
は、冷却気体から成ることにより、加熱を終了した後の
岩盤の穴内に、空気等を冷却した冷却気体を、簡易に吹
き込みながら亀裂の発生を促進させ得る。

【００７２】また、請求項１５によれば、前記冷却媒体
は、冷却液体から成ることにより、加熱を終了した後の
岩盤の穴内に、水等の冷却液体を簡易に充填しながら亀
裂の発生を促進させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る岩盤の掘削工法で岩盤を掘削する
ため、掘削部の略中心部に穴を穿穴し、周縁部に周回溝
を穿溝した岩盤の平面図である。

【図２】同じく略中心部に穴を穿穴し、周縁部に間隔を
おいて遮断穴を穿穴した岩盤の平面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面斜視図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面斜視図である。

【図５】中心部の穴に気体加熱装置を挿入して穴の内周
面を加熱する状態を示した断面説明図である。

【図６】中心部の穴の内周面の加熱により周縁部へ向け
亀裂が伸展した状態を示した断面説明図である。

【図７】気体加熱装置で穴内面を加熱する状態を示した
斜視説明図である。

【図８】液体加熱装置で穴内面を加熱する状態を示した
斜視説明図である。

【図９】電気発熱装置で穴内面を加熱する状態を示した
斜視説明図である。

【図１０】バーナ燃焼発熱装置で穴内面を加熱する状態
を示した斜視説明図である。

【図１１】岩盤に掘削したポール建柱穴にポールを立て
込んだ状態の説明図である。

【図１２】小形掘削装置で岩盤に穴を施工する状態の説
明図である。

【符号の説明】

１０ 岩盤 １２ 穴 １４ 内周面 １６ 周縁部 １８ 亀裂 ３０ 亀裂遮断部 ３２ 円周溝 ３４ 遮断穴 ３６ 気体加熱装置 ４２ 発熱部 ４６ 圧縮気体加熱装置 ５２ 液体加熱装置 ６６ 電気発熱体 ６８ 電気発熱装置 ７６ バーナ発熱体 ７８ バーナ発熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米倉 和彦 福岡市中央区渡辺通二丁目１番82号 九州 電力株式会社福岡支店配電課内 (72)発明者 一宮 君雄 佐賀市鍋島１丁目19番19号 第一土木株式 会社技術開発部内 (72)発明者 安高 良亮 佐賀市鍋島１丁目19番19号 第一土木株式 会社技術開発部内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 岩盤の表面から掘削方向に向けて穴を穿
   穴し、 この穴の内周面側を加熱して該内周面から穴の周縁部に
   向けて亀裂を生じさせつつ伸展させ、 内部に亀裂が伸展した岩盤に外部応力を加えながら所要
   の岩盤を破砕し、掘削して成る掘削工法。
2. 【請求項２】 前記岩盤に穿穴された穴は、複数個であ
   る請求項１記載の掘削工法。
3. 【請求項３】 前記岩盤に形成した穴の周縁部には、加
   熱した穴の内周面から岩盤内へ向けて亀裂が伸展するの
   を遮断する亀裂遮断部が設けられて成る請求項１または
   ２記載の掘削工法。
4. 【請求項４】 前記亀裂遮断部は、前記穴の周縁部側の
   岩盤を連通周回して穿溝された周回溝から成る請求項３
   記載の掘削工法。
5. 【請求項５】 前記亀裂遮断部は、前記穴の周縁部側の
   岩盤を周回し、間隔をおいて穿穴された複数の遮断穴か
   ら成る請求項３記載の掘削工法。
6. 【請求項６】 前記穴内に加熱媒体を供給して内周面側
   を間接的に加熱して成る請求項１ないし５のいずれかに
   記載の掘削工法。
7. 【請求項７】 前記加熱媒体は、加熱気体である請求項
   ６記載の掘削工法。
8. 【請求項８】 前記加熱媒体は、加熱液体である請求項
   ６記載の掘削工法。
9. 【請求項９】 前記穴内に加熱源を配置して内周面側を
   直接加熱して成る請求項１ないし５のいずれかに記載の
   掘削工法。
10. 【請求項１０】 前記加熱源は、電気発熱体から成る請
    求項９記載の掘削工法。
11. 【請求項１１】 前記加熱源は、バーナ燃焼体から成る
    請求項９記載の掘削工法。
12. 【請求項１２】 前記穿穴した穴の内周面側を、少なく
    とも４００℃以上に加熱して成る請求項１ないし１１の
    いずれかに記載の掘削工法。
13. 【請求項１３】 前記穴の内周面側を加熱し、更に、冷
    却媒体で冷却して成る請求項１ないし１２のいずれかに
    記載の掘削工法。
14. 【請求項１４】 前記冷却媒体は、冷却気体から成る請
    求項１３記載の掘削工法。
15. 【請求項１５】 前記冷却媒体は、冷却液体から成る請
    求項１３記載の掘削工法。