JPH11141268A - トンネル自由断面掘削機の粉塵除去方法 - Google Patents

トンネル自由断面掘削機の粉塵除去方法

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JPH11141268A
JPH11141268A JP32380197A JP32380197A JPH11141268A JP H11141268 A JPH11141268 A JP H11141268A JP 32380197 A JP32380197 A JP 32380197A JP 32380197 A JP32380197 A JP 32380197A JP H11141268 A JPH11141268 A JP H11141268A
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JP
Japan
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dust
cutting
hood
tunnel free
section excavator
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Application number
JP32380197A
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English (en)
Inventor
Akira Nishimura
章 西村
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RYUUKI ENGINEERING KK
Original Assignee
RYUUKI ENGINEERING KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル自由断面の掘削時に生じる大量の切
削粉塵を空気中に拡散することなく除去する。 【解決手段】 トンネル自由断面掘削機のブームの先端
に設置されている切削ドラム又はチゼルを,それらの切
削深度に合わせて追従するフードで包み込み,岩掘削用
発泡剤溶液を発泡させ,その発泡体をノズルより上記フ
ード内に大量注入し,発泡体で被われた切削粉塵を上記
フードからバキュームホース,サイクロン粗塵分離,フ
ァン,サイレンサー,風管,集塵機の順に圧送すること
により除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は,トンネル自由断
面掘削機の粉塵除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】 切削ドラム回転により岩盤を破砕,掘
削する自由断面掘削機(ヘッダー)は,近年出力の増
大,ピック材質強度の向上などにより硬岩掘削を可能に
し,無発破工法として採用が進んでいる。一軸圧縮強度
がおよそ200Kg/cm2 を超える硬岩では,大量の
切削粉塵が発生する。岩切削粉塵は,その大量の粉塵が
急速に拡散し,粉塵濃度が非常に高くなると同時に,人
体に有害な遊離けい酸率が高く,「じん肺」の危険があ
り,早急な対策が必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】(1) ヘッダーメーカー
は数社あり,全て回転ドラム式でミニベンチ工法対応が
多くなっている。 (2) 硬岩掘削では,粉塵がものすごく,10μm以下の
浮遊粉塵で,10mg/m3 の濃度に達する場合もあ
り,作業環境許容濃度(0.15〜0.3mg/m3
の20倍近い危険な濃度である。 (3) 換気風量と排出濃度から逆算すると,最大10,0
00mg/min(10g/min)の浮遊粉塵が発生
しているため,換気方式による解決方法は合理的でな
い。 (4) 掘削ドラムからオペレーターまでの距離は8〜9m
であるが,掘削ドラム付近の濃度が7mg/m3 以上で
は,視界が不能となり,盲掘りすることもある。このこ
とにより,掘削能力の低下,余掘の拡大,ピックの破損
につながり効率的でない。 (5) 坑外へ高い濃度の有害粉塵を排気,拡散するため,
近隣対策が必要になってきている。(坑口に排気浄化用
集塵機を設けるためコストアップになる。) (6) 散水方式では,一旦空気中に浮遊,拡散した粉塵に
は全く効果がなく,坑内が泥ねい化したり,砥石効果で
切削ドラムの損耗が早い。
【0004】 これまでの散水は,高圧ウォーターポン
プで強力に噴射したミストを大量に発生させ,水粒子と
粉塵粒子の衝突効果で粉塵抑制をねらっているが,工学
的には,湿式ベンチュリースクラバーでも0.5mmの
水粒子では,数10μmの粉塵粒子には効果があるもの
の,10μm以下では,数%程度しか低減効果が認めら
れないことが分かっている。水浸漬状態であれば効果が
期待できるが,実際は切削粉塵粒子はピックの破砕直後
に自由粒子として浮遊してしまっているため,効果がな
くなっている。ヘッダーでは,150〜210Kg/c
2 ,水量40〜80リ ットル/minで散水している
ため,逆にノズル噴射速度が空気流を起こし拡散を増長
する懸念もある。本発明は,ダウンザホールドリルや,
TBM(トンネルボーリングマシン)などで使用してい
る岩掘削用発泡剤溶液を発泡させ,その発泡体をノズル
より切削ドラム又はチゼルに大量に注入し,発泡体の空
気封止効果により,発生する切削粉塵を空気中に拡散さ
せないようにすると同時に,粉塵を溶液に接触させるこ
とにより,粉塵を抑止し除去することを目的とするもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ために,本発明は,トンネル自由断面掘削機のブームの
先端において回転駆動するように設置されている切削ド
ラム又は前後方向に振動させるように設置されているチ
ゼルを,それらの切削深度に合わせて追従するフードで
包み込み,岩掘削用発泡剤溶液を発泡させ,その発泡体
をノズルより上記フード内に大量注入し,発泡体で被わ
れた切削粉塵を上記フードからバキュームホース,サイ
クロン粗塵分離,ファン,サイレンサー,風管,集塵機
の順に圧送することにより除去する点に特徴を有するも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】 粉塵の発生源である切削ドラム
を,その切削深度に合わせて追従するフードで包み込
み,フードよりバキュームノズル,バキュームホースを
介しブロワ/集塵機で集塵する。粉塵は,回転するピッ
ク速度による気流やずり落下速度による気流で拡散する
ため,切削・ずり排出に支障がない範囲で切削ドラムを
フードで包み込み,発生する粉塵の全量をバキュームす
る。バキューム風量は,φ900×0.2mw の隙間で
制御風速を切削ドラム周速の2倍とすれば, ドラム回転 φ850×50rpm ドラム周速 0.85π×50×1/60=2.23m/s 必要風量 0.9π×0.2×2.23×2×60=151m3 /min よって,安全を見て200m3 /minのバキューム風
量とする。また,バキュームノズルは切削ドラムの監視
の妨げにならないため,φ200×2を左右に配置す
る。
【0007】 岩掘削用発泡剤溶液,即ち各種界面活性
剤を調整し,これの水溶液であって,発泡倍率が8倍の
起泡剤を発泡させる。起泡剤作製設備には,例えば,起
泡剤溶解槽,同貯留槽,坑内圧送ポンプ,および材料の
ストックヤードからなる設備を使用する。起泡剤を発泡
させてなる発泡体は,切削ドラムが回転駆動されると同
時に,切削ドラムに設けられている散水ノズルおよびド
ラム端部に新設したノズルより上記フード内に大量に注
入する。発泡体注入設備には,例えば,加圧された空気
と坑内に移送された起泡剤をそれぞれコンプレッサー,
注入ポンプによって気泡制御装置に送り,気泡制御装置
によって流量をコントロールされた加圧空気と起泡剤を
発泡装置によりシェービングクリーム状の気泡にして上
記フード内に大量に注入する設備を使用する。
【0008】 また,発泡体注入設備には,アクティブ
プランジャーポンプ・連続定量注入方式のミストサーバ
ーを使用することもある。このミストサーバーは,掘削
エア圧力と連動して発泡体を自動注入する,起泡剤をド
ラム缶などよりチューブ吸引するので手間が省け,残量
確認や補給も簡単である,コンパクト・軽量・高性能,
流量調整も簡単である,圧力損失が小さく,コンプレツ
サー圧力をフルに利用でき,経済的であるなどの特性を
有し,次の仕様により製作されている。 注入ポート : PT1/2 サービス量 : 0〜1500リットル/H 注入圧力 : 1.4MPa(14.3Kg/m2 G) エアーポート : PT1/4φ10 使 用 液 : 特殊アニオン界面活性剤からなる発泡剤
【0009】 切削ドラムの回転駆動によって発生する
切削粉塵を上記フード内に大量に注入された発泡体によ
り空気中に拡散させないようにして,即ち,切削粉塵を
発泡体で被い,粉塵が自由に動けないようにして,上記
フードからバキュームホース→サイクロン粗塵分離→タ
ーボファン→サイレンサー→ファスナー風管→集塵機の
順に圧送することにより集塵除去する。以上のようにし
て,ほぼ発生粉塵を完全に除去できるが,問題はトンネ
ル計画プロフィール,即ち計画余掘り部でフードの大き
さがオペレーターの目視障害になるおそれがあることで
ある。この問題を解決するため,ブームの中間部(切削
ドラムより2〜3m)にCCDカメラを設置し,オペレ
ーターから8〜9m離れた切削現状の確認方法に加え切
削位置情報を得る。
【0010】
【実施例】 以下図面にもとづいて本発明の実施に使用
する装置の一例を説明すると,1はトンネル自由断面掘
削機で,ブーム2の先端に切削ドラム3を回転駆動する
ように設置してなる。4は運転席,5は運転操作盤,6
は前照灯である。7は切削ドラム3に設けられている散
水ノズル,8,8は切削ドラム3の両端に新設したノズ
ルで,これらのノズル7,8,8から後記フード内に発
泡体を大量に注入する。
【0011】 9は切削ドラム3を包み込み,かつ,切
削ドラム3の切削深度に合わせて追従するフードで,そ
の先端に設けたゴムスカート10を切羽11に密着させ
るようにして取付ける。12はフード押付追従シリンダ
で,フード9を切削ドラム3の切削深度に合わせて追従
させるように作動する。13,13は先端をフード9に
接続した2本のバキュームノズルで,φ200のノズル
を使用する。14はバキュームノズル13,13の後端
に接続したバキュームホースで,φ350のホースを使
用する。
【0012】 15はバキュームホース14の後端に接
続した200m3 /minのサイクロンで,フード9内
から吸引した塵埃のうち粗塵を分離する。16はサイク
ロン15にホース17で接続した22kWのターボファ
ン,18はターボファン16に騒音防止のサイレンサー
19を介してφ400のホース20で接続した集塵機
(200P)で,発泡体で被われた切削粉塵を集塵す
る。21は広角CCDカメラで,ブーム2のうち切削ド
ラム3から2〜3m離れた位置に設置してある。CCD
カメラ21は,ダスト・小石の防護のためエアパージを
実施する。
【0013】 上記実施例では,ブームの先端に切削ド
ラムを回転駆動するように設置したトンネル自由断面掘
削機について説明したが,本発明は,ブームの先端にチ
ゼルを前後方向に振動させるように設置したトンネル自
由断面掘削機についても実施し得る。
【0014】
【発明の効果】 本発明は,叙上のように構成したか
ら,次のような効果を奏する。 (1) 岩掘削用発泡剤溶液は数百倍の容積に気泡増量する
ため,水量を大巾に少なくでき,坑内の泥ねい化を防止
すると同時に,粉塵の拡散の原因となるピック回りの空
気を遮断する効果が得られる。 (2) トンネル掘削工事において硬岩の岩盤の掘削時に大
量に発生する切削粉塵を空気中に拡散することなく,ほ
ぼ完全に除去することができるため,粉塵濃度を非常に
少なくすることができると同時に,人体に有害な遊離け
い酸率を低くできて,「じん肺」の危険に対する早急な
対策を可能にし,近隣対策を不要にする。また,希釈の
ための大容量の換気設備は不要になるため,大幅な換気
コストの低減ができる。 (3) ブームの中間部にCCDカメラを設置することによ
り,掘削ドラム付近の視界が不良にならず,盲掘りする
ことがない。このことにより,掘削能力の低下,余掘の
拡大,ピックの破損を防止でき,効率的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施に使用するトンネル自由断面掘
削機の一例を示す側面図である。
【図2】 同掘削機の切削ドラムに対するフード取付け
の概略を示す平面図である。
【図3】 図2の側面図である。
【図4】 集塵のフローを説明する図である。
【符号の説明】 1 トンネル自由断面掘削機 2 ブーム 3 切削ドラム 7 散水ノズル 8,8 新設ノズル 9 フード 13,13 バキュームノズル 14 バキュームホース 15 サイクロン 16 ターボファン 17 集塵機 18 サイレンサ 21 CCDカメラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル自由断面掘削機のブームの先端
    において回転駆動するように設置されている切削ドラム
    又は前後方向に振動させるように設置されているチゼル
    (のみ)を,それらの切削深度に合わせて追従するフー
    ドで包み込み,岩掘削用発泡剤溶液を発泡させ,その発
    泡体をノズルより上記フード内に大量注入し,発泡体で
    被われた切削粉塵を上記フードからバキュームホース,
    サイクロン粗塵分離,ファン,サイレンサー,風管,集
    塵機の順に圧送することにより除去することを特徴とす
    るトンネル自由断面掘削機の粉塵除去方法。
  2. 【請求項2】 ブームの中間部にCCDカメラを設置
    し,オペレーターから離れた切削現状の確認方法に加え
    切削位置情報を得ることを特徴とする請求項1記載のト
    ンネル自由断面掘削機の粉塵除去方法。
JP32380197A 1997-11-10 1997-11-10 トンネル自由断面掘削機の粉塵除去方法 Pending JPH11141268A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009155996A (ja) * 2007-12-28 2009-07-16 Ryuki Engineering:Kk 掘削システム
KR101534614B1 (ko) * 2015-04-16 2015-07-07 주식회사 태강기업 공기압축기 일체형 집진모듈이 장착된 굴삭기용 락드릴
CN110805402A (zh) * 2019-11-13 2020-02-18 中信重工机械股份有限公司 钻孔排渣装置和钻具
CN111535761A (zh) * 2020-04-16 2020-08-14 湘潭大学 一种旋风泡沫一体化钻孔除尘装置及该装置的使用方法

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KR101534614B1 (ko) * 2015-04-16 2015-07-07 주식회사 태강기업 공기압축기 일체형 집진모듈이 장착된 굴삭기용 락드릴
CN110805402A (zh) * 2019-11-13 2020-02-18 中信重工机械股份有限公司 钻孔排渣装置和钻具
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