JPH11350880A - トンネル掘削方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工事トンネル内の空気を清浄に保つことので
きる延伸ベルトコンベアを利用でき、この延伸ベルトコ
ンベアのベルト幅を小さくすることができて、トンネル
工事全体のコスト低減を図ることができ、しかも効率良
く掘削作業を行うことのできるトンネル掘削方法を提供
こと。 【構成】 トンネル２００の先端を発破または掘削によ
って掘り進んでいく掘削機１０によって生じたズリを、
搬出ベルトコンベア４０によってトンネル外に搬出しな
がらトンネル２００を形成する掘削方法において、掘削
機１０と搬出ベルトコンベア４０との間に、第１クラッ
シャ２０及び第２クラッシャ３０を連続的に配置して、
第１クラッシャ２０により、掘削機１０からのズリの直
径が３００ｍｍ以下となるようにし、この３００ｍｍ以
下の直径となったズリを、第２クラッシャ３０側に送り
込んで、この第２クラッシャ３０によりさらに直径が１
５０ｍｍ以下となるようにしてから、搬出ベルトコンベ
ア４０上へ送り込むようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルを作るための
方法及び装置に関し、特に、掘削によって生じたズリを
搬送ベルトコンベアによってトンネル外に搬送するよう
にした方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルを作るための方法や装置は、従
来種々なものが提案されてきており、部分的な改良も数
多く提案されてきている。例えば、特開平６−２１２８
８７号公報には、「トンネル工事の発破作業によって生
じたずりをダンプトラック等を使用しないで搬送するこ
とにより、トンネル内の排出ガス汚染や粉塵公害を防止
し、かつ、安全な作業環境を維持し省人化を図り輸送コ
ストを低減するトンネル内のずり搬送方法を提案する」
ことを目的とした「トンネル内のずり搬送方法」が提案
されている。

【０００３】このズリ搬送方法は、図７にも示すよう
に、「トンネル１の切羽２の発破作業によって生じたず
り４をショベルローダ１０で移動式クラッシャ２０へ供
給・破砕して延伸ベルトコンベア４０を介してトンネル
外へ輸送する」ものであり、上記公報の段落００１０に
記載されているように、「ダンプトラックを使用せずに
ずりをコンベヤ輸送することが可能になるので、トンネ
ル内環境を良好に保持し、省人化を図り輸送コストが削
減できるほか、人身事故の危険を未然に防止できるなど
多くの利点が得られる。また、ベルトコンベヤの代りに
延伸ベルトコンベヤを使用するので、毎日簡便に延伸ベ
ルトコンベヤをトンネル掘進距離に見合って延長するこ
とが出来るから、積込機械の移動距離が少なくて済み、
能率的である」といった効果が得られるものと考えられ
る。

【０００４】しかしながら、この図７に示した従来技術
においては、よく検討してみると、次のような改良しな
ければならない点を含んでいるものと考えられる。

【０００５】トンネル掘削によって生じたズリを、延
伸ベルトコンベア４０で運び出せるようにするには、上
記公報の段落０００６に記載されているように、直径が
２５０ｍｍ以下となるようにしなければならない。８０
０ｍｍ程度の大きさのズリを２５０ｍｍ以下にするに
は、図７に示したように、非常に大型のクラッシャー２
０を採用しなければならない。

【０００６】一般的に、クラッシャーは、固定壁等と、
これに対して揺動する揺動壁との間にズリを強制的に送
り込み、揺動壁と固定壁等との押圧によってズリを破砕
していくものである。従って、直径が８００ｍｍを越え
るズリから、直径が２５０ｍｍ以下のズリに一気に破砕
するには、当然のことながら揺動壁の駆動力を大きくし
なければならず、２５０ｍｍ以下のズリを早目に排出す
るために、落差を利用したグリズリスクリーン（ふるい
分け装置）を必要とする。そうなると、落差をかせぎ、
かつ強力な駆動力の揺動壁としようとすれば、クラッシ
ャー自体の高さが高くなり、かつ大型化するのである。

【０００７】クラッシャー２０が大型化すれば、ズリ
の投入を、図７に示したような傾斜面上を登るロードホ
ールダンプ１０によって持ち上げなければならないだけ
でなく、掘削の進行に伴って、傾斜面の移動・作り直し
をしなければならない。

【０００８】コンベアベルトの幅は、被搬送物の直径
の３倍程度にするのが最も効率が良いとされているので
あるが、搬出すべきズリの直径が、上記で述べたよう
に、２５０ｍｍのものであるとすると、図７に示した従
来技術での延伸ベルトコンベア４０のベルト幅は７５０
ｍｍ以上としなければならない。つまり、図７の従来技
術では、延伸ベルトコンベア４０も大型化せざるを得
ず、コストが大きくかかる装置になってしまう。

【０００９】最近のトンネルは、全長で１０Ｋｍを越
えるものも出現してきており、このような長いトンネル
について、上記のような大型のクラッシャー２０や延伸
ベルトコンベア４０を使用することは、作業効率が悪く
コストも莫大なものとなり得る。

【００１０】そこで、本発明者は、トンネル掘削工事
を、より効率的に行え、しかもコスト低減をも図るよう
にするにはどうしたらよいか、について種々検討を重ね
てきた結果、本発明を完成したのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の経緯
に基づいてなされたもので、その解決しようとする課題
は、工事トンネル内の空気を清浄に保つことのできる延
伸ベルトコンベアを利用でき、この延伸ベルトコンベア
のベルト幅を小さくすることができて、トンネル工事全
体のコスト低減を図ることができ、しかも効率良く掘削
作業を行うことのできるトンネル掘削方法及び装置を提
供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、まず請求項１に係る発明の採った手段は、後述す
る実施の形態の説明中において使用する符号を付して説
明すると、「トンネル２００の先端を発破または掘削に
よって掘り進んでいく掘削機１０によって生じたズリ
を、搬出ベルトコンベア４０によってトンネル外に搬出
しながらトンネル２００を形成する掘削方法において、
掘削機１０と搬出ベルトコンベア４０との間に、第１ク
ラッシャ２０及び第２クラッシャ３０を連続的に配置し
て、第１クラッシャ２０により、掘削機１０からのズリ
の直径が３００ｍｍ以下となるようにし、この３００ｍ
ｍ以下の直径となったズリを、第２クラッシャ３０側に
送り込んで、この第２クラッシャ３０によりさらに直径
が１５０ｍｍ以下となるようにしてから、搬出ベルトコ
ンベア４０上へ送り込むようにしたことを特徴とするト
ンネル掘削方法」である。

【００１３】すなわち、この請求項１のトンネル掘削方
法は、掘削機１０によって掘削したズリを、第１クラッ
シャ２０及び第２クラッシャ３０を介して搬出ベルトコ
ンベア４０上に送り込むに当り、まず掘削機１０によっ
て掘削した直径が１０００ｍｍにもなり得るズリを、第
１クラッシャ２０において直径が３００ｍｍ以下のもの
に破砕し、これを第２クラッシャ３０において１５０ｍ
ｍ以下の直径のズリとして、このように小さくしたズリ
を搬出ベルトコンベア４０によってトンネル２００外に
搬出するようにしたものである。

【００１４】このように、第１クラッシャ２０及び第２
クラッシャ３０によって、ズリの直径が段階的に１５０
ｍｍ以下になるようにすることにより、第１クラッシャ
２０及び第２クラッシャ３０を小型なものとすることが
できるのであり、図７に示した従来例におけるようなロ
ードホールダンプを登らせる傾斜面を形成する必要もな
くなる。

【００１５】換言すれば、掘削機１０から直径が１００
０ｍｍにもなり得るズリを直接受け取ることになる第１
クラッシャ２０については、直径が３００ｍｍ以下のズ
リとなるようにすれば十分であるから、ズリを選別する
グリズリスクリーンでの落差を特に必要とすることがな
く、かつ揺動壁の駆動力を大きなものとする必要がな
い。従って、この第１クラッシャ２０が大型化すること
も、高さが高いものとなることもないのである。特に、
この第１クラッシャ２０は、掘削機１０が発破を利用す
るものである場合には、非常に大きな直径のズリが生ず
ることがあり、このような大きなズリをも受け入れなけ
ればならないものである。ところが、この第１クラッシ
ャ２０では、第２クラッシャ３０で受け入れられる最大
の直径３００ｍｍにまで落すことが使命であるから、大
きなズリが受け入れ得る大きさ程度で十分であり、図７
に示した従来例のように、５ｍ以上の高さのものにする
必要は全くないのである。

【００１６】以上のことは、第１クラッシャ２０側から
送り込まれたズリを、直径が１５０ｍｍ以下とする第２
クラッシャ３０についても同様である。すなわち、この
第２クラッシャ３０では、第１クラッシャ２０にて３０
０ｍｍ以下の直径のものにされたズリを１５０ｍｍ以下
とするのであるから、それ程大きな落差を必要としない
ものであり、揺動壁も大きな駆動力を必要としないもの
である。従って、この第２クラッシャ３０それ自体も、
図１〜図４に示した程度のもので十分であり、大型化し
ないものとなっている。

【００１７】そして、本発明のトンネル掘削方法で重要
なことは、第１クラッシャ２０及び第２クラッシャ３０
によって、掘削機１０によって掘り出されたズリの直径
が１５０ｍｍ以下となるのであるから、このようなズリ
を搬出するための搬出ベルトコンベア４０におけるベル
ト幅を４５０ｍｍ〜５００ｍｍとすることができること
である。このように、ベルト幅を小さくすることができ
れば、搬出ベルトコンベア４０体の構成や重量は、その
分小さくすることができるのであり、従来のベルト幅７
５０ｍｍのベルトコンベアに比較すれば、構造材の大き
さや重量は、約半分となるのである。

【００１８】従って、この請求項１に係るトンネル掘削
方法によれば、最終的にベルト幅を小さくすることがで
きて、従来の約半分の大きさの搬出ベルトコンベア４０
とすることができるのであり、ベルトの搬送速度も向上
させることができ、結果的にトンネル工事の効率を高め
ることができて、コスト低減を図ることができるのであ
る。

【００１９】さて、上記課題を解決するために、請求項
２に係る発明の採った手段は、同様に、「トンネル２０
０の先端を発破または掘削によって掘り進んでいく掘削
機１０と、この掘削機１０の後側に配置されて、掘削機
１０によって送り込まれてきたズリの直径を３００ｍｍ
以下にする第１クラッシャ２０と、この第１クラッシャ
２０の後側に配置されて、これにより送り込まれてきた
ズリの直径を１５０ｍｍ以下にする第２クラッシャ３０
と、この第２クラッシャ３０の後側に配置されてこの第
２クラッシャ３０から送り込まれてきたズリを受け取っ
てトンネル２００外に搬出する延伸自在な搬出ベルトコ
ンベア４０とを備えたことを特徴とするトンネル掘削装
置１００」である。

【００２０】すなわち、この請求項２に係るトンネル掘
削装置１００は、上記トンネル掘削方法を実施するもの
であり、掘削機１０と、搬出ベルトコンベア４０の先端
との間に、第２クラッシャ３０及び搬出ベルトコンベア
４０を連続的に配置したものである。従って、このトン
ネル掘削装置１００によれば、上記トンネル掘削方法の
場合と実質的に同じ作用・効果を発揮することができ
て、トンネル工事の効率化とコスト低減を図ることがで
きるのである。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、上記のように構成した各請
求項に係る発明を、図面に示した実施の形態に従って説
明する。この場合、図面には請求項２に係るトンネル掘
削装置１００が示してあり、請求項１のトンネル掘削方
法は、このトンネル掘削装置１００中に実質的に含まれ
るものであるから、以下では、このトンネル掘削装置１
００を中心に説明することとする。

【００２２】図１には、本発明に係るトンネル掘削装置
１００によりトンネル２００を掘削している様子が示し
てあり、トンネル２００の先端（図１では図示左端）で
は、公知の掘削機１０を設置して、これにより、直径が
１０００ｍｍにも及ぶことがあるズリを掘り出している
状態が示してある。すなわち、このトンネル掘削装置１
００は、トンネル２００の先端を発破または掘削によっ
て掘り進んでいく掘削機１０と、この掘削機１０の後側
に配置されて、掘削機１０によって送り込まれてきたズ
リの直径を３００ｍｍ以下にする第１クラッシャ２０
と、この第１クラッシャ２０の後側に配置されて、これ
により送り込まれてきたズリの直径を１５０ｍｍ以下に
する第２クラッシャ３０と、この第２クラッシャ３０の
後側に配置されて、この第２クラッシャ３０から送り込
まれてきたズリを受け取ってトンネル２００外に搬出す
る延伸自在な搬出ベルトコンベア４０とを備えているも
のである。

【００２３】第１クラッシャ２０は、掘削機１０から送
り込まれてきた大きいもの（直径が１０００ｍｍ）を含
むズリを、３００ｍｍ以下のものとするものであり、図
１及び図２に示したように、第２クラッシャ３０と略同
じ高さ（約４ｍ）を有しているものである。この第１ク
ラッシャ２０は、図２に示したように、キャタピラ２１
によって移動し得るようにしたものであり、掘削機１０
の前進に追従して前進するものである。

【００２４】また、この第１クラッシャ２０は、図２に
示したように、水平方向に揺動する揺動壁２２を有して
いるものであり、この揺動壁２２の先端が図示しない固
定壁側に対して前後動することにより、内部に水平状に
形成してある内部コンベアによって送り込まれてきたズ
リを破枠するものである。そして、この第１クラッシャ
２０によって３００ｍｍ以下の直径のものとされたズリ
は、第１クラッシャ２０の後端（図２では図示右端）に
設けた搬出コンベア２３によって、第２クラッシャ３０
側の導入コンベア３３上に送り込むものである。

【００２５】この第１クラッシャ２０の搬出コンベア２
３と、第２クラッシャ３０の導入コンベア３３とは略同
一の幅であり、従って、この第１クラッシャ２０の平面
的にみた幅は、第２クラッシャ３０のそれと略同一とな
っている。

【００２６】第１クラッシャ２０の次段に位置する第２
クラッシャ３０は、図２〜図６に示したように、キャタ
ピラ３１によって自走し得るようにしたものであり、図
２〜図の図示左側４に示した導入コンベア３３によっ
て、３００ｍｍ以下の直径のものに第１クラッシャ２０
にて破枠されたズリを受け取るようにしたものである。
すなわち、この第２クラッシャ３０は、第１クラッシャ
２０の前進に追随しながら、導入コンベア３３にてのズ
リの受け取りが連続的に行えるようにしたものである。

【００２７】導入コンベア３３は、図３に示したよう
に、受け取ったズリを当該第２クラッシャ３０の上方に
送り込み、その先端部側に設けたグリズリスクリーン３
５に向けて送り込むものである。グリズリスクリーン３
５では、直径１５０ｍｍ以下のズリを、その下方に配置
してあるホッパ３６を介して排出コンベア３４上に落下
させるべく選別を行っており、このグリズリスクリーン
３５は、選別されなかったズリを、更に前方にある破砕
部３２に向けて送り込むものである。この破砕部３２
は、第１クラッシャ２０側の揺動壁２２とは異なって、
排出コンベア３４上に開口した部分で揺動壁を前後動さ
せて、ズリを１５０ｍｍ以下の直径を有するものとする
ものである。このように破枠されズリは、この破砕部３
２のに述べてきている前述した排出コンベア３４の中程
に落下することになるのである。

【００２８】従って、この第２クラッシャ３０の排出コ
ンベア３４は、グリズリスクリーン３５によって選別さ
れてさきに受ったズリと、破砕部３２にて破枠されたズ
リとを合わせて、図２及び図３に示したように、搬出ベ
ルトコンベア４０上に送り込むのである。

【００２９】搬出ベルトコンベア４０は、掘削機１０に
よってトンネル２００の掘削が進むに従って掘削機１０
側に向けて延伸されるものであり、そのベルト幅は１５
０ｍｍの３倍、つまり４５０ｍｍ〜５００ｍｍである。
なお、本実施形態の搬出ベルトコンベア４０は、図２に
示したようにその図示左端の支持台と前述した第２クラ
ッシャ３０とを索条４１によって連結するようにしたも
のであり、これにより、ズリの搬送時の支持台の固定
と、第２クラッシャ３０の前進に伴った前進とを行える
ようにしてある。

【００３０】この搬出ベルトコンベア４０が延伸自在な
ものとする手段は、例えば長尺な無端ベルトを、多数の
案内ローラに掛装するとともに、これらの案内ロール間
の距離を変化させることにより行うようにしたものであ
る。勿論、このような搬出ベルトコンベア４０を、トン
ネル２００の掘削状況に合わせて、図１に示したよう
に、複数並べることによって、１０ｋｍを越える長さの
トンネル２００に対応できるようにしてある。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳述した通り、請求項１に係る発
明においては、上記実施形態にて例示した如く、「トン
ネル２００の先端を発破または掘削によって掘り進んで
いく掘削機１０によって生じたズリを、搬出ベルトコン
ベア４０によってトンネル外に搬出しながらトンネル２
００を形成する掘削方法において、掘削機１０と搬出ベ
ルトコンベア４０の先端との間に、第１クラッシャ２０
及び第２クラッシャ３０を連続的に配置して、第１クラ
ッシャ２０により、掘削機１０からのズリの直径が３０
０ｍｍ以下となるようにし、この３００ｍｍ以下の直径
となったズリを、第２クラッシャ３０側に送り込んで、
この第２クラッシャ３０によりさらに直径が１５０ｍｍ
以下となるようにしてから、搬出ベルトコンベア４０上
へ送り込むようにしたこと」にその特徴があり、これに
より、工事トンネル内の空気を清浄に保つことのできる
延伸ベルトコンベアを利用でき、この延伸ベルトコンベ
アのベルト幅を小さくすることができて、トンネル工事
全体のコスト低減を図ることができ、しかも効率良く掘
削作業を行うことのできるトンネル掘削方法及び装置を
提供することができるのである。

【００３２】また、請求項２に係るトンネル掘削装置１
００によれば、「トンネル２００の先端を発破または掘
削によって掘り進んでいく掘削機１０と、この掘削機１
０の後側に配置されて、掘削機１０によって送り込まれ
てきたズリの直径を３００ｍｍ以下にする第１クラッシ
ャ２０と、この第１クラッシャ２０の後側に配置され
て、これにより送り込まれてきたズリの直径を１５０ｍ
ｍ以下にする第２クラッシャ３０と、この第２クラッシ
ャ３０の後側に配置されてこの第２クラッシャ３０から
送り込まれてきたズリを受け取ってトンネル２００外に
搬出する延伸自在な何出ベルトコンベア４０とを備えた
こと」にその構成上の特徴があり、これにより、上記請
求項１のトンネル掘削方法を具体的に実施することがで
きて、１０ｋｍを越える長いトンネル２００であって
も、これを効率的かつ安価なコストで掘削することがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトンネル掘削装置によってトンネ
ルを掘削している状態を示す断面図である。

【図２】同トンネル掘削装置の主構成要素の部分拡大側
面図である。

【図３】同トンネル掘削装置を構成している第２クラッ
シャの拡大側面図である。

【図４】同トンネル掘削装置の平面図である。

【図５】同トンネル掘削装置の正面図である。

【図６】同トンネル掘削装置の背面図である。

【図７】従来の技術を示すトンネルの断面図である。

【符号の説明】

１００ トンネル掘削装置 １０ 掘削機 ２０ 第１クラッシャ ２１ キャタピラ ２２ 揺動壁 ２３ 搬出コンベア ３０ 第２クラッシャ ３１ キャタピラ ３２ 破砕部 ３３ 導入コンベア ３４ 排出コンベア ３５ グリズリスクリーン ３６ ホッパ ４０ 搬出ベルトコンベア ４１ 索条

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの先端を発破または掘削によっ
   て掘り進んでいく掘削機によって生じたズリを、搬出ベ
   ルトコンベアによってトンネル外に搬出しながらトンネ
   ルを形成する掘削方法において、 前記掘削機と搬出ベルトコンベアとの間に、第１クラッ
   シャ及び第２クラッシャを連続的に配置して、前記第１
   クラッシャにより、前記掘削機からのズリの直径が３０
   ０ｍｍ以下となるようにし、この３００ｍｍ以下の直径
   となったズリを前記第２クラッシャ側に送り込んで、こ
   の第２クラッシャによりさらに直径が１５０ｍｍ以下と
   なるようにしてから、前記搬出ベルトコンベア上へ送り
   込むようにしたことを特徴とするトンネル掘削方法。
2. 【請求項２】 トンネルの先端を発破または掘削によっ
   て掘り進んでいく掘削機と、この掘削機の後側に配置さ
   れて、前記掘削機によって送り込まれてきたズリの直径
   を３００ｍｍ以下にする第１クラッシャと、この第１ク
   ラッシャの後側に配置されて、これにより送り込まれて
   きたズリの直径を１５０ｍｍ以下にする第２クラッシャ
   と、この第２クラッシャの後側に配置されて、この第２
   クラッシャから送り込まれてきたズリを受け取ってトン
   ネル外に搬出する延伸自在な搬出ベルトコンベアとを備
   えたことを特徴とするトンネル掘削装置。