JPS5862291A - 坑道掘削方法および坑道掘削機 - Google Patents

坑道掘削方法および坑道掘削機

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JPS5862291A
JPS5862291A JP12928381A JP12928381A JPS5862291A JP S5862291 A JPS5862291 A JP S5862291A JP 12928381 A JP12928381 A JP 12928381A JP 12928381 A JP12928381 A JP 12928381A JP S5862291 A JPS5862291 A JP S5862291A
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JP
Japan
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pressure water
central shaft
face
excavator
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP12928381A
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English (en)
Inventor
三上 芳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、円形断面の坑道を連続的に掘進する掘削機
に関し、特に、基体に回転送り自在な中心軸を支承し、
その前方に打撃回転式さく岩槻と、高圧水を噴射して岩
石を截砕するノズルとを取付け、両者の破砕作用の相乗
効果によって硬岩層でも無発破で高能率掘進ができるよ
うにする。
従来、地下鉄工事・下水道工事・トンネル工事等の土木
工事において、現場の状況によシ無発破掘削が必要とさ
れる場合、掘削刃がある回転ヘッドを備えた回転掘削式
の掘削機が用いられて来た。
この掘削機は、さく孔発破が不:で作業員も少なくてす
む利点がある。しかしながら、回転掘削式の掘削機は、
礫層では刃の折損が多く、また、硬岩層では刃の摩耗が
甚だしく大きいばかりでなく、掘進速度が遅いので、地
層によっては満足できる掘削性能が得られなかった。
このため、本願の発明者は、先に回転掘削式に代るもの
として打撃回転式さく岩槻を使用する坑道掘削機(実願
昭55−799号)を提案した。
この掘削機は、掘削を打撃と回転の両件用で行なうため
硬岩層においても掘進できるものであるが、更に、より
高速の掘進が要求されて来るに従い、硬岩層での全断面
連続掘進における掘進速度向上には限界が生じ、ビット
の損耗が増加する。
この発明は、坑道掘削機のかかる問題を解決するもので
ある。而して、この発明の目的は、打撃回転による破砕
作用と高圧水噴射による載枠作用とを併用できる坑道掘
削機を提供するにあり、また、この発明の目的は、無発
破で全断面を掘削し、作用工数を低減する坑道掘削機を
提供するにあり、さらに、この発明の目的は硬岩層にお
いて高速掘進の可能な坑道掘削機を提供するにあ乙。
すなわち、この発明は、図示する実施例の如く、基体1
の中心に、中心軸2を回転および前後摺動可能′に支承
し、該中心軸2に送りと回転とを与えるための送り機構
6と回転機構4とを設け、中心軸の前端には支腕5を固
設し、該支腕5上に複数の打撃回転式さく岩槻6を前方
に向けて取付けるとともに、中心軸2内に高圧水通路7
を穿設して、中心軸2の後端に高圧水供給用スイベル8
を設け、高圧水通路7前端から分岐管9を接続して、該
分岐管9先端に、高圧水を噴射して岩石を載枠するノズ
ル10を切羽面11に対向するように取付けたことを特
徴とする坑道掘削機に係る。
この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、この発明の一実施例である掘削機により坑道
を掘削する場合を示している。掘削機の基体1は、複数
本の固定用シリンダ12を有しておシ、固定用シリンダ
12の先端には、シュー16が取付けられている。固定
用シリンダ12には、普通油圧シリンダが用いられ、そ
の伸縮にょシ坑壁14に突張り基体1を固定する。基体
1の中心には、掘進方向に向けて中心軸2が支承されて
いる。中心軸2は、回転軸15と軸受円筒16とで構成
されている。中心軸2は、軸受円筒16の外周面で基体
1に摺動可能に支承されておシ、軸受円筒16の後(図
上右方以下同じ)端と基体1との間に取シ付けた油圧シ
リンダ等の送シ機構6によって前後方向へ移動できる。
軸受円筒16の内面には、回転軸15が回転可能に装着
されておシ、軸受円筒16上に設けた油圧モータ17.
油圧モータの出力軸に取付けた駆動歯車18.中間歯車
19a、19b、および回転軸15上に取付けた被動歯
車20で構成される回転機構4によって回転が与えられ
る。基体1と軸受円筒16との間には、軸方向にキイ状
の回シ止応部材21を嵌着しており、軸受円筒の回転は
阻止される。回転軸5の前端には、支腕5が中心軸2方
向にほぼ直角に固設されており、該支腕5上には、複数
の油圧駆動打撃回転式さく岩槻6が夫々、中心軸2がら
編心距離をとって切羽面11に向けて取付けられている
。さく岩槻6の前端には、大径のビット22を挿着して
該ビット22にさく岩ie6で打撃と回転(自転)を与
えるとともに、中心軸2の回転で公転を与えて切羽11
の全断面を掘削jる。
また、回転軸15の内部には、後端がら前端に通ずる高
圧水通路7が穿設されている。而して、回転軸15の後
端には、高圧水供給スイベル8を設け、高圧水供給管2
3を介して図示しない高圧水源へ接続されている。この
高圧水供給用スイベル8には、端面圧接形を使用するの
が望ましい。
高圧水供給通路7の前端には、分岐管9を接続し、分岐
管9の先端にノズル10が取付けられている。
分岐管9をブラケット24で適宜位置で固定する□こと
により、ノズル10は切羽面11に対向するように保持
される。
さらに、回転軸15には、高圧水供給用スイベル8に隣
接して圧油供給用スイベル25を設け、圧油供給管26
を介して図示しない圧油源へ接続する。圧油供給スイベ
ル25からは、回転軸15内に穿設された圧油通路(図
示せず)を経てさく岩槻6へ圧油を供給する。固定用シ
リンダ12゜送り機構3および圧油モータ17へも夫々
圧油供給管が接続される。
この発明の坑道掘削機を用いて掘削作業を行なうときは
、まず、固定用シリンダ12を伸長して坑壁14を突張
シ基体1を固定する。次いで、送り機構6によって中心
軸2を前進させてビット22を切羽面11に押し付ける
とともに、ノズル10を切羽面11に対向させる。この
状態でノズル10から高圧水を噴射させながらさく岩槻
6を駆動してビット22に打撃と回転を与え、さらに中
心軸2を回転させる。すると、ノズル10からの高圧水
の噴射で切羽面11上に同心円状にスリットが入シ、そ
のスリットの間は、さく岩槻6のビット22で破砕が行
なわれる。掘削進行に伴ないパリ機構6によって、中心
軸2に送りが与えられノズル10とビット22は前進す
る。
この掘削機で、圧縮強度20.Oト3000 ”/、1
程度の花崗岩等の硬岩に直径2mの円形断面坑道を掘削
する場合、使用する高圧水の圧力は、300()−35
00kgz−、ノズル数5〜6個、さく岩槻は、回転数
20 ト300 rpm 、打撃数300ト4000b
pm、ビット径100〜450I!III+、中心軸の
回転数は8〜l 5 rpm、  で1公転ごとに0.
5〜1.5 ttrsの掘進が可能である。
掘砕ずりは、コンベヤ、スラリーポンプ等公知の輸送手
段を用いて排出する。中心軸2の送りが一杯になると固
定用シリンダ12を短縮し、基体1を前進〜せて再度固
定を行ない、このサイクルを繰返す。基体1の前進は、
従来の掘削機に用いられる公知の手段を用いて行なわれ
る。
この掘削機によれば、ノズル10の高圧水噴射による載
枠と、ビシト22の打撃回転による破砕を併用するとと
により、両者の相乗効果を生じ、効率的掘削が行なわれ
るため、硬岩層における全断面連続嬌速掘進が可能であ
り、特に、穿孔2発砕工法の機械化が困難な硬岩層内の
比較的小断面坑道の掘進に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の坑道掘削機の一実施例を示す全体
図である。 図中、1は基体、2は中心軸、3は送り機構、4は回転
機構、5は支腕、6けさく岩槻、7け高圧水通路、8は
高圧水供給用スイベル、9け分岐管、10はノズル、1
1は切羽面である。 特許出願人  古河鉱業株式会社 代理人 弁理士    森      哲   也弁理
士    内   藤  嘉   昭弁理士    清
   水      正手続補正書(睦) 昭和57年12f129H 特許庁長官   若  杉  和  夫  殿1、  
$件の表示 特願昭56−129283号 )4発明の名称 坑道掘削方法および坑道掘削機 5、補正をする若 ポ件との関係  特  許  出願!(古河鉱業株式会
社 5、補正命令の日付 (2)明細書を別紙添付の如く全文訂正する。 明    細    書 1、発明の名称 坑道掘削方法および坑道掘削機 2、特許請求の範囲 (2)基体の中心に、中心軸を回転および前後摺動可能
に支承し、該中心軸に送りと回転とを与えるための送り
機構と回転機構とを設け、中心軸の前端には支腕を固設
し、該支腕上に複数の打撃回転式さく岩槻を前方に向け
て取付けるとともに、中心軸内に高圧水通路を穿設して
、中心軸の後端に高圧水供給用スイベルを設け、高圧水
通路前端から分岐管を接続して、該分岐管先端に、高圧
水を噴射して岩石を載枠するノズルを切羽面に対向する
ように取付けたことを特徴とする坑道掘削機。 3、発明の詳細な説明 この発明は、円形断面の坑道を連続的に掘進する方法お
よび掘削機に関し、特に、基体に回転送り自在な中心軸
を支承し、その前方に打撃回転式さく岩槻と、高圧水を
噴射して岩石を載枠するノズルとを取付け、両者の破砕
作用の相乗効果によって硬岩層でも無発破で高能率掘進
ができるようにする。 従来、地下鉄工事・下水道工事・トンネル工事等の土木
工事において、現場の状況によシ無発破掘削が必要とさ
れる場合、掘削刃がある回転ヘッドを備えた回転掘削式
の掘削機が用いられて来た。 この掘削機は、さく孔発破が不要で作業員も小なくてす
む利点がある。しかしながら、回転掘削式の掘削機は、
礫層では刃の折損が多く、また、硬岩層では刃の摩耗が
甚だしく大きいばかシでなく、掘進速度が遅いので、地
層によっては満足できる掘削性能が得られなかった。 このため、本願の発明者は、先に回転掘削式に代るもの
として打撃回転式さく岩槻を使用する坑道掘削機(実願
昭55−799号)を提案した。 この掘削機は、掘削を打撃と回転の両件用で行なうため
硬岩層においても掘進できるものであるが、更に、よシ
高速の掘進が要求されて来るに従い、硬岩層での全断面
連続掘進における掘進速度向上には限界が生じ、ピット
の損耗が増加する。 この発明は、坑道掘削機のかかる問題を一解決するもの
である。而して、この発明の・目的は、打撃回転による
破砕作用と高圧水噴射による載枠作用とを併用できる坑
道掘削手段を提供するにあり、また、この発明の目的は
、無発破で全断面を掘削し、作業工数を低減する坑道掘
削手段を提供するにあり、さらに、この発明の目的は、
硬岩層において高速掘進の可能な坑道掘削手段を提供す
るにある。 すなわち、この出願は、図示する実施例の如く、中心軸
2の前端へ支腕5を介して支持したさく岩槻6およびノ
ズル10を、前記中心軸2を回転することによシ旋回さ
せるとともに、前記ノズル10からの高圧水噴射による
載枠と、前記さく岩機6による破砕とを併用することK
より、前記切羽面11を掘削する坑道掘削方法を特定発
明とし、さらに基体1の中心に、中心軸2を回転および
前後摺動可能に支承し、該中心軸2に送シと回転とを与
えるための送り機構6と回転機構4とを設け、中心軸の
前端には支腕5を固設し、該支腕5上に複数の打撃回転
式さく岩槻6を前方に向けて取付けるとともに、中−6
軸2内に高圧水通路7を穿設して、中心軸2の後端に高
圧水供給用スイベル8を設け、高圧水通路7前端から分
岐管9を接続して、該分岐管9先端に、高圧水を噴射し
て岩石を載枠するノズル10を切羽面11に対向するよ
うに取付けたことを特徴とする坑道掘削機を併合発明と
する。 この発明の実施例を図面を参照して説明する。 第1図は、この発明の一実施例である掘削機により坑道
を掘削する場合を示している。掘削機の基体1は、複数
本の固定用シリンダ12を有しており、固定用シリンダ
12の先端には、シュー13が取付けられている。固定
用シリンダ12には、普通油圧シリンダが用いられ、そ
の伸縮により坑壁14に突張シ、基体1を固定する。基
体1の中心には、掘進方向に向けて中心軸2が支承され
ている。中心軸2は、回転軸15と軸受円筒16とで構
成されている。中心軸2は、軸受円筒16の外周面で基
体1に摺動可能に支承されており、軸受円筒16の後(
図上右方以下同じ)端と基体1との間に取り付けた油圧
シリンダ等の送シ機#13によって前後方向へ移動でき
る。軸受円筒16の内面には、回転軸15が回転可能に
装着されておシ、軸受円筒16上に設けた油圧モータ1
7.油圧モータの出力軸に取付けた駆動歯車18.中間
歯車19 a 、 19 b、および回転軸15上に取
付けた被動歯車20で構成される回転機構4によって回
転が与えられる。基体1と軸受円筒16との間には、軸
方向にキイ状の回シ止め部材21を嵌着しておシ、軸受
円筒の回転は阻止される。回転軸15の前端には、支腕
5が中心軸2方向にほぼ直角に固設されておシ、該支腕
5上には、複数の油圧駆動打撃回転式さく岩槻6が夫々
、中心軸2から偏心距離をとって切羽面11に向けて取
付けられている。さく岩槻6の前端には、大径のビット
22を挿着して該ビット22にさく岩槻6で打撃と回転
(自転)を与えるとともに、中心軸20回転で公転を与
えて切羽11の全断面を掘削する。 また、回転軸15の内部には、後端から前端に通ずる高
圧水通路7が穿設されている。而して、回転軸15の後
端には、高圧水供給スイベル8を設け、高圧水供給管2
3を介して図示しない高圧水源へ接続されている。この
高圧水供給用スイベル8には、端面圧接形を使用するの
が望ましい。 高圧水供給通路7の前端には、分岐管9を接続し、分岐
管9の先端にノズル10が取付けられている。 分岐管9をブラケット24で適宜位置で固定することに
よシ、ノズル10は切羽面11に対向するように保持さ
れる。 さらに、回転軸15には、高圧水供給用スイベル8に隣
接して圧油供給用スイベル25を設け、圧油供給管26
を介して図示しない圧油源へ接続する。圧油供給スイベ
ル25からは、回転軸15内に穿設された圧油通路(図
示せず)を径てさく岩槻6へ圧油を供給する。固定用シ
リンダ12゜送シ機構3および圧油モータ17へも夫々
圧油供給管が接続される。 この発明の坑道掘削機を用いて掘削作業を行なうときは
、まず、固定用シリンダ12を伸長して坑壁14を突張
り基体1を固定する。次いで、送り機!s3によって中
心軸2を前進させてビット22を切羽面11に押し付け
るとともに、ノズル10を切羽面11に対向させる。こ
の状態でノズル10から高圧水を噴射させながらさく岩
槻6を駆動してビット22に打撃と回転を与え、さらに
中心軸2を回転させる。すると、ノズル10からの高圧
水の噴射で切羽面11上に同心円状にスリットが入υ、
そのスリットの間ホ、さく岩槻60ビツト22で破砕が
行なわれる。掘削進行に伴ない、送り機構3によって、
中心軸2に送りが与えられノズル10とビット22は前
進する。 この掘削機で、圧縮強度2000〜300 o判−程度
の花崗岩等の硬岩に直径2mの円形断面坑道を掘削する
場合、使用する高圧水の圧力は、3000〜3500 
kg5’、、4 、ノズル数5〜6個、さく岩槻は、回
転数200〜300rpm 、打撃数3000〜400
0bpm 、ビット径j 00〜450 van p中
心軸の回転数は8〜15 rpm。 で1公転ごとに0.5〜1.5鱈の掘進が可能である。 棚枠ずりは、コンベヤ、スラリーポンプ等公知の輸送手
段を用いて排出する。中心軸2の送りが一杯になると固
定用シリンダ12を短縮し、基体1を前進させて再度固
定を行ない、このサイクルを繰返す。基体1の前進は、
従来の掘削機に用いられる公知の手段を用いて行なわれ
る。 この掘削機によれば、ノズル10の高圧水噴射による載
枠と、ビット22の打撃回転による破砕を併用すること
によシ、両者の相乗効果を生じ、効率的掘削が行なわれ
るため、硬岩層における全断面連続高速掘進が可能であ
シ、特に、穿孔2発破工法の機械化が困難な硬岩層内の
比較的小断面坑道の掘進に効果が大きい。 4、図面の簡単な説明 第1図は、この発明の坑道掘削機の一実施例を示す全体
図である。 図中、1は基体、2は中心軸、3は送り機構、4は回転
機構、5は支腕、6はさく岩槻、7は高圧水通路、8は
高圧水供給用スイベル、9は分岐管、10はノズル、1
1は切羽面である。 特許出願人  古河鉱業株式会社 代理人 弁理士   森     哲  也弁理士  
 内  藤  嘉  昭 弁理士   清  水     正

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基体の中心に、中心軸を回転および前藺動可能に支承し
    、該中心軸に送りと回転とを与えるための送り機構と回
    転機構とを設け、中心軸の前端には支腕を固設し、該支
    腕上に複数の打撃回転式さく岩槻を前方に向けて取付け
    るとともに、中心軸内r(高圧水通路を穿設して、中心
    軸の後端に高圧水供給用スイベルを設け、高圧水通路前
    端から分岐管を接続して、該分岐管先端に、高圧水を噴
    射して岩石を截砕するノズルを切羽面に対向するように
    取付けたことを特徴とする坑道掘削機。
JP12928381A 1981-10-07 1981-10-07 坑道掘削方法および坑道掘削機 Pending JPS5862291A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115490A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Japan Drilling Co Ltd トンネル掘削装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5023537A (ja) * 1973-06-04 1975-03-13

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