JPS59126899A - トンネル掘削装置 - Google Patents

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】 本発明は採鉱技術に関するものであり、さらに詳細には
いろいろな用途のトンネルを建設するのに使用されるよ
うなトンネルおよび地Ｆ着を掘削するための掘削装置に
関するものである。

現在、予めトンネルライニングを設は廃石を車輛に投入
するプロセスを機械化するトンネル掘削装置は、自己支
持性岩石中にトンネルを建設する際に広い用途をもって
いる。しかしながら硬い岩石中にトンネルを建設するの
にこのトンネル＋Ｎ　副装置を広く使用することは、岩
石をチッピングハンマーにより破砕しあるいけ削岩や爆
破の方法を用いる場合には手動式エアレッグを取付けた
ドリルによって爆破の穴を削岩したシする必要があるた
めに抑制されている。

硬い自己支持性岩石に切羽掘削するプロセスを機械化し
、作業条件を改良し、前進速度を大きくする目的で、面
を機械化掘削して硬い岩石にトンネルを掘削するための
装置が広く使用されている。

このような装置は回転式切削工具または削岩装置によっ
て面を掘削する自己推進型先進機から基本的に構成され
る掘削装置である。この４′ＰＡ削装置は支持要素を組
立たるための別の装置を備えている。

この装置はコンベヤー再装入機、ダスト抑制装置および
補助装置を備えている。

この装置は回転式切削工具によって面を機緘的に掘削す
ることができ、あるいはまた面を機械掘削し仮り支持ア
ーチの形をした一時的な支持体を組立てることができる
。この装置は廃石を・輸送設備上に投入する。永久的な
ライニングを組立てるための機構は掘削装置の後方で使
用される（’　Ａｕ５ｔｒｌａｎ　Ｈｅａｄｌｎｇ　Ｍ
ａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｔｕｎｎｅｌｌｌｎｇ＋）ｕ
ｔｆｌｔｓ　’　、　Ｇｕｂｅｎｋｏｖ　Ｅ、に、、　
Ｂｕｒｓｈｔｅｌｎ＾、■□Ｎ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｎ
ｏｅ　５ｔｒｏｌｔｅｌｓｔｖｏ　！　、　１９８０１
Ａ６１ｏ−５７）。

このような装置の欠点はトンネルライニングを面からか
なり離れた場所にしか組立てることができないという事
実にある。これは形成されたトンネルの輪郭を壊すよう
な仮りの支持体を取付ける必要性があるということおよ
びこの仮りの支持体が岩石の圧力に対して長時間抵抗す
るように設計されていないこと、この岩石の圧力がトン
ネル断面の幾何形状とトンネルルートの方向が密接に追
随しなければならないような地下道トンネルの建設のた
めにこの装置を使用する可能性を大幅に排除していると
いう理由による。

この技術概念において本発明に最も近い達成された結果
は、従来技術の中において公知のものである。開削装置
はレール軌道を有する可動プラットホームを有し、レー
ル軌道の上に走行車輪によって採砿機とトンネルライニ
ングポータルエレクタが取付けられ、さらにこのエレク
タの後方に配置され可動プラットホームに連結されたペ
ースを備えているグラウト注入装置と、この装置を前進
させるだめの油圧シリンダとを備え、油圧シリンダはそ
れぞれその一端が可動プラットホームのヘッド部分に連
結されその他端はトンネルライニングと協働するための
グリップを備えている（例えば、’Ｔｕｎｎｅｌｌｌｒ
＋ｇＯｕｔｆｉｔ　ｆｏｒ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｌｏｎ
　ｏｆＴｕｎｎｅｌｓ　ｂｙ　Ｄｒｌｌｌｌｎｇ　ａｎ
ｄ　Ｂｌａｓｔｌｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｗｌｔｈＭａｃ
ｈｌｎｅ　Ｄｒｌｌｌｌｎｇ　ｏｆ　Ｆａｃｅ’　Ｋｈ
ｏｄｏｓｈ　Ｖ、　Ａ、。

Ｓｈｅｎｋｍａｎ　Ｍ、Ｙ、、’Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｎ
ｏｅ　　５ｔｒｏｉｔｅｌ＠ｔｖｏ’１９８０、Ａ４、
ｐ、１２参照）。

この装置は次のように作動する。面を掘削した後、掘削
キャリッジを後方に動かし、トンネルライニングポータ
ルエレクタをその場所に設置する。

この場合エレクタは掘削キャリッジの下側を通過しグラ
ウト導管フレキシブルホースの一端を支持し、一方その
他端は、このとき静止しているグラウト注入装置に固定
されている。

ライニングリングを設けた後、ライニングリングと岩石
との間の隙間にセメントグラウトを充填し、エレクタを
一定の距離だけ後方に動かし、装置前進油圧シリンダの
グリップをライニング端面とグリップ係合させ、次に油
圧シリンダのロッドを引込めることによりプラットホー
ムを掘削キャリッジ、エレクタおよびグラウト注入装置
と共に前進させる。

この装置は、而にすぐにトンネルライニングを組立てる
ことができ、次にトンネル内に装置の要素を正確に配列
することが可能になる（さらに不安定な地面における作
業を行うことが可能になる）。

これは断面が比較的正確な形をもったライニングが予め
存在していること、および走行車輪によって掘削キャリ
ッジとが一タルエレクタが設置されたレール軌道を備え
たプラットホームによるものである。

この掘削装置の欠点はこの装置を前進させる際にライニ
ングの第１リングの端面が装置全体の前進の際に起こる
負荷によって作用を受け、それによってしばしばライニ
ングリング要素の破壊が起こるという事実にある。さら
に、エレクタがその面にあってグラウト注入装置がプラ
ットホームの後にあるときに、ライニングの第１リング
の後方にグラウトを初めて注入する際に、グラウト導管
がかなりの長さをもっている（グラウト注入装置から面
までの距離に等しい）。グラウトの最初の注入が完了し
た後、グラウト導管中に残っているすべての過剰グラウ
トはこの装置に空気を吹き込むと面内に排出され、失な
われる。さらに、エレクタがグラウト注入装置に対して
動くと、グラウト導管はかなシ長い、浮遊したフレキシ
ブルホースの形となり、急速な疲労と破壊を受け、これ
によって掘削装置の操作の信頼性に悪影響がある。

本発明の目的は上記の諸欠点をなくすことである。

本発明は、面を機械化掘削することによって硬い自己支
持性岩石中にトンネルを掘削する装置であって、装置の
前進に必要なカを小さくシ、がっライニングの裏側に注
入されるグラウトの消費量を少なくし、同時に装置の作
業信頼性を改良するように設計された、装置前進機構お
よびグラウト注入装置を備えた装置を提供することを基
本的に目的としている。

この目的はトンネル掘削装置において、ヘッド部分とテ
ール部分を有し、レール軌道を備えた可動プラットホー
ムと、このプラットホームのヘッド部分に固定され、か
つトンネルライニングと協働するグリップを支持してい
る装置前進油圧シリンダと、プラットホームのレール軌
道に沿って動くように投雪された採鉱機ならびにトンネ
ルライニングポータルエレクタと、ポータルエレクタの
裏側に配置され装置の可動プラットホームと協働するペ
ースが設けられたグラウト注入装置とを備えている装置
において、本発明によれば、グラウト注入装置は４−ス
に取付けられたレール軌道と走行車輪によってペースと
協働し、かつエレクタをグラウト注入装置に強固に連結
するロンドによってトンネルライニングエレクタと協働
し、そのペース赤別の油圧シリンダによって可動プラッ
トホームのテール部分に連結されているような装置によ
って達成される。

このような掘削装置の設計によって、硬い自己支持性岩
石中における面掘削を機械化することができ、また作業
条件が改良されると共に装置の運転の信頼性ならびに前
進速度が大きくなる。

本発明は基本的に、別の前進油圧シリンダがヘッド部分
に設けられた前進油圧シリンダと共に掘削装置前進機構
の設計の中に導入され、トンネルライニングと協働する
グリップが取付けられており、この別の前進油圧シリン
ダによって装置の一部が前進することが可能となシ、従
って装置が前進する際にグリップとトンネルライニング
に作用する負荷が小さくなシ、それによってトンネルラ
イニングの損傷のないことが保証されるという点にある
。ライニングの裏側にグラウトを注入するのに必要な技
術的な装置は、走行車輪とレールトラックによってその
ペースに組込まれたグラウト注入装置の形でつくられ、
例えばヒンジジヨイントの形でつくることができるロン
ドによってトンネルライニングエレクタに連結されてい
る。これによってグラウト導管の長さが著しく短くなシ
、従ってライニングの裏側に注入されるグラウトの消費
量を少なくする。

このような前進機構とライニングの裏側にグラウトを注
入するための技術装置を備えた掘削装置によって、装置
の設計を単純化し、その長さを、従って重量を少なくシ
、トンネルのルートに沿って操作する際の機動性を改良
し、運転時間の中の装置の取付は時間およびそのメイン
テナンスの作業時間を少なくシ、注入グラウトの消費量
を５〜１０チ少なくし、ライニングの破壊を防止し、建
設中のトンネルルートの最小の曲率半径を小さくするこ
とが可能になる。

公知の掘削装置に本発明の装置前進機構ならびにグラウ
ト注入装置を取付けて本発明を実施することも可能であ
る。

図示の本発明のトンネル掘削装置は、ヘッド部分２とテ
ール部分３を有する可動プラットホーム１を含んでおり
、金属構造物を備えその上にレール軌道４および５が取
付けられている。レール軌道４には走行車輪６を介して
採鉱機７が取付けられている。この採鉱機７には自己推
進型先進機または掘削機あるいは削岩機が設けられてい
る。走行車４９によってレール軌道５に取付けられてい
る？−タル型のトンネルライニングエレクタ８は、基本
的に三次元の金属構造物であシ、前進機構、油圧機構、
電気系、ライニング組立用マニピュレータ、先頭の屋根
や壁から突発的に起こる噴出から切羽で作業をする人を
保護するための各種の装置および削岩や爆破によってト
ンネルを掘シ進める際に爆発作用からエレクタのプロ・
”　　（ｐｒｏｐｅｒ　）を保護するための各種の装置
が設けられている。

エレクタ８の後部にはグラウト注入装置１０が配置され
、このグラウト注入装置１０は走行車輪１２とペース１
１に固定されているレール軌道１゛３によってペース】
ｌに取付けられている。グラウト注入装置のフレーム１
４はロッド１５によってエレクタ８に連結されているポ
ータル型金属構造物であシ、ロッド１５は例えばヒンジ
ジヨイントの形でつくられておジグラウド注入装置１０
をエレクタ８の前進機構によってレール軌道１３に沿っ
て動かすことができるようになってお勺、かつエレクタ
８のレール軌道５がグラウト注入装置１０のレール軌道
１３と正確に整合する必要がないようになっている。グ
ラウト注入装置１０のペース１１は別の油圧シリンダ１
６によって可動プラットホームのテール部分３に連結さ
れている。

エレクタ８とグラウト注入装置１０の７レームとの間に
グラウト導管１８の金属ノＩイブの形をした硬質インサ
ート１７が取付けられている。プラットホーム１のヘッ
ド部分２には油圧シリンダ１９のシェルが固定され、シ
リンダ１９のロッドの端部には折たたみ式グリップ２０
が設けられ、このグリップ２０は掘削装置がトンネルに
沿って前進する際にトンネルライニング２１の最初の（
面から数えたとき）リングの端面と協働するようになっ
ている。

このトンネル掘削装置は次のように作動する。

採鉱機７が面を掘削する（掘削は削岩および爆破法を用
いであるいは先進機の切削工具によシあるいはまたその
他の採鉱機によって行われる）。掘削後、採鉱機７がこ
の面からレール軌道４および５に沿って動き、装置の後
方で停止する。トンネルライニングエレクタ８がレール
軌道１３に沿ってこの面に近づく。それと共にグラウト
注入装置１０も硬質ロッド１５がグラウト注入装置のフ
レーム１４をエレクタ８と連結しているために面に近づ
く。次にトンネルライニング２】の第１の（面から数え
たとき）リングが組立てられ、このライニングの第１リ
ングの後方にあるグラウト導管１８からグラウトが注入
される。グラウト導管は基本的に金属ツクイブ１７の形
につくられた硬質インサートであシ、このインサートの
小さなヘッド部分だけがフレキシブルにつくられ、グラ
ウト導管をトンネルライニング２１のリングの異なるセ
グメントに接続するようになっている。

次に油圧シリンダ１９のロッドの端部に取付けられてい
るグリップ２０を伸ばしてトンネルライニング２１のリ
ングの端面とグリップ係合させる。

可動プラットホーム１のヘッド部分２とテール部分３は
その上に取付けられているレール軌道４および５と共に
前進する。グラウト注入装置１０はペース１１上のレー
ル軌道１３に沿って転がる走行車輪１２によってプラッ
トホーム１およびそれに取付けられているエレクタ８と
共に前進する。

これはグラウト注入装Ｎ１０の７レーム１４が硬質ロッ
ド１５によってエレクタ８に連結され、かつペース１１
とトンネルライニングとの開の摩擦力が走行車輪１２の
支持体における回転の摩擦力より大きいという事実に基
づくものである。

その結果、プラットホーム１がエレクタ８といっしょに
前進するためには、トンネルライニングに関連する装置
のこれらの部品の重量によってもたらされる摩擦力と走
行車輪１２の支持体における回転の摩擦力との総和に等
しい力を必要とする。

次にペース１１が油圧シリンダ１６によってプラットホ
ーム１に引張られる。この場合グラウト注入袋［１０の
フレーム１４０走行車輪１２が回転する。従ってフレー
ム１４とペース１１に関連、するグラウト注入装置の’
ｘｉの摩擦力と走行車輪１２の支持体ｅこおける回転の
摩擦力だけを克服することが必要である。走行車輪］２
が役に立たない場合には掘削装置を作動する油圧シリン
ダによって運動は不明確になる（すなわち掘削装置全体
が面罠向かって動かされるかあるいはペース１１がグラ
ウト注入装置１０と共に摩擦力の再分配に従ってプラッ
トホーム１の方向に引張られる）。

走行車輪１２が役に立つ場合には運動は明確である。す
なわちペース１１けプラットホーム１の方に引張られ走
行車輪１２はペース１１に沿って自由に回転する。この
ようにして掘削装置の一部分だけてはなく掘削装置全体
の前進に必要なカがトンネルライニング２１のリングの
前端面にかけられる。

このようにして本発明のトンネル掘削装置の利用によシ
得られる効果は現存する掘削装置と比較するとき、前進
工程の際にライニングリングの端面に作用する負荷を減
少させること、すなわち端面に作用する負荷は掘削装置
の一部分だけの前進に必要な抵抗の値に等しく、かつグ
ラウト導管の長さが短くそのｌ死ｌ容積が小さｂた−め
に注入されるグラウトの消費量が少なくなる、という点
にある。

注入装置ｉｔ　ノ操作の信頼性はフレキシブルパイプラ
インの長さを少なくシ、かつグラウト注入装置から注入
先端までの距離を小さくすることによって改良される。

【図面の簡単な説明】

図面はトンネル掘削装置の全体図である。 図面番号の説明 】・・・可動プラットホーム、２用ヘッド部分、３・・
・テール部分、４．５．１３・・・レール軌道、６．９
．１２・・・走行車輪、７・・・採鉱機、８曲ポータル
エレクタ、１０・・・グラウト注入装置、１１・・・ペ
ース、１４・・・フレーム、１５・・・ロッド、１６・
・・油圧シリンダ、１７・・・硬質インナ・−ト、１８
・・・グラウト導管、１９・・・油圧シリンダ、２０・
・・グリップ、２１・・・トンネルライニング イツチ・バジレフ ソヴイエト連邦モスコウ・ウリ ツサ・バイカルスカヤ２５コルプ ス１ケーヴイ１２６ ０発　明　者　ウラディミール・ルヴオヴイツチ・キル
バトフ ソヴイエト連邦モスコウ・ウリ ツサ・プラネトナヤ２６ケーヴイ ３ ０発　明　者　パヴエル・セルゲーヴイツチ・イサエフ ソヴイエト連邦モスコウ・カザ ルメンニイ・プロエズド８コル ジス３ケーヴイ１０３ ０発　明　者　ゲンナデイ・ミハイロヴイツチ・ボゴモ
ロフ ソヴイエト連邦モスコウ・ウリ ツサ・トリフォノラスカヤ１１ケ ーヴイ１１３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘッド部分（２）とテール部分（３）を有し、・レール
   軌道（４）および（５）を備えた可動プラットホーム（
   １）と、このプラットホーム（１）′のヘッド部分（２
   ）に固定され、かつトンネルライニング（２１）と協働
   するようになっているグリップ（廊を支持するトンネル
   掘削装置前進油圧シリンダ１１９と、プラットホーム（
   １）のレール１帆道（４）および（５）に沿って動くよ
   うに取付けられている採鉱機（７）およびトンネルライ
   ニング１２υのポータルエレクタ（８）と、ポータルエ
   レクタ（８）の後方に配置され、かつ掘削装置の可動プ
   ラットホーム（１）と協働するベース（ｌＢを備えてい
   るグラウト注入装置叫とを有するトンネル掘削装置にお
   いて、グラウト注入装置（１（）が、ペース（１１１に
   取付けられたレール軌道（１３）および走行車輪（１２
   によってベース（１１）と協働し、かつエレクタ（８）
   をグラウト注入装置叫に強固に連結するロッド１１９に
   よってトンネルライニング１ｚｌｌのエレクタ（８）と
   協働し、グラウト注入装［（１（１のペース（１１１が
   別の油圧シリンダｔｌｆ１９によって可動プラットホー
   ム（１）のテール部分（３）と協働していることを特徴
   とするトンネル（屈削ｆｉｆＬ