JPS5925075B2 - 岩盤熱破砕方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は各種構築物の建設工事における現場の岩盤破
砕作業の方法及びこの方法の実施のためにのみ使用する
装置に関する。

従来、この種の岩盤破砕作業には破砕力の極めて強大な
火薬（発破）が主として使用されるのが一般であった。

しかしながら近年騒音、振動等の公害発生の問題から上
記火薬による岩盤破砕工法が適用できない場合が増加し
つ＼ある。

そのためこれ等の場合次善の方法として油圧もしくは空
気圧を利用して作動するプレ力やカッタを備えたボーリ
ングマシン等の機械装置を使用して作業が行われている
。

しかしながらこの場合においても機械装置の作業部分の
上下動や回転運動による振動ならびに騒音は小さいとは
言えず、しかもこれ等振動ならびに騒音は連続的性質を
有し、公害防止上抜本的な解決法を提供するものとは言
い難いのみならず、作業現場が圧縮強度の高い硬質岩盤
の場合には大幅に作業能率が低下すると共に岩盤の状態
によっては岩盤自体の破砕が不可能となったり、又高価
なポイントカッタの消耗が著しく工事を経済的に施工す
ることは容易でなかった。

この発明は斜上に鑑みなされたもので、振動、騒音等の
公害発生の恐れが全くなく、取扱い操作も安全かつ簡単
で、作業性の悪い現場においても容易に適用することが
できる岩盤熱破砕方法とその方法の実施にのみ直接使用
される装置とを提供するのをその目的とする。

この発明の要旨は斜上の特許請求の範囲に記載した岩盤
熱破砕方法とその装置との構成にある。

以下この発明を、その一実施例を示した図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１，２図はこの発明方法の実施にのみ使用される装置
であって、第１図、第２図において同一部分は同一符号
にて示す。

図においてａは被破砕物体で岩盤（硬質岩盤も含む）を
示し、ｂは岩盤ａのあらかじめ設定された位置にドリル
カッタ、又はランスバー等を用いて穿設された穿入で、
あらかじめ設定された直径と深さとを有している。

別に１，１は炭素等からなる一対の円筒状電極棒で、こ
れ等電極棒１゜１が互に電気的に絶縁されて一所定の間
隔を維持して並設されるようその長さ方向（上下方向）
適宜の間隔に複数の絶縁リング２，２・・・により挾持
固定されている。

前記絶縁リング２，２・・・は必要に応じガラステープ
等の耐熱性ガラステープが使用される。

電極棒１，１のそれぞれの上部は電極棒１．１の外周形
状に対応する凹状部が内周に形成された二つの割金物か
らなる電極棒ホルダ４，４′によりそれぞれ把持され、
該二つ割ホルダ４，４′それぞれの二つ割部はそれぞれ
対向してボルト６゜６′により螺締されて電極棒１，１
はそれぞれ挾持固定されている。

前記ポル） ６ 、６’にて螺締された電極棒ホルダ４
，４′にはそれぞれ図示されていない交流電源の両端末
もしくは直流電源の（＋） 、 （−）極のそれぞれの
端末がそれぞれキャブタイヤケーブル５，５′を介して
電気的に接続されている。

ボルト６．６′により螺締された電極棒ホルダ４，４′
間にはそれ等ホルダの短絡を防ぐため電気絶縁板７が挿
入されてそれぞれの電極棒ホルダ４，４′は相互に電気
的に絶縁されている。

更に電極ホルダ４．４′の二つ割部で締付ポル）６．６
’の頭部の突出していない側における二つ割部の平担部
には電極ホルダ４，４′にわたり電気的絶縁板８が密着
して機械強度的に強固に接着剤により接着され、更に該
絶縁板８は又接着剤により機械強度的に強固に後記の定
盤１０に突設された突起体９に密着して接着固定されて
いて電極棒ホールダ４，４′は後記の定盤１０と電気的
に絶縁されでいる。

電極棒１．１のそれぞれの上端は電気絶縁材料からなる
スリーブ１５，１５に嵌合し、該スリーブ１５゜１５は
上部ＫＳｉ０２とＭｎＯを主成分とするフラックスＣを
貯蔵して供給するホッパ１１の下端に該ホッパ１１内部
と連通ずるよう固設された円筒体状のシュート１１′の
底板に固着されている。

１４゜１４は前記ホッパ１１のシュート１１′の底板に
突出して設けられた一対のノズルで前記シュート１１′
の内部に連通して電極棒１，１の内周との間にそれぞれ
適宜の間隙を形成して電気的絶縁体スリーブ１５．１５
を径で電極棒１，１内に挿入されている。

１２は前記ホッパ１１からシュート１１′内に供給する
フラックスＣの供給量を調整する絞り弁で、１３は遠隔
操作により、ノズル１４゜１４から電極棒１，１内にフ
ラックスＣを供給したり、その供給を停止したりする電
磁パルプである。

１０は定盤で中央部に長孔１０“が穿設され、該長孔１
０“内を電極棒１，１が通過していて、該定盤１０の上
方位置における電極棒１，１にそれぞれ固定された電極
ホルダ４，４′が前記絶縁板８を介して先に説明したよ
うに定盤１０上突設された突起体９に固定されていて、
該突起体９は定盤１０の上面に直角に設けられている。

更に定盤１０には少くとも３個以上の定盤支持脚兼上面
傾斜調整用のボルト１０’、 １０’、 １０’−・・
が定盤１０の上面に直角に螺挿されていて、該ボルト１
０′、１０′。

１０′・・・の先端はそれぞれ岩盤上面に支持されてい
る。

このような構成により、ホッパ１１とホッパシュート１
１′と絞り弁１２と電磁バルブ１３とノズル１４．１４
とスリーブ１５．１５とからなるフラックス供給装置、
及び前記供給装置と接続する電極棒１，１と電極棒ホル
ダ４，４′と電極棒絶縁リング２，２・・・とからなる
電極棒装置とは定盤１０にその突起体９を介して支持固
定される。

この発明方法は叙上の構成を有する装置を使用して硬質
岩盤を熱破砕するもので、以下その方法を詳細に説明す
る。

先づ破砕せんとする硬質岩盤ａに適当な間隔にあらかじ
めドリルカッタ又はランスバーで適宜の寸法（直径５０
ｒｒｒＩｎ深さ５００〜１０１００Ｏの穴す、ｂ・・・
を穿設し、定盤１０の上面の傾斜ならびに高さをポル）
１０’、 １０’、 １０’・・・により調整して、
電極棒１，１を穿入す内に挿入して、先に記載した装置
を据付ける。

この際ホツバ１１内にはフラックスＣが貯蔵されると共
にシュート１１′内に単位時間当りあらかじめ設定され
たフラックス量が供給されるようバルブ１２の開度が調
整されている。

次いで電磁パルプ１３を遠隔操作によって開き、フラッ
クスＣをシュート１１′の底板に設けられたノズル１４
．１４から電極棒１，１のそれぞれに供給すると、これ
等フラックスＣは電極棒１，１の下端開口から放出落下
して、穿入すの底部に溜りその量は漸次多くなって電極
棒１，１のそれぞれの先端がフラックスＣ中に埋没され
るが、ある程度電極棒１，１の先端部分が穿入す内でフ
ラックスＣ中に埋没された段階で電極棒ホルダ４，４′
を通じて電極棒１，１に通電する。

又電極棒１，１の先端部分にはスチールウールを巻付け
るか又は鉄粉を撒布して僅少の短絡状態にしておくと電
極棒１，１間には通電により瞬間的に電磁が発生して、
これにより通電後難時間経過後は前記電弧熱によって穿
入すの底部に溜ったフラックスＣは溶融してスラグバス
ｄが形成され電極棒１，１間には図中点線矢印で示すよ
うにスラグ通電ｅが行われる。

このような状態が発生すると以後電極棒１，１から供給
されるフラックスＣは漸次溶融しその量に応じてスラグ
バスｄの容量は漸次増加し、その表向は穿孔す内を上昇
する。

すなわち溶融スラグｄは若干の導電性を有しているので
その電気抵抗熱によって安定したスラグバスが維持てれ
る。

そして電極棒１，１間を流れる電流は最短距離の導電性
を有するスラグ表面の溶融状態部分を流れるからフラッ
クスＣの供給量の累積の増加にしたがいスラグバスｄの
表面付近の溶融状態部分は上昇すると共に下部のスラグ
はその熱を伝導により穿入すの側壁および側壁附近に与
えつつ冷却されて凝固部ｆを形成する。

この際溶融スラグの凝固過程において、岩盤の一部は溶
融スラグの熱により溶融されると共に熱量を岩盤に局部
的に与えてその後スラグの冷却につれて冷却作用が与え
られるので、岩盤には破砕力の大きい三次元の熱応力が
局部的に発生しこれにより岩盤固有の節理に沿い多数の
割れｇ２ｇ・・・が発生し、この割れｇ９ｇ・・・はス
ラグの凝固の進行につれて生長して岩盤ａの破砕が生じ
る。

又作業の停止はスラグバスｄの上面がフラックスＣの供
給につれ上昇して穿入すから浴出する時点等現場におけ
る岩盤の状態に応じてあらかじめ定められた、時点又は
スラグバス上面位置等に達した時に遠隔的に電磁パルプ
１３を閉としてフラックスＣの供給を停止すると共に電
極棒１，１えの通電を断てばよい。

上記の作業をあらかじめ適当な間隔に設けられた穿入す
、ｂ・・・について繰返せば岩盤の破砕範囲を次第に拡
大せしめることができる。

この実施例においては、岩盤に設けられた穿入す内に挿
入された一対の筒体状電極棒１，１に通電しながら前記
穿入す内にフラックスＣを連続的に供給して該フラック
スＣを溶融し、この溶融フラックスの熱を前記穿入すの
周壁及びその附近にのみ伝導により与え、フラックスの
凝固を発生せしめながら穿入すの周壁所定の深さのみに
わたり熱及び冷却を与えて岩盤に生ずる熱応力による岩
盤破砕について説明したが、この発明方法はこれに限定
されるものではなく、熱源として溶融スラグに代えて、
カーボンアしりによるアーク熱又は酸素アセチレンバー
ナによるガス燃焼熱等を穿入の中に上下動させて、その
周壁のみを加熱してその冷却により岩盤内に熱応力を生
せしめてこれにより岩盤破砕を生ぜしめてもよい。

又この実施例に示す筒体状の電極棒に代えて、棒状電極
を用いフラックスは外部から供給し、又複数対の電極を
用いることもできる。

この発明は斜上の構成及び作用を有するので、この発明
に従えば、騒音、振動等の公害を発生することなく、し
かも同時に多数の装置を何等の熟練を要せず遠隔操作す
ることができるので工事の能率が向上すると共に装置の
操作、取扱いが容易で作業を安全に施工することができ
るのみならず、工事施工上大電流を要せず省エネルギと
なりかつ消耗品費も軽減することができ、更に装置は簡
単であるからその製作費は廉価で、岩盤を貫通せずその
片側面から施工できるので作業性の悪い場所にも適用す
ることができ、岩盤内の局部的熱応力により硬い岩盤で
も容易確実に自然破砕させることができ、更にこの発明
はトンネル掘削ならびに、削岩機等の建設機の分野にも
適用することができるので公害防止上、工業上ならびに
経済上の効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法とその発明方法の実施にのみ使
用される装置との説明用正面図で、第２図は第１図の説
明用側面図である。 １・・・・・・筒体状電極棒、２・・・・・・電気的絶
縁リング、４ 、４’・・・・・電極棒ホルダ、７．８
・・・・・・電気的絶縁板、９・・・・・・突起体、１
１・・・・・・ホッパ、１１’・・・・・シュート、１
２・・・・・・絞り弁、１３・・・・・・電磁パルプ、
１４・・・・・・ノズル、ａ・・・・・・岩盤、ｂ・・
・・・・穿入、Ｃ・・・・・・フラツクス、ｄ・・・・
・・溶融スラグバス、ｆ・・・・・・スラッグ凝固部、
ｇ・・・・・・岩盤割れ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 岩盤に適宜の大きさと深さとを有する穴を穿設し、
   該穿入内に相互に絶縁された二本の電極棒を挿入し、電
   気伝導度を有するＳ ｉ ０２とＭｎＯとを主成分とす
   るフラックスを添加して、両電極間に電気的閉回路を形
   成してその溶融スラグ熱源を発生せしめ、これを前記穿
   入の深さ方向に移動して、前記熱源から発生する熱を前
   記穿入に与え、この熱により周壁を溶融すると共に前記
   穿入の周壁を介して伝導により前記岩盤に熱を与えて、
   その冷却により該岩盤に局部的に熱応力を発生させて、
   該熱応力により前記岩盤を破砕することを特徴とする岩
   盤熱破砕方法。 ２ 複数の電気的絶縁リング２，２・・・で挾持された
   一対の円筒体状電極棒１，１と該電極棒１，１にそれぞ
   れ通電するよう接続された一対の電極ホールダ４，４′
   及び前記電極棒１，１内にそれぞれ連通ずるよう構成さ
   れたシュート１１′を介して該電極棒１，１内にそれぞ
   れ供給する電気伝導性を有するフラックスＣを貯蔵供給
   するホッパ１１と前記シュート１１′に設けられて前記
   ホッパー１１からシュート１１′内に供給されるフラッ
   クスＣの量を調整する絞り弁１２と前記シュート１１′
   の底板に突設され先端部分がそれぞれ前記電極棒１゜１
   内に挿入された一対のノズル１４．１４と前記絞り弁１
   ２を介してシュート１１′内に供給された前記フラック
   スＣを遠隔操作により前記ノズル１４．１４を介してそ
   れぞれの電極棒１，１内に供給したり供給を中止したり
   するよう前記シュート１１′に設けられた電磁バルブ１
   ３とを備えてなるフラックス供給装置とからなることを
   特徴とする岩盤熱破砕装置。