JPS5927836B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、小さなトルクで岩石を切削すると同時に硬
い岩石でも容易に切削し５るよ５にしたトンネル掘削機
に関する。

従来、この種の掘削機として、例えばブーム付トンネル
掘削ｉ（ロッドヘッダー、ブームへラダー）は、駆動モ
ータからの駆動力を減速機を介してトランスミッション
シャフトに伝達し、トランスミッションシャフトに取付
けられたドラムを回転させてドラムに固定された切削用
のピックで岩石を切削していた。

そして同ブームは、スルーイングリングを介して本体に
取付けられ、該ブームは一方では上下動可能にトラニオ
ンを介して前記スルーイングリングに取付けられ、スル
ーイングリングはジヤツキにより旋回可能でブームもま
たジヤツキにより上下動可能に構成されている。

このような構成のもとにドラムを回転駆動させながらド
ラムを岩石中に貫入し、スルーイングリングを旋回させ
てブームを左右、上下に移動させることにより岩石を左
右上下に切削する。

このとき、ドラム前面のピックは機体反力で岩石に押付
けられ切削中の側面ピックはブーム用の押付はジヤツキ
で岩石に押付けられ、ピック先端に与えられる回転トル
クによって岩石を切削する。

しかし上記のような掘削機では一軸圧縮強度がめる限度
を越えた固い岩石を切削すると、ピックの消耗が著しく
なり、更にある一定限度を越えると摩擦熱のためにピッ
ク先端のチップが軟化し、岩石強度がチップ強度を上廻
り切削不可能になることがあった。

また例えチップ強度が常に岩石強度を上廻るよ５なもの
であっても、ピックの切削トルクを増大するには馬力を
上げなければならず、しかも反力保持や震動防止のため
に機体全体が巨大になってコスト高となり、また小断面
トンネルの掘削もできないという欠点がめった。

ところで、ブームヘッダーに高圧水の放射ノズルを設け
、岩石に高圧水を噴射してもろくしておき、その後にカ
ッタを駆動して掘削を行うようにしたものが、例えば特
公昭４７−２３４５２号公報や特公昭４７−３９９８１
号公報に開示されている。

捷だ、この他、高圧水を切羽前面の岩盤に噴射して切削
盤を回転させつつ掘削する全断面式のトンネル掘削方法
も、例えば特公昭４８−１１１４１号公報などで知られ
ているが、いずれの場合も、高圧水のもつ噴砕エネルギ
ーを利用して岩石にクラックを生じさせたり、破砕した
りするものであるため、例えば圧縮強度１５００〜２０
００ ｋｇ／ｃｒＡの岩石にクラックを生じさせるには
、少なくとも２５００〜３０００ｋｇ／ｃ４の高圧噴射
水を至近距離から衝突させる必要があり、この場合板に
１０００ｋｇ／Ｉｕ下の高圧水を噴射したとしても、岩
石には何の変化も起きず、この後にカッターで掘削して
もとくに掘削効率が上がるわけではない。

また、高圧水の噴射によって岩石をもろくする効果は、
もともと割目の多い岩石に限られ、割目のない一枚岩に
はその圧縮強度よりもはるかに高圧の噴射水でなければ
殆んど効果を生じないことが知られている。

したがって、単に高圧水を噴射しても掘削効果がないば
かりか、超高圧水の供給は技術的に著しく困難であって
、コスト的にも実用価値は少ない。

本発明はこのような問題を解決するために提案されたも
ので、回転ドラムのピックの前面から、ピック先端刃先
の回転方向直前に高圧水を噴射させ、噴射高圧水で掘削
岩石に衝撃振動を励起させつつピックによる掘削力を付
加し、噴射圧をそれほど高めなくても効率よく破砕掘削
できるようにしたトンネル掘削機を提供するものである
。

以下添附図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。

第１図において１は掘削機本体を示し、２は油圧駆動モ
ータ、３は油圧駆動モータ２に減速機４を介して連結す
るトランスミッションシャフト、５はトランスミッショ
ンシャフト３の先端に取付けられた回転ドラムである。

トランスミッションシャフト３を支持するブーム６はス
ルーイングリング７を介して掘削機本体１に取付けられ
、該ブーム６及びスルーイングリング７は、ジヤツキ８
゜９を介して掘削機本体１に対して旋回並びに上下動可
能に取付けられている。

前記回転ドラム５の正面には、第２図、第３図に示すよ
うに先端にチップ１０を備えたピック（切削刃）１１が
所定の間隔で複数装着してあり、該ピック１１の夫々の
側部には、図示しない高圧ポンプから供給される高圧水
を掘削する岩石に対して噴出させるノズル１２が設けで
ある。

各ノズル１２は回転ドラム５内に形成されたギヤラリ−
１３とウォータチャンネル（水路）１４を介して連通ず
るように構成され、前記高圧ポンプから供給される高圧
水は、回転シール１５を介してギヤラリ−１３内に導入
され、更にこのギヤラリ−１３からウォータチャンネル
１４を径て各ピック毎の前面切削方向に取付けられたノ
ズル１２に達するようになっている。

１６は高圧水の供給源に接続されるパイプ（ホース）で
、継手部１７を介して前記回転シール１５を径てギヤラ
リ−１３に超高圧水を供給する。

次に作用について説明する。

まストランスミッションシャフト３の前面に取付けられ
た回転ドラム５を掘削切羽面に移動させ後、回転ドラム
５の前面に設けたピック１１を、ブーム用の押付はジヤ
ツキ９で岩石面に押接する。

次に回転ドラム５を回転駆動して岩石切削を開始するに
あたり、図示しない高圧ポンプを１駆動して、回転ドラ
ム５内のギヤラリ−３１３に回転シール１５を介して超
高圧水を導入し、これと同時に油圧駆動モータ２、トラ
ンスミッションシャフト３を介して回転ドラム５を回転
駆動させ岩石切削を開始する。

ギヤラリ−１３内に導入された高圧水は回転ドラム５０
回転とともにウォータチャンネル１４を介してノズル１
２からピック前面の岩石に対して噴出し、ピック１１に
より岩石を切削する直前に高圧水を噴射衝突させ、岩石
の一部に振動を励起し、この振動を起こしている部分を
回転ドラム５の回転に伴いピック１２の掘削力を付加し
、破砕掘削を行う。

このように回転ドラム５に設けられたピック１２と、高
圧水との相乗的切削作用により、従来不可能とされてい
た硬い岩石でも容易に切削することが可能で、しかもチ
ップ１２と、岩石面との間に水を噴射させるので切削時
における摩擦熱を著しく低減させチップ１２の耐久性を
向上させることができる。

また噴出高圧水のみにより岩石を切削するものがあるが
、この場合は硬岩切削の場合に大量の圧力水を必要とし
、このため切削用水の後処理に問題が生じ、結局切削ず
つをスラリー輸送しなければならないために、装備全体
が犬がかりになり大多な経費を必要とするが、本発明の
場合は、極めて小量の高圧水をピック前面へ近距離で噴
出させればよく、ピック１１との相乗的切削作用で岩石
への高圧水の破壊効果が大きく、また水量が微少なため
切削ずつの運搬も従来のトンネル掘進機の具微する装置
で十分性なうことができる。

この発明は、上記のように、回転ドラムに設ケた各ピッ
クの前面切削岩石に対して高圧水を噴出するノズルを設
けて、ノズルから噴出させる高圧水とピックとの相乗的
切削作用により岩石を切削するようにしたため、従来切
削不可能とされていた硬い岩石でも発破作用を併用する
ことなしに容易に切削でき、しかもめらかしめ高圧水に
より岩石強度を著しく低減させるので、ピックによる岩
石の切削反力を減小させて小さな１駆動トルクを回転ド
ラムに附与するだけで岩石を切削できる。

更にピックの先端に取付けられたチップを噴出水により
常に冷却するため、切削時における摩擦熱の発生を防止
し、さらに上記のよ５にチップの負担を軽減できるので
チップの耐久性を著しく向上できるうえ、構造が極めて
簡単なので機体の重量軽減や小型化を可能にし、コスト
の低減を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は掘削機本体の外観正面図、第２図は回転ドラム
の拡大縦断正面図、第３図はピックとノズルの一部拡大
縦断面図である。 １・・・掘削機本体、２・・・油圧１駆動モータ、３・
・・トランスミッションシャフト、４・・・減速機、５
・・・回転ドラム、５・・・ブーム、７・・・スルーイ
ングリング、８・・・ジヤツキ、９・・・ジヤツキ、１
０・・・チップ、１１・・・ピック、１２・・・ノズル
、１３・・・ギヤラリ−１１４・・・チャンネル、１５
・・・回転シール、１６・・・パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 掘削機本体に旋回、上下動自在なブームの先端に回
   転ドラムを取付け、この回転ドラムにピックを配設した
   ブームへラダーにおいて、回転ドラムに設けた各ピック
   の前面に位置しピック先端刃先の回転方向直前に高圧水
   を噴出させる噴射ノズルを設け、回転ドラムに形成した
   上記各噴出ノズルと高圧水供給源とを接続したことを特
   徴とするトンネルの掘削機。