JPS5953999B2 - 岩盤用溝孔掘削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガイド兼閉塞部材を有する溝孔掘削装置を
用いて側部が相互に連続する多数の縦孔からなる溝孔を
掘削する方法に関するものである。

岩盤を掘削して地下タンクや地下発電所等の地下設備を
収容する地下空間を設ける場合、掘削用発破の影響が母
岩に達しないようにするために岩盤の所定位置に溝孔を
設ける必要がある。

また岩盤に地中止水壁その他の地中連続壁を設ける場合
も岩盤の所定位置に溝孔を設ける必要がある。

一方、既設縦孔の側部に連続する新設縦孔を穿設する場
合、新設縦孔を穿設しているドリルが既設縦孔に向かっ
て偏位して新設縦孔と既設縦孔との平行度が狂う傾向が
ある。

さらに既設縦孔の側部に連続する新設縦孔を掘削する場
合は、掘削屑を既設縦孔に落下しないようにして排出し
なければならないという問題がある。

この発明は、前述の問題を有利に解決し、側部が相互に
連続する多数の縦孔からなる正確な溝孔を高能率で掘削
する方法を提供することを目的とするものである。

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第１図ないし第９図はこの発明を実施する場合に用いる
溝孔掘削装置の一例を示すものであって、無限軌道式走
行車体５の前部に、縦軸を中心として駆動装置により旋
回される旋回支持台６が設けられ、その旋回支持台６の
左右両側に設けられたブラケット７の上部にはそれぞれ
支持アーム８の基端部が左右方向に延長する支軸により
枢着され、かつ各支持アーム８の中間部は連続部材９に
より相互に連結され、さらに各支持アーム８の中間部と
前記旋回支持台６とは俯仰用液圧ジヤツキ１０を介して
連結されている。

また前記支持アーム８の先端部は保持フレーム１１に対
し左右方向に延長する枢軸により枢着され、かつ前記保
持フレーム１１と支持アーム８の中間部とは保持フレー
ム回動用液圧ジヤツキ１２を介して連結されている。

保持フレーム１１にはスライドフレーム１３が上下方向
に摺動自在に嵌設され、かつ液圧モータからなる送り用
モータ１４により歯車伝動機構を介して回転される送り
用縦螺杆１５は保持フレーム１１に回転自在に取付けら
れ、その縦螺杆１５にはスライドフレーム１３に一体に
設けられた雌ねじ部材１６が螺合され、前記送り用モー
タ１４を正回転または逆回転させることにより、スライ
ドフレーム１３を下降または上昇させるように構成され
ているガイド兼閉塞部材２と高レベルに配置されたビッ
トを有する回転衝撃式ドリル３と低レベルに配置された
ビットを有する複数の回転衝撃式ドリル１７とは、左右
方向に順次並べて配置されると共にそれぞれ平行状態で
上下方向に延長するように配置され、各回転衝撃式ドリ
ル３，１７は、上部ロッド１８とその下部に螺合連結さ
れた下部ロッド１９とその下部に螺合連結されたクロス
ビットからなる回転衝撃式ドリル４または２０とにより
構成され、かつ各ドリル３，１７の上端部を打撃する空
気式ハンマー２１のケーシングは前記スライドフレーム
１３の上部に固定され、さらに各ドリル３，１７におけ
る下部ロッド１９の下部は下部間隔保持金具２２の孔に
回転自在に嵌合されている。

各下部ロッド１９には下部間隔保持金具２２の上面に係
合する打撃用フランジ２３が一体に設けられ、かつ下部
間隔保持金具２２の下部には、下方から上方に向かって
隣りのドリルに接近するように傾斜する圧砕縁２４を有
する孔間壁圧砕用楔２５が一体に連設され、さらに前記
ガイド兼閉塞部材２は、横断面円形の管状本体２６と、
その下部中心に摺動自在に嵌挿された支持杆２７と、そ
の支持杆２７の下端部に固定されたガイドヘッド２８と
、支持杆２７を下方に押圧するように働くばね２９とに
より構成され、ガイド兼閉塞部材２における管状本体２
６の下部に設けられた側方開口凹部に下部間隔保持金具
２２の端部が嵌合され、また下部間隔保持金具２２に前
記支持杆２７が嵌挿され、ガイド兼閉塞部材２の下部側
面に設けられたビット側部収容用凹部１には前記高レベ
ルのビット４の周囲の一部が収容されている。

低レベルのビット２０を取付けた下部ロッド１９には、
ビット２０の軸部と前記楔２５との間においてその軸部
の外径と等しい外径の外管３０が同心的に嵌設され、か
つ各下部ロッド１９には、前記打撃用フランジ２３と上
部ロッド１８の下端の継手との間において前記フランジ
および継手の外径と等しい外径の外管３１が同心的に嵌
設され、さらに開閉用枢軸３２および閉止用ボルト３３
を有する開閉式間隔保持金具３４は前記保持フレーム１
１の下部に固定され、前記各外管３１およびガイド兼閉
塞部材２の中間部は開閉式間隔保持金具３４における分
割型の嵌合孔に回動および摺動自在に嵌合されている。

前記各上部ロッド１）８には、相互に噛み合う歯車３５
が回動不能にかつ摺動自在に嵌合され、各歯車３５はス
ライドフレーム１３に固定されたギヤーボックス３６に
収容されて軸受３７を介して回転自在に支承され、かつ
液圧モータからなるドリル回転用モータ３８により回転
される駆動歯車３９は、前記ギヤーボックス３６に収容
されて軸受を介して回転自在に支承されると共に前記各
歯車３５のうちの端部の歯車に噛み合わされ、駆動歯車
３９により各歯車３５を介して各ドリル３，１７が同時
に等速度で回転されるように構成されている。

各ドリル３，１７には、上部ロッド１８の下部側面に開
口する給水口４０およびピッ）−４，２０の先端部に開
口する吐水口を有する掘削屑排出用送水孔４１が設けら
れ、各ドリルにおける給水口４０はスライドフレーム１
３に固定された給水室４２内に配置され、かつ各ドリル
３，１７は給水室４２に対しバッキングを介して液密に
しかも回転および摺動自在に嵌挿され、さらに給水室４
２には給水管４３が接続されている。

前記溝孔掘削装置を使用して溝孔を掘削する場合は、ま
ず第２図ないし第４図に示すように、予め岩盤４９の溝
孔掘削予定位置の端部に所定の方向に延長する断面円形
の縦孔４４を穿設したのち、溝孔掘削装置におけるガイ
ド兼閉塞部材２のガイドヘッド２８と管状本体２６の下
端部とを前記岩盤４９の縦孔４４の上部に嵌入し、次い
で各ハンマー２１および゛ドリル回転用モータ３８を運
転して各ドリル３，１７に衝撃および回転を与え、かつ
送り用モータ１４を運転してスライドフレーム１３およ
びこれにより支持されている部分を下降移動することに
より、前記縦孔４４に平行でかつ相互に並列に並ぶ複数
の縦孔４５を掘削していくと共に、各ハンマー２１の打
撃力を各ドリルの打撃用フランジ２３を介して楔２５付
き下部間隔保持具２２に伝達し、その楔２５における傾
斜した圧砕縁２４により孔間壁４６に対し楔作用による
横方向からの強大な打撃力を加えて孔間壁４６を破砕し
、第１０図に示すように、相互に連らなる複数の縦孔４
５からなる第１区画の溝孔４７Ａを、前記縦孔４４の側
部に連通するように掘削していく。

この場合、前記ガイド兼閉塞部材２の管状本体２６によ
り第１区画の溝孔４７Ａの側部が既設の縦孔４４に連通
しないように閉塞されるので、第１区画の溝孔４７Ａの
掘削により生じる掘削屑が既設の縦孔４４を落下するの
を防止して、その掘削屑をビット４，２０の先端から吐
出される水の流れにより孔外に排出する。

ドリル３，１７を継ぎ足す必要が生じた場合は、スライ
ドフレーム１３を若干上昇移動して上部ロッド１８と下
部ロッド１９との連結を解き、次いでスライドフレーム
１３を上限付近まで上昇させたのち、上部ロッド１８の
下部に送水孔および継手ねじを有する中間ロッドの上部
を連結し、かつ前記開閉式間隔保持金具３４の下方にお
いて前記中間ロッドの下部に下部ロッド１９の上部を連
結し、次に前述のようにして第１区画の溝孔を掘削して
いく。

前記ガイドヘッド２８が縦孔４４の底部に突き当たった
のち、スライドフレーム１３をさらに下降移動させると
、ガイドヘッド２８は下降することができないので、前
記管状本体２６はばね２９を圧縮しながら下降して行き
、管状本体２６がガイドヘッド２８に突き当たったとき
スライドフレーム１３の下降移動が停止されて、第１区
面の溝孔４７Ａの掘削が完了する。

次に第１区画の溝孔４７Ａにおける端部の縦孔４５に、
ガイド兼閉塞部材２におけるガイドヘッド２８および管
状本体２６の下部を嵌入し、前述の場合と同様にして第
１１図に示すように第２区画の溝孔４７Ｂを掘削し、以
下同様にして第３区画以降の溝孔を必要回数だけ反復し
て行なう。

前述のように、下部間隔保持金具２２の下部に、下方か
ら上方に向かって隣りのドリル１に接近するように傾斜
する圧砕縁２４を有する孔間壁圧砕用楔２５を設けてお
けば、前記ドリル３，１７における打撃用フランジ２３
から間隔保持金具２２を介して前記楔２５に打撃力を与
えたとき、その楔２５の傾斜した圧砕縁２４が孔間壁４
６を横方向から強力に打撃し、そのため孔間壁４６を楔
作用による強力な打撃力により容易に剪断破壊すること
ができ、したがって溝孔を比較的少ない動力で容易にか
つ高能率で掘削することができる。

第１２図および第１３図はこの発明を実施する場合に用
いる溝孔掘削装置の他の例を示すものであって、隣り合
うピッ）４，２０における掘削刃４８の回転軌跡の一部
が相互に重なり合うように配置されると共に、隣り合う
ピッＩ−４，２０の掘削刃が相互に突き当たらないよう
に回転位相が４５°ずらされて配置され、前記孔間壁圧
砕用楔が省略されているが、その他の構成は第１図ない
し第９図に示す溝孔掘削装置と同様である。

第１２図および第１３図に示す溝孔掘削装置によれば、
第１４図に示すように、多数の断面円形の縦孔４５をそ
の側部が相互にオーバーラツプするように掘削して溝孔
４７Ａ、４７Ｂを形成していくことができる。

前記溝孔掘削装置においては、１台の溝孔掘削装置が５
本の回転衝撃式ドリルを備えているが、そのドリルの数
を増減変更してもよく、また回転衝撃式ドリルとしては
、空気式ハンマーをドリルの上端部に設けないでドリル
内の下部に設けるドリル下部打撃式溝孔掘削装置いわゆ
るダウンザホールドリルを採用してもよい。

また前記外管３１の下部に空気噴出孔５０を設け、かつ
スライドフレーム１３に固定した給気室５１に、各外管
３１の上部を気密に嵌合すると共に圧縮空気供給用ホー
スを接続し、さらに外管３１の上端部とロッドとの間を
密閉すると共に、給気室５１内において外管３１に給気
孔を設けることにより、圧縮空気を外管３１とロッドと
の間を通って前記空気噴出孔５０から外管３１と孔壁と
の間の水中に噴出させれば、深孔の場合でもエアリフト
作用により掘削屑を容易に排出することができる。

この発明によれば、ガイド兼閉塞部材２と回転衝撃式ド
リル３とを機械的に連結し、予め岩盤に穿設された縦孔
に嵌挿した前記ガイド兼閉塞部材２により回転衝撃式ド
リル３をガイドしながら、その回転衝撃式ドリル３によ
り溝孔形成用縦孔を掘削するので、平行精度の高い平行
連続孔からなる溝孔を、岩盤に対し容易にかつ高能率で
掘削形成することができ、しかも回転衝撃式ドリル３に
おけるビット４の周囲の一部は、前記ガイド兼閉塞部材
２に設けられたビット側部収容用凹部１に収容されすな
わち既設の縦孔の側部に入り込むように配置されている
ので、既設の縦孔の側部に連なる新設の縦孔を容易に掘
削することができ、さらに前記ガイド兼閉塞部材２によ
り新設の縦孔の側部が既設の縦孔に連通しないように閉
塞されるので、新設の縦孔の掘削により生じた掘削屑が
既設の縦孔に落下するのを防止してその掘削屑を孔外に
容易に排出することができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図はこの発明を実施する場合に用いる
溝孔掘削装置の一例を示すものであって、第１図は走行
車体により溝孔掘削装置を支持した状態を示す側面図、
第２図は溝孔掘削装置により溝孔を掘削している状態を
示す一部切欠縦断正面図、第３図はその一部縦断側面図
、第４図はガイド部および掘削部を示す拡大縦断正面図
、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第６図は第５図の
拡大断面図、第７図は第２図のＢ−Ｂ線拡大断面図、第
８図は歯車支承部と歯車およびロッドの嵌合部を示す縦
断側面図、第９図は第８図のＣ−Ｃ線断面図である。 第１０図は予め穿設された縦孔に連らなる第１区画の溝
孔を掘削した状態を示す横断平面図、第１１図は第２区
画の溝孔を掘削した状態を示す横断平面図、第１２図は
この発明を実施する場合に用いる溝孔掘削装置の他の例
を示す一部切欠正面図、第１３図はその装置におけるビ
ットの配置を示す底面図、第１４図はその装置により掘
削された溝孔を示す横断平面図である。 図において、１はビット側部収容用四部、２はガイド兼
閉塞部材、３は回転衝撃式ドリル、４はビット、５は無
限軌道式走行車体、６は旋回支持台、８は支持アーム、
１１は保持フレーム、１３はスライドフレーム、１４は
送り用モータ、１５は送り用縦螺杆、１７は回転衝撃式
ドリル、２０は回転衝撃式ビット、２１は空気式ハンマ
ー、２２は下部間隔保持金具、２６は管状本体、２７は
支持杆、２８はガイドヘッド、２９はばね、３４は開閉
式間隔保持金具、３５は歯車、３８はドリル回転用モー
タ、３９は駆動歯車、４１は掘削屑排出用送水孔、４４
および４５は縦孔、４７Ａおよび４７Ｂは溝孔である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め穿設された縦孔にビット側部収容用凹部１を有
   するガイド兼閉塞部材２を嵌挿し、そのガイド兼閉塞部
   材２に平行に配置されて連結された回転衝撃式ドリル３
   におけるビット４の周囲一部を前記四部１に収容した状
   態で、前記ドリル３により前記縦孔に連続する新設の縦
   孔を掘削すると共に、前記ガイド兼閉塞部材２により新
   設の縦孔の側部を閉塞して新設の縦孔内の掘削屑を排出
   し、前述のようにして相互に平行で側部が連続する多数
   の縦孔を順次穿設していくことを特徴とする岩盤用溝孔
   掘削方法。