JPS63171992A - パンタグラフ式掘削装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は主として軟弱な地盤における大規模な地中空間
の開削を、無人で迅速かつ経済的に行いうるパンタグラ
フ式掘削・削孔装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） 最近軟弱な地盤深部における大規模な地中空間、例えば
ＮＡＴ？Ｉ工法のトンネルをはじめとして、海浜のよう
な軟弱な地盤を立地点とする、ガスタービン発電プラン
ト用加圧空気や、燃料ガスその他の貯蔵用として、深度
が１０〜１０００ｍの地中における１００〜ｉｏｏ、　
ｏｏｏ　ｒｒｒ程度の容量をもつ地中空間の建設の要求
が強い。

しかし現状ではボーリングによる削孔手段や人間が地中
に入って掘削する方法に顛らざるを得ないため、その実
現は経済性や安全性の面などから事実上実現は困難であ
る。

即ちその名が示すようにボーリングは削孔の技術であっ
て、鋼棒の回転による削孔と鋼棒の打撃による粉砕を主
とするものである。従ってボーリング直径の２〜３倍程
度の孔しか掘れないため、この方法のみによっては深さ
は満足できても、大規模大容量空間の開削は測度不可能
である。

そこで地中空間の所望の開削深さまでボーリングしたの
ち、人間が地中に入って掘削する方法をとらざるを得な
い。しかしそのためには、シールド工法のような堅牢な
補強手段や強力な排水工事により、軟弱地盤において著
しい浸出泥水による壁面の崩落防止を行うなどの充分な
安全対策を施しながらの掘削が必要である。このため長
い工期が必要となるばかりでなく、建設費の高騰を招い
て発電コストを著しく高くする結果となる。従って従来
方法による開削対象地点は、硬い岩盤や外国におけるよ
うな岩塩層などに制限され、側底軟弱な地盤における大
規模な地中空間の実現は実際上不可能に近い。

（発明の目的） 本発明は硬い岩盤はもとより軟弱な地盤における、前記
した加圧空気の蓄圧用タンクのような大規模地中空間は
もとより、軟弱な地盤に築造される各種構造物、例えば
建築物、橋梁、鉄塔などの重量の大きい構造物の坑底基
礎用、ウラン鉱石その他の鉱物資源の深部からの採掘、
更には通常のトンネル工事や立坑工事、その他に必要と
されるＮＡＴＭ工法その他におけるロックボルト孔やグ
ランド坑の削孔などの広い分野における掘削と削孔を、
高い安全性を確保しながら迅速かつ経済的に行いうる、
汎用性にすぐれた地上遠隔操作式の掘削・削孔装置を提
供し、従来困難視された軟弱な地盤における大規模な地
中空間の実現を図りうるようにしたものである。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明の掘削
装置は要するに第１図に示す基本構成図のように、ボー
リング孔内への差込み用主軸（ａ）と、対向する２点を
周方向に自由に回転できるように主軸（ａ）に支承Ａ、
Ｂすると共に、支承点Ａ、Ｂのうちの少なくとも一方が
、地上から操作されて軸方向に移動し、かつ周方向に回
転される複数組のパンタグラフアーム山）と、アーム上
に設けられた掘削・削孔工具（Ｃ）とを備えたものであ
る。

そして例えば第１図のようにアームを主軸（ａ）に沿わ
せたものを、予め削孔されたボーリング孔（ａ）内に降
したのち掘削工具（Ｃ）を動作させる０次に図中点線図
示のようにパンタグラフアーム山）を徐々に突出して、
第２図のように放射状の溝（ｄ）を先ず掘削する。その
のちパンタグラフアーム（ｂｌを元の位置に戻したのち
、掘削済の放射状溝（ｄ）の間に位置させて第２図中の
点線図示のように再び掘削を行うことにより、放射状溝
（ｄ゛）を掘削して地中空間を形成するものである０次
に本発明の実施例について説明する。

（実施例） 第３図（ａ）　（ｂ）は本発明の一実施例を示す部分側
面図及び平面図である。図において（１）は円筒状の主
軸であって、その下端には下部固定板（２）と、地上の
ポンプにより排出される浸出泥水の排出孔（ｌａ）が設
けられている。（３）は主軸（１）の軸方向運動機構例
えば油圧ジヤツキであって、上記下部固定板（２）と主
軸（１）間に設けられ、図示しない地上の操作機構によ
る制御により主軸（１１を下部固定板（２）上において
上下させる。（４）は複数組のパンタグラフアーム、（
４ａ）　（４ｂ）はその上部及び下部アーム、（４ｃ）
はアーム（４ａ）　（４ｂ）間を連結するアーム、（４
ｄ）は間隔保持アーム、（５）　（６１は上部及び下部
アーム支承体、（７）は上部アーム支承体（５）の支持
体、（８）は支持体（７）の主軸方向移動機構例えば油
圧ジヤツキであって、下部アーム（４ｂ）の一端を支承
した下部アーム支承体（６）は、主軸（１）に固定され
た位置決め板（６ａ）　（６ｂ）により、主軸（１）の
周方向に自由に回転できるように主軸（１）の下部に支
承され、上部アーム支承体（５）は支持体（７）に主軸
（１１の周方向に自由に回転しうるように支承される。

また支持体（ηは図示しない地上の操作装置により制御
される軸方向移動機構（８）により主軸（１）の軸方向
に移動され、この支持体（７）に回転しうるように支承
された上部アーム支承体（５）を主軸（１）の軸方向に
移動させる。　（９１（９ａ）は掘削工具であって、例
えば（９）としてはチェーンソー、（９ａ）としては削
岩ドリル、ディスクカッタが用いられる。そしてこれら
は掘削壁面側に位置しながら突出するように、上部及び
下部アーム（４ａ）　（４ｂ）及び連結アーム（４Ｃ）
に取付けられる。Ｑｌ（１０ａ）はチェーンソー（９）
と削岩ドリル（９ａ）の駆動モータであって、駆動モー
タαｆｌ　（１０ａ）は図示しない地上の操作機構によ
り制御される。卸は推進プロペラであって、図示しない
地上操作機構により制御される駆動モータ（２）を備え
、浸出泥水中において回転させることにより、パンタグ
ラフアーム（４）を主軸（１１の周方向に回転させる。

（掘削例） ■第１図で前記したように地中空間を設置すべき所望の
深度まで達するボーリング孔をボーリングする、■地上
において上部及び下部アーム支承体（５）　（６）の間
隔を一杯に広げて、支承体（５）　（６１が主軸（１）
とほぼ平行となるように位置させてボーリング孔中に降
して、駆動モータＯＩによりチェーンソー（９）を回転
させる。■そののち油圧ジヤツキ（８）により支持体（
７）を下降させることにより、上部アーム支承体（５）
を徐々に下降させて、パンタグラフアーム（４）を掘削
壁面方向に突出させる。そして前記第２図のように放射
状に溝（ｄ）を掘削する。■溝（ｄ）の掘削が終了した
とき、パンタグラフアーム（４）をし最初の位置に戻し
たのち、推進プロペラαυによりパンタグラフアーム（
４）を第２図に点線で示すように既に掘られた溝（ｄ）
の間に位置させる。そして再びパンタグラフアーム（４
）を徐々に掘削壁面方向に突出させて掘削を行い、既に
掘られた溝（ｄｌＯ間を掘削する。そして第５図中の点
線囚のように掘削する。０次に再びパンタグラフアーム
（４）を元の位置に戻したのち、油圧ジヤツキ（３）に
より主軸（１１を上昇させることにより、第４図の点線
のように上部及び下部アーム支承体（５）　（６）を上
昇させて上記と同一要領により掘削を行い、第４図中の
点線圓の掘削を行う、そして再び同一要領により第４図
中の点１ｉ圓のように掘削を行って、所望の大きさの地
中空間図を完成する。

なお掘削に当っては、例えば上部アーム支承体（５）の
取付部付近にパンタグラフアーム（４）と共に回転でき
る超音波発振器を設け、その探知結果を地上の受像機に
よりモニタして掘削状態を監視する。

（発明の効果） 以上のように本発明では地上から操作されて開閉し、か
つ回転する掘削工具付きのパンタグラフアームをボーリ
ング孔中に降して掘削する。従ってボーリング孔中に人
が入ることなく掘削できるので極めて高い安全性を確保
できる。また無人掘削であるので、浸出泥水の排出やシ
ールドの必要がないばかりか、逆に泥水圧を利用して壁
の崩落を防ぎながら掘削・削孔を行い得る。その結果工
期の短縮などすぐれた大きな経済性が得られる。

また本発明によればボーリング゛孔内に人が入ることな
く掘削できるので、ボーリングが可能な深い深度のとこ
ろにも地中空間を掘削でき、しかもパンタグラフアーム
の開き度合及びその主軸上の位置の調節によって自由に
所望の大きさの空間を作ることができる。

（他の実施例） 以上本発明について説明したが、掘削・削孔工具として
チェーンソーの代りにオーガ弐のスクリューソー、キャ
タピラ状のスクレーバ、水ジェツトまたはこれらを組合
わせて用いることができ、削岩ドリル、ロータリヘッダ
、エアハンマ、ディスクカッタなどを用いることにより
硬い岩盤の掘削を行える。なお硬い岩盤の場合には浸出
泥水は少ないか殆どないので推進プロペラ以外の回転方
法をとることが必要である。また使用する掘削・削孔工
具に適した掘削方法をとることが必要である。また更に
以上では油圧ジヤツキによりボーリング孔中における主
軸の位置を変えてパンタグラフアームの位置を変えた例
にってい説明したが、油圧ジヤツキによる上部アーム支
承体の軸方向の移動と同様に、油圧ジヤツキにより下部
アーム支承体を軸方向に移動させるようにして、パンタ
グラフアームの開閉と、ボーリング孔中におけるパンタ
グラフアームの位置を変えるようにしてもよい。また油
圧ジヤツキの代りに空気圧によるジャツキ、その他を用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は掘削側図、第３
図（ａ）　（ｂ）は本発明の一実施例の部分側面図及び
平面図、第４図は掘削方法側図である。 （１）　（ａ）・・・主軸、（１ａ）・・・排出格子、
（２）・・・下部固定板、（３）・・・軸方向運動機構
、（４ト・・パンタグラフアーム、（４ａ）　（４ｂ）
・・・上下のパンタグラフアーム、（５）・・・上部支
承体、（６）・・・下部支承体、（７）・・・上部支持
体、（８）・・・上部支持体の軸方向運動機構、（９１
（９ａ）・・・掘削工具、αＩ　（１０ａ）・・・駆動
源、αＦ・・推進プロペラ、（２）・・・駆動源、＋ｄ
）（ｄ’）・・・溝、圓・・・地中空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボーリング孔内あるいはトンネル内などへの差込み用主
   軸と、この主軸上の２点において円周方向に自由回転で
   きるように支承されると共に、少なくとも一方が地上な
   どからの遠隔操作により前記主軸の軸方向に移動可能な
   （一端）及び（他端）アーム支承体と、これらの支承体
   により形成アームの対向する２点が支承されたパンタグ
   ラファームと、遠隔操作により前記パンタグラファーム
   を主軸の周方向に回転させる駆動源と、掘削壁面に対向
   して前記パンタグラファームに設けられた遠隔操作され
   る各種の掘削と削孔の工具とを備え、前記パンタグラフ
   ァームを主軸に沿って位置させてボーリング孔内に降し
   たのち、パンタグラファームを掘削壁面方向に突出させ
   ることにより地中空間の掘削と削孔を行うことを特徴と
   するパンタグラフ式掘削・削孔装置。