WO2005095758A1

WO2005095758A1 - 破砕対象物を破砕する放電破砕方法、放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法、並びに、立坑の掘削方法

Info

Publication number: WO2005095758A1
Application number: PCT/JP2005/005772
Authority: WO
Inventors: Yukio Kakiuchi; Shigeo Kitahara
Original assignee: Kumagai Gumi Co., Ltd.; Fatec Co., Ltd.
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2005-10-13
Also published as: KR20070029152A

Abstract

　放電破砕方法を用い、破砕対象物を効率的に破砕したり、横坑や立坑を効率的に掘削することが困難であったので、破砕対象物、あるいは、横坑や立坑の掘削対象物に放電用孔と自由面を設け、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕した。例えば、横坑を掘削する場合、横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長する自由面を形成するとともに掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部を破砕して横坑を掘削する。

Description

明細書

破砕対象物を破砕する放電破砕方法、放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法、並びに、立坑の掘削方法

技術分野

[0001] 本発明は、放電用電極による放電で生じる衝撃波により、岩石や建造物のコンクリート構造体などの破砕対象物を破砕する放電破砕方法、及び、この放電破砕方法を利用した横坑ゃ立坑の掘削方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、建造物の基礎コンクリート等のコンクリート構造体を解体する際には、安全性や環境問題の点から、発破を用いず、人力で行うか、ブレーカ等の破砕機やコールピックハンマー (ピック)等の削岩機を用いて破砕する方法が一般的である。

[0003] また、硬岩 (圧縮強度が 1000〜4000 (kg/cm²)の岩)で構成された地山に横坑を掘削する方法としては、従来、人力によるものの他、発破掘削、機械掘削などがある。し力しながら、人力による掘削は、作業効率が悪いため、大型の重機が入らない場所などでの特殊な横坑を掘削する場合しか行われていない。一方、発破による掘肖 IJは、山岳トンネルなどの大規模な掘削には適しているが、安全性や環境問題の点から、都市部やその近郊に構築される地下トンネルなどの一般的な横坑の掘削には、機械掘削が多く採用されている。

図 13 (a) , (b)は、従来の機械掘削の一例を示す図で、横坑の掘削対象部 7である切羽面 91の前方天井部 93に支保ェ 95を構築した後、切羽面 91から掘削進行方向に所定深さの多数の孔 96を形成してこの孔 96内に鋼管 97を埋設する。そして、鋼管 97に図外の油圧くさびを打込んで鋼管 97の周囲の岩盤に亀裂を発生させた後、ブレーカ等の破砕機やコールピックハンマー（ピック)等の削岩機 98を用いて切羽面 91の岩盤を破砕する。その後、この破砕により前進した新しい切羽面 92に吹付けコンクリートを打設するとともに、切羽面 92の前方天井部 94に新たな支保ェ 95を構築するといつた工程を繰り返して、横坑を形成する (例えば、特許文献 1参照)。尚、掘削対象部 7は図 13 (b)において点線 Bで囲まれた地山 8の内側領域であって、掘削対象部 7の表面は、掘削開始の際には地山 8の地肌面に設定される面であり、掘削進行後は切羽面である。切羽とは横坑掘削の最先端箇所である。

[0004] また、一般に、岩盤立坑の掘削方法としては、トンネルボーリングマシーンなどの大型の掘削機械が使用されるが、施工条件が悪ぐこのような大型の機械を投入することが難しい場合には、人力にて掘削するか、上記岩盤に所定深さの多数の孔を形成してこの孔内に鋼管を埋設し、上記鋼管に油圧くさびなどを打込んで上記鋼管の周囲の岩盤に亀裂を発生させた後、ブレーカ等の破砕機やコールピックハンマー（ピック)等の削岩機を用いて上記岩盤を破砕する方法が行われてヽる。

し力しながら、上記油圧くさびでは、岩盤に大きな亀裂を生じさせることができないため、ブレーカやピックによる掘削作業に時間が力かるだけでなぐ破砕や掘削による衝撃や振動のため、大きな騒音が発生するといつた問題点があった。

[0005] 一方、岩石等の破壊対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている。例えば図 14に示すように、破壊対象物 60に予め放電用孔 61を形成し、この放電用孔 61内に水などの電解液 63を注入してこの電解液 63中に放電破砕装置 50Aの放電用電極 70を挿入し、放電用電極 70に 8kV〜20kVの高電圧を印加して放電を行なわせる。この放電エネルギーにより衝撃波が発生し、この衝撃波で放電用孔 61の周囲を破砕することで、破壊対象物 60を破砕する。放電破砕装置 50Aは、大容量（例えば約 500kJ)のコンデンサ 82及びスィッチ 83, 84を備えた回路で構成されたパルスパワー源 80と、コンデンサ 82の一方の極 82aに接続されるとともにコンデンサ 82の他方の極 82bにスィッチ 83を介して接続された発電機等の電源部 81と、コンデンサ 82の一方の極 82aに接続された一方電極とコンデンサ 82の他方の極 82bにスィッチ 84を介して接続された他方電極とこれら一方電極と他方電極とを絶縁する絶縁体とで形成された放電用電極 70とを備える。図示しないが、パルスパワー源 80の回路は接地（アース）されている。放電用電極 70は、例えば、 +電極のような一方電極としての棒状の内部導体 73と、内部導体 73の外周囲を被覆する筒状の絶縁体 74と、絶縁体 74の外周囲に設けられた電極のような他方電極としての外部導体 75とにより構成される。すなわち、放電用電極 70は、内部導体 73と絶縁体 74と外部導体 75とが同軸状に配置された構成の同軸電極である。外部導体 75 は、内部導体 73の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極 76 ; 76…を構成する。浮遊電極とは、電源側と電気的に絶縁された電極のことである。絶縁体 74の先端 74はり突出して露出する内部導体 73の先端部 73tとこの先端部 73tに最も近い浮遊電極 76の先端部 76tとで放電を生じさせる先端側放電ギヤップ 77が形成され、互いに対向する浮遊電極 76同士の端部 76sと端部 76sとで放電を生じさせる中間側放電ギャップ 78が形成される。中間側放電ギャップ 78は複数形成される。先端側放電ギャップ 77と複数の中間側放電ギャップ 78とにより放電部 79 が形成される。スィッチ 84及びスィッチ 83の非導通の状態で、破壊対象物 60の放電用孔 61内の電解液 63中に放電用電極 70を挿入した後に、スィッチ 83を導通してコンデンサ 82に電源部 81からの電荷を蓄積させる。そしてスィッチ 84を導通して、コンデンサ 82に蓄えられた電荷がケーブル 71及びコネクタ 72を介して放電用電極 70に印加されると、先端側放電ギャップ 77で放電を生じ、この放電エネルギーによって衝撃波を発生する。同様に、複数の中間側放電ギャップ 78で放電を生じ、この放電工ネルギーによって衝撃波を発生する。これら衝撃波により破壊対象物 60が破砕する (例えば、特許文献 2, 3参照)。

特許文献 1 :特開 2000— 136693号公報

特許文献 2：特開 2003— 311175号公報

特許文献 3：特開 2003 - 320268号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

しかし、都市部やその近郊では周辺にマンションや民家等があるため、ブレーカやピックを用いた場合には、大きな連続騒音が発生するといつた問題点があった。そこで、上述した放電破砕法を用いて破砕対象物としての建造物のコンクリート構造体を破砕すれば、騒音を少なくできると考えられる。

しカゝしながら、上述の放電破砕法、出土した転石や現場カゝら切り出された砂岩などの、ある程度以下の大きさの岩石は破砕できるものの、破砕対象物が、建築物の基礎コンクリートのようなコンクリート構造体や、大きな岩石や、岩石層のように広い面積を有する岩石の連続体などの場合には、破砕対象物に不規則に放電用孔を形成し、この放電用孔内での放電により衝撃波を生じさせるだけでは、破砕対象物を破砕することが困難であった。

[0007] また、上記油圧くさびでは、岩盤に大きな亀裂を生じさせることができないため、ブレー力やピックによる掘削作業に時間が力かるだけでなぐ破砕や掘削による衝撃や振動のため、大きな騒音が発生するといつた問題点があった。

そこで、上記放電破砕方法を用いて横坑を掘削する方法が考えられる。すなわち、横坑の掘削対象部 7に複数個の放電用孔 61を設け、この放電用孔 61内に放電用電極 70を挿入して放電させ、この放電による衝撃波により横坑の掘削対象部 7の岩盤を破砕することが考えられる。

し力しながら、横坑の掘削対象部 7の岩盤は、出土した転石や現場から切り出された砂岩などの独立した塊状の岩石とは異なり、岩石が連続して岩盤を形成しているので、図 15に示すように、掘削対象部 7に複数の放電用孔 61を形成して、この放電用孔 61内に放電用電極 70を挿入して放電させても、掘削対象部 7の岩盤にひび割れ (亀裂)を生じさせることが困難であり、掘削対象部 7の岩盤を破砕することが困難であった。放電用孔 61の数を多くして放電用孔 61間の間隔を小さくすることで掘削対象部 7のひび割れを生じさせやすくなると考えられるが、この場合、放電用孔 61を多く設ける必要があるとともにこの多くの放電用孔 61内に放電用電極 70を設けて放電する作業を行わなくてはならず当該放電作業の回数が多くなることから、横坑の掘削を効率的に行えな!/、と、う課題があった。

[0008] また、地山における横坑の掘削対象部に掘削対象部の表面力横坑の掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、この放電用孔内に放電用電極を設けて放電用電極に高電圧を印加して放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、その衝撃波で掘削対象部を破砕して横坑を掘削する場合、放電用孔を多く設ける必要力 Sあるとともにこの多くの放電用孔内に放電用電極を設けて放電する作業を行わなくてはならず当該放電作業の回数が多くなることから、横坑の掘削を効率的に行えないという課題があった。

[0009] また、上述した放電破砕方法を用いて岩盤を破砕することにより、掘削機等の重機を用いることなぐ立坑を掘削する方法が考えられる。すなわち、図 16に示すように、掘削予定地の地盤 80Aに岩盤 81Aがある箇所に立坑 20を掘削する際に、岩盤 81 Aの上面 81aまで表面層 82Aを掘削して岩盤 81Aの上面 81aを露出させた後、岩盤 81 Aに岩盤 81 Aの上面 8 laから下方に延長する放電用電極 70の長さ程度の深さの放電用孔 5 lpを複数形成し、これら放電用孔 5 lp内に放電用電極 70を挿入して放電させ、この放電による衝撃波で岩盤 81Aを破砕することが考えられる。

し力しながら、岩盤 81Aは、出土した転石や現場力も切り出された砂岩などの独立した塊状の岩石とは異なり、岩石が連続して岩盤 81Aを形成しており、岩盤 81Aの厚さも厚いので、岩盤 81Aの上面 81aから放電用電極 70の長さ程度の深さの放電用孔 5 lpを複数形成してこれら放電用孔 5 lp内に放電用電極 70を挿入して放電を行っていっても厚さの厚い岩盤 81 Aを破砕することが困難であり、立坑の掘削を効率的に行えなヽと、う課題があった。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明に係る放電破砕方法は、破砕対象物に放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で破砕対象物を破砕する方法であって、破砕対象物に自由面を設け、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕して破砕対象物を破砕したことを特徴とする。破砕対象物に形成した溝の内面により自由面を形成したことや、破砕対象物の一面側を、自由面を形成する溝で離隔された複数の領域に分割し、各領域内に設けられた放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕して破砕対象物を各領域毎に破砕したことや、破砕対象物に筒状の溝を設け、この溝の近傍に放電用孔を形成したことも特徴とする。

[0011] 本発明に係る放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法は、横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長する自由面を形成するとともに掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部を破砕して横坑を掘削することを特徴とする。掘削対象部に掘削進行方向に延長する孔を形成してこの孔の内面で自由面を構成するとともに掘削対象部における当該自由面の外側に放電用孔を設けて放電用孔内で放電を行うことや、自由面を形成する孔を掘削対象部の下端側に形成したことや、掘削対象部において自由面を形成する孔の中心を中心とした円周の軌跡上に放電用孔を設けたことや、横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長して掘削対象部あるいは掘削対象部の一部を区切る溝の内面により自由面を形成するとともに、この溝で区切られた領域内に放電用孔を設けて放電用孔内で放電を行うことや、自由面に近い位置にある放電用孔内での放電力行うことや、放電用孔の延長方向を斜め下方としたことも特徴とする。

[0012] さらに、本発明に係る放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法は、横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長する自由面を形成するとともに掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部を破砕して横坑を掘削する横坑の掘削方法であって、掘削進行方向に延長する複数の孔を掘削進行方向と直交する方向に互いに連続させて形成した溝の内面により自由面を形成したことを特徴とする。自由面で挟まれた掘削対象部に複数の放電用孔を設け、これら複数の放電用孔を自由面に沿う方向において千鳥状となるよう配置したことや、自由面の掘削進行方向における先端と放電用孔の掘削進行方向における先端とを、掘削進行方向と直交する同一平面上に設定したことや、放電用電極の放電部を一の放電用孔内の任意の位置に設置して放電を行なつた後に当該一の放電用孔内に設置する放電用電極の放電部の位置を変更して放電を行うことも特徴とする。

[0013] また、本発明に係放電破砕方法を利用した立坑の掘削方法は、立坑掘削予定地の掘削対象部を横切る岩盤に複数個の放電用孔を削孔し、上記放電用孔内に絶縁体を介して配置された放電用電極を挿入して放電させ、上記放電による衝撃波により上記放電用電極周辺の岩盤を破砕して立坑を掘削する方法であって、上記岩盤に、上記岩盤の下面側近傍まで延長する深さの放電用孔を形成し、上記放電用孔内に上記放電用電極を吊り込んで放電させて、上記岩盤を破砕するようにしたことを特徴とする。掘削対象部に立坑を形成するための複数の放電用孔が当該立坑を形成するのに十分な深さに形成され、放電用電極を吊り下げて放電用孔内の上下方向における複数の位置に、上から下に順に移動停止させ、移動停止させる毎に放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させるという作業を、複数の放電用孔に対して行うことにより立坑を掘削したことも特徴とする。掘削対象部に、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長する自由面を形成し、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間の岩盤を破砕したり、自由面を、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長する孔の内面により形成したり、自由面を、掘削対象部の岩盤における立坑の周縁部に相当する部位に沿って延長するとともに掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長して掘削対象部の岩盤と掘削対象部の外側の岩盤とを区切る溝の内面により形成したり、自由面を、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向とこの方向と直交する方向とに延長して掘削対象部の岩盤を複数の領域に区切る溝の内面により形成したり、自由面に近い放電用孔力放電用孔内での放電を行ったり、複数の放電用孔を、掘削対象部の岩盤の上面の中心を中心とした渦巻の軌跡上あるいは同心円の軌跡上に設けたり、放電用電極の上部に防音シートを設けるとともに、放電用電極を吊り下げる線材に放電用孔の開口部を覆う防音シートを取付けたことも特徴とする。

発明の効果

[0014] 本発明の放電破砕方法によれば、破砕対象物に自由面を設け、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕するので、広い面積を有する建造物のコンクリート構造体、あるいは、岩石のような破砕対象物であっても、容易に破砕でき、このような破砕対象物を容易に解体できる。破砕対象物に形成した溝の内面により自由面を形成したことで、自由面を簡単に形成でき、破砕対象物を効率的に破砕できる。破砕対象物の一面側を、自由面を形成する溝で離隔された複数の領域に分割したことで、領域毎に破砕できるので、破砕対象物を効率的に破砕できる。破砕対象物に筒状の溝を設け、この溝の近傍に放電用孔を形成したことで、特殊な形状の破砕対象物であっても筒状の溝の近傍から破砕対象物を効率的に破砕できる。

[0015] 本発明の放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法によれば、横坑の掘削対象部に自由面を形成し、放電用孔内での放電により発生させた衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部にひび割れを発生しやすくでき、従って、放電用孔の数及び放電作業を少なくできて、横坑の掘削を効率的に行える。自由面を形成する孔 (芯抜き孔）の内面で自由面を形成すれば、孔の径を大きくすることで自由面を大きくできて、自由面を有効に活用できるようになるので、横坑掘削を効率的に行える。自由面を形成する孔を掘削対象部の下端側に形成したので、掘削対象部の下端側力ゝら横坑を効率的に掘削できる。掘削対象部における孔の中心を中心とした円周の軌跡上に複数の放電用孔を所定の間隔を隔てて配置したことにより、孔の外周側の掘削対象部の岩盤を効率的に破砕できる。自由面に近い位置にある放電用孔での放電から行うようにしたので、自由面と放電用孔との間の掘削対象部の岩盤にひび割れを多く生じさせることができて、自由面と放電用孔との間の掘削対象部の岩盤を容易に破砕できる。横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長して掘削対象部あるいは掘削対象部の一部を区切る溝の内面により自由面を形成するとともに、この溝で区切られた領域内に放電用孔を設けて放電用孔内で放電を行うことで、溝で区切られた領域毎に掘削対象部の岩盤を効率的に破砕でき、横坑を効率的に掘削できる。放電用孔の延長方向を斜め下方としたので、放電用孔の入口から電解液が流れ出ないように放電用孔の入口周りを封止する作業を省略できるので作業手間を少なくできる。

さらに、本発明の放電破砕方法を利用した横坑の掘削方法によれば、横坑掘削対象部に、掘削進行方向に延長する複数の孔を掘削進行方向と直交する方向に互いに連続させて形成した溝の内面により自由面を形成したことで、放電用孔の数及び放電作業を少なくできて、横坑の掘削を効率的に行えるとともに、自由面を形成する溝を、小さな径の孔を複数個形成していくことで形成できるため、小さな径の孔を形成可能な小さな穿孔機のような機械で自由面を形成でき、自由面を形成する作業を簡単に行える。複数の放電用孔を自由面に対して千鳥状に配置したので、 2つの溝間で挟まれた掘削対象部を、少ない数の放電用孔で破砕できる。自由面の先端と放電用孔の先端とを、掘削進行方向と直交する同一平面上に設定したことで、放電用孔の先端と自由面の先端との間において衝撃波の伝播が集中しやすくなり、横坑掘削対象部を効率的に破砕できるとともに、切羽面を掘削進行方向に対して直交する方向の面に揃えることができ、切羽面への放電用孔ゃ孔の形成作業を容易にできる

。一の放電用孔内において放電用電極の放電部の位置を 2箇所以上に設定し、その設定した 2箇所以上の位置で放電を行うようにすることで、 1つの放電用孔と自由面との間での衝撃波の伝播を多くでき、地山の岩盤が硬い場合や、放電用孔の設置間隔ピッチを大きくしたような場合でも、掘削対象部を効率的に破砕でき、横坑の掘肖 IJを効率的に行える。

本発明の放電破砕方法を利用した立坑の掘削方法によれば、岩盤の下面側近傍まで延長する深さの放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を吊り込んで放電させるので、放電用孔内の任意の位置に放電用電極を位置決めして放電させることができるようになり、岩盤を効率的に破砕できるので、立坑を効率的に掘削できる。放電用電極を吊り下げて放電用孔内の上下方向における複数の位置に、上から下に順に移動停止させ、移動停止させる毎に放電用電極の放電部での放電を行うことで、複数の放電用孔の形成の後に放電作業を行って立坑の掘削作業を終了できるので、作業の効率ィ匕が図れ、立坑を効率的に掘削できるし、また、放電用孔内での放電用電極による放電を掘削対象部の岩盤の上面（自由面）に近、位置力順に掘削対象部の岩盤の下面側に移動して行うようにすることで、放電用孔内の異なる位置で行われる放電により放電用孔内の上下方向の小さな範囲においてその範囲の岩盤を確実に破砕でき、従って、放電用孔内の上から下にかけて数箇所で行う放電で掘削対象部の岩盤を上下に渡って確実に破砕できるので、立坑を効率的に掘削できる。掘削対象部に、掘削対象部の岩盤の上面力岩盤の下面に向力う方向に延長する自由面を形成したことで、放電用電極の放電部と自由面との間の岩盤に容易にひび割れを生じさせることができて、立坑を効率的に掘削できる。自由面を、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長する孔 (芯抜き孔)の内面により形成すれば、孔の径を大きくすることで自由面を大きくできて、自由面を有効に活用できるようになるので、立坑の掘削を効率的に行える。自由面を、掘削対象部の岩盤と掘削対象部の外側の岩盤とを区切る溝の内面より形成したことで、掘削対象部の岩盤を掘削対象部の周囲側（立坑の周縁部側)から破砕でき、立坑の掘削を効率的に行える。自由面を、掘削対象部の岩盤を複数の領域に区切る溝の内面により形成したことで、複数の領域毎に岩盤を効率的に破砕でき、立坑を効率的に掘削できる。自由面に近い放電用孔カも放電を行うことで、自由面を有効に活用でき、掘削対象部の岩盤を効率的に破砕できる。複数の放電用孔を、掘削対象部の岩盤の上面の中心を中心とした渦巻の軌跡上あるいは同心円の軌跡上に所定の間隔を隔てて設けるようにすれば、自由面に近い放電用孔力放電を行うことで、自由面を有効に活用でき、掘削対象部の岩盤を中央側力も効率的に破砕できる。また、複数の放電用孔を、掘削対象部の岩盤の上面の中心を中心とした渦巻の軌跡上に設けた場合は、掘削対象部の岩盤の上面の中心を中心とした同心円の軌跡上に所定の間隔を隔てて設ける場合に比べて放電用孔の数を減らすことができ、作業効率ィ匕が図れる。放電用電極の上部と放電用孔の開口部をそれぞれ防音シートで覆うようにしたので、放電破砕時には、放電用電極の近傍の岩盤から発生する騒音と、岩盤を伝播されてくる騒音とをともに低減することができ、放電破砕時の騒音を大幅に低減することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明に係る放電破砕方法を示す図。

[図 2]本発明に係る放電破砕方法の他の形態を示す図。

[図 3]本発明に係る放電破砕方法の他の形態を示す図。

[図 4]本発明に係る横坑の掘削方法を示す図。

[図 5]本発明に係る横坑の掘削方法における掘削手順を示す図。

[図 6]本発明に係る横坑の掘削方法の他の形態を示す図。

[図 7]本発明に係る横坑の掘削方法の他の形態を示す図。

[図 8]図 7の A— A断面図。

[図 9]本発明に係る立坑の掘削方法を示す図。

[図 10]本発明に係る立坑の掘削方法における掘削手順を示す図。

[図 11]本発明に係る立坑の掘削方法の他の形態を示す図。

[図 12]本発明に係る立坑の掘削方法の他の形態を示す図。

[図 13]従来の横坑の掘削方法を示す図。 [図 14]従来の放電破砕装置及び放電用電極を示す図。

[図 15]従来の横坑の掘削方法を示す図。

[図 16]従来の立坑の掘削方法を示す図。

符号の説明

[0019] 10 基礎コンクリート (破砕対象物）、 2 溝、 3 自由面、 4 放電用孔、

6 溝、 7 ; 7A 掘削対象部、 10 芯抜き孔 (孔）、 11 放電用孔、 12 孔、

13 溝、 30 溝、 25 第 1の防音シート、 26 第 2の防音シート、

40 芯抜き孔（孔）、51 放電用孔、 63 電解液、 70 放電用電極、

79 放電部、 X 横坑の掘削進行方向。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明の放電破砕方法を図 1〜図 3に基づき説明する。図 1は地下基礎として構築された破砕対象物としてのコンクリート構造体 (以下、基礎コンクリートという）の放電破砕方法の最良の形態を示す図で、（a)図は平面図、（b)図は断面図である。図 2、図 3は放電破砕方法の他の例を示す図である。尚、図 13〜図 16の従来例と同一又は相当部分は同一符号を付しその詳説を省略する。

本形態では、ビルの解体工事において、破砕対象物としての基礎コンクリート 1を放電破砕方法により破砕する方法を例にして説明する。

まず、図 1に示すように、破砕対象物としての細長い板状の基礎コンクリート 1の一面としての例えば上面 laにおいて、当該上面 laと対向する基礎コンクリート 1の下面 lbに向力う方向及び下面 lbに向力う方向と直交する方向にある基礎コンクリート 1の両側面 lc, Idに延長する溝 2を設け、この溝 2の内面により自由面 3が形成される。そして、基礎コンクリート 1の上面 laにおいて自由面 3から所定の距離を隔てた箇所力基礎コンクリート 1の下面 lbに向力方向に延長する放電用孔 4を複数個形成する。複数の放電用孔 4は自由面 3に沿った方向に所定の間隔を隔てて形成される。溝 2や放電用孔 4の底面と基礎コンクリート 1の下面 lbとの間は所定距離離れている。すなわち、溝 2や放電用孔 4は基礎コンクリート 1の下面 lbまで延長していない所定深さに形成される。よって、放電用孔 4内に注入した電解液 63を放電用孔 4内に保持できる。溝 2や放電用孔 4は図外の掘削機を用いて形成される。本形態では、例えば、基礎コンクリート 1に 0. 4〜： Lm幅程度の溝 2を形成し、溝 2により形成された自由面 3から 0. 4〜0. 5m隔てた位置において放電用孔 4を設ける。また、放電用孔 4は、溝 2の自由面 3に沿った方向に約 0. 5mピッチで複数形成する。尚、自由面 3と放電用孔 4との間の所定の距離は、放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れの生じやす!/ヽ最適な距離を実験などの経験則で得て設定すればよ!ヽ。

[0021] そして、放電用孔 4内に水などの電解液 63及び放電用電極 70を設ける。即ち、放電用孔 4内に電解液 63を注入した後に放電用電極 70の放電部 79を挿入して電解液 63中に放電部 79を浸した状態で、放電用電極 70にパルスパワー源 80からの 8k V〜20kVの高電圧を印加する。放電用孔 4内に放電用電極 70の放電部 79を挿入した後に放電用孔 4内に電解液 63を注入して電解液 63で放電部 79が浸された状態で、放電用電極 70にパルスパワー源 80からの 8kV〜20kVの高電圧を印加してもよい。これにより、放電用電極 70の放電部 79で放電を生じ、この放電エネルギーによって衝撃波を発生し、衝撃波で基礎コンクリート 1を破壊する。本形態では、自由面 3は、溝 2内の空間と接している溝 2の内面により形成され、この自由面 3を形成する溝 2により基礎コンクリート 1が縁切りされる。よって、放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートがコンクリートによって拘束されていない自由面 3のある側に動きやすくなるので、衝撃波によって放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れ (亀裂) が生じやすくなり、さらには、衝撃波が自由面 3で反射されて戻ることに伴う引張力によっても放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れが生じやすくなることから、放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートがひび割れにより破砕したり、あるいは、ひび割れた部分を小型のブレーカなどの削岩機を用いて破砕することで、コンクリートを効率的に破砕でき、基礎コンクリート 1を効率的に容易に解体できる。一方、溝 2による自由面 3を形成しない場合は、衝撃波は放電用孔 4の周りから外側に広がつて行く過程で徐々に減衰するので、衝撃波によってコンクリートを効率的に破砕できない。尚、放電用電極 70のコネクタ 72から延長される同軸ケーブル 71が接続されるパルスパワー源 80は、基礎コンクリート 1から離れた位置に停車された図示しないトラック等の荷台後部に搭載しておけばよい。

[0022] このように、本最良の形態では、基礎コンクリート 1に自由面 3を形成する溝 2を設け、自由面 3から所定の距離を隔てた箇所に放電用孔 4を形成し、放電用孔 4内での放電による衝撃波によって、放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れ（亀裂)を生じさせることで、広い面積を有する建築物の基礎コンクリート 1のような破砕対象物 60であっても容易に破砕できる。また、放電用孔 4内に電解液 63及び放電用電極 70を設置して放電を行うことで、電解液 63がー部気化することによる圧力によつて破壊力が増し、さらに、電解液 63によりコンクリートへの衝撃波の伝播効率を高めることがでさる。

また、図 2に示すように、破砕対象物としての細長い板状の基礎コンクリート 1の一面としての例えば上面 la側を、自由面 3を形成する溝 2で離隔された複数の領域 R1 , R2, R3, R4に分割し、各領域 Rl, R2, R3, R4内に設けられた放電用孔 4内には、自由面 3として機能する溝 2の内面及び基礎コンクリート 1の側面 lc、 Idに沿って所定の間隔を隔てて複数の放電用孔 4を形成する。これら自由面 3に沿って設ける放電用孔 4は、上述したように基礎コンクリート 1の上面 laにおいて自由面 3から所定の距離を隔てた箇所力基礎コンクリート 1の下面 lbに向力方向に延長するよう形成する。また、各領域 Rl, R2, R3, R4内の中心部にも放電用孔 4を設ける。溝 2や放電用孔 4は基礎コンクリート 1の下面 lbまで延長して、な、所定深さに形成される。各領域 Rl, R2, R3, R4は、下面側がコンクリートにより繋がって固定されているものの、上面 la側の周囲は自由面 3により縁切りされる。よって、各領域 Rl, R2, R3, R 4内の上面 la側において、放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートがコンクリートによって拘束されていない自由面 3のある側に動きやすくなるので、衝撃波によって放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れ (亀裂）が生じやすくなり、さらには、衝撃波が自由面 3で反射されて戻ることに伴う引張力によっても放電用孔 4と自由面 3との間のコンクリートにひび割れが生じやすくなることから、放電用孔 4と自由面 2との間のコンクリートを効率よく容易に破砕することができる。よって、基礎コンクリート 1を各領域 Rl, R2, R3, R4毎に効率よく破砕でき、基礎コンクリート 1の解体作業を効率よく容易に行うことができる。この場合、各領域 Rl, R2, R3, R4毎に、自由面 3に沿って形成された放電用孔 4内での放電力も行うようにしてもよいし、各領域 R 1, R2, R3, R4内の中心部に設けた放電用孔 4内での放電力行うようにしてもよい。自由面 3に沿って形成された放電用孔 4内での放電力行えば、これら放電用孔 4 内での放電による破砕で各領域 Rl, R2, R3, R4の外周側が破砕されて中心部に設けた放電用孔 4の周りに当該中心部の放電用孔 4に近い図外の自由面が形成されるので、中心部に設けた放電用孔 4内での放電による衝撃波で各領域 Rl, R2, R 3, R4の中心部を破砕できる。また、中心部に設けた放電用孔 4内での放電力も行つてもよい。尚、各領域 Rl, R2, R3, R4の中央部に形成した放電用孔 4の周りに自由面 3を形成する複数の孔を設けたり、各領域 Rl, R2, R3, R4の中央部に形成する放電用孔 4の代わりに自由面を形成する孔ゃ溝を形成してもよ!/ヽ。

[0024] なお、図 3に示すように、基礎コンクリート 1が単純な矩形状でなぐ例えば、円弧部 5を有する場合には、上記円弧部 5においては全周囲カッターと呼ばれるような切削機械を用いて円形状で所定の深さに形成された円筒状の溝 6を設け、溝 6の内部または周辺、すなわち、溝 6の近傍に放電用孔 4を設けて、放電用孔 4内での放電を行えば、円弧部 5を効率よく破砕することができる。なお、基礎コンクリート 1が、矩形部や多角形部などを有する場合には、矩形や多角形などをなす溝を設ければよい。図 3においては、溝 2, 6の内面が自由面 3となる。

[0025] なお、上述した最良の形態では、破砕対象物 60を基礎コンクリート 1としたが、本発明はこれに限るものではなぐ広い面積を有する転石や、岩石層のような連続体を破砕する場合にも適用可能である。また、基礎コンクリート 1に形成する溝 2の幅を 0. 4 〜： Lm程度とし、溝 2の壁面から 0. 4〜0. 5m隔てた位置に、約 0. 5mピッチで放電用孔 4を形成する例を示したが、溝 2, 6の幅及び深さや、放電用孔 4の位置及び数量はこれに限るものではなぐ解体する基礎コンクリート 1の強度や厚さに応じて適宜設定される。なお、実際の作業においては、破砕作業を効率的に行うため、放電用孔になりうる複数個の穴を予め形成しておき、破砕の状況に応じて、上記穴のうちの、次の破砕を行うのに適当な穴に放電用電極 70を設置して放電破砕するようにしている。

[0026] 以下、本発明の係る横坑の掘削方法について図 4〜図 8に基づき説明する。なお、各図において、尚、図 13〜図 16の従来例と同一又は相当部分は同一符号を付しその詳説を省略する。図 4、図 5は、本発明に係る横坑の掘削方法の最良の形態を示す図であり、本形態では、まず、横坑の掘削対象部 7の下端側を掘削して芯抜き孔 10を形成する。芯抜き孔 10は地山 8における横坑の掘削対象部 7の表面 9から横坑の掘削進行方向 Xに延長するよう形成される。芯抜き孔 10の内面が、横坑の掘削対象部 7に掘削対象部 7の表面 9から横坑の掘削進行方向 X及びこの掘削進行方向 Xと直交する方向に延長して自由面 3を形成する。すなわち、芯抜き孔 10は、掘削対象部 7において掘削対象部 7の表面 9から掘削進行方向 Xに延長して内面で自由面 3を構成する孔である。芯抜き孔 10は、図外の穿孔機掘削対象部 7の表面 9から掘削進行方向 Xに延長して形成される放電用孔 11は、掘削対象部 7における芯抜き孔 10による自由面 3の外側において、芯抜き孔 10の中心を中心とした円周の軌跡（図 4, 5において 1点鎖線で示す)上に所定の間隔を隔てて複数設けられる。また、放電用孔 11を、掘削対象部 7の表面 9側力掘削進行方向 X側にかけて斜め下方に傾斜させて形成した。即ち、放電用孔 11の延長方向を斜め下方とした。これにより、放電用孔 11の入口から電解液 63が流れ出ないように放電用孔 11の入口周りを封止する作業を省略できるので、作業の簡単化が図れ、作業手間を少なくできる。芯抜き孔 10や放電用孔 11 は、図外の穿孔機で切削する。芯抜き孔 10の形成には、放電用孔 11の形成に用いるドリルより径の大きなドラムドリルなどを用いる。また、横坑の掘削対象部 7の表面 9 力掘削進行方向に延長する小径の孔を複数本密集させて形成した後に、これら孔内で放電用電極を用いた放電を予め行って芯抜き孔 10を形成してもよい。なお、図 4, 5では、掘削対象部 7において芯抜き孔 10の中心を中心とした円周の軌跡上に所定の間隔を隔てて配置された複数の放電用孔 11で構成される孔列の数を第 1の孔列 11A〜第 3の孔列 11Cの三列とした場合を示している。図示しないが、孔列の数 T、孔列間の距離 L、 1つの孔列において隣り合う放電用孔 11, 11間の距離 M、自由面 3とこの自由面 3に近い第 1の孔列を構成する放電用孔 11との間の最短距離 Nなどは、横坑の断面の大きさや掘削対象部 7の岩盤の硬さなどに応じて実験などの経験則で得た値を設定する。例えば、孔列間の距離 Lを 0. 4m〜0. 5mとし、 1つの孔列において隣り合う放電用孔 11, 11間の距離 Mを 0. 3m〜0. 8mとする。放電作業は、芯抜き孔 10の内面により形成された自由面 3に近い位置にある放電用孔 11から行う。例えば、芯抜き孔 10に最も近い放電用孔 11から成る第 1の孔列 1 1Aのうちの最下部の放電用孔 11a内に水などの電解液 63及び放電用電極 70を設ける。即ち、放電用孔 11a内に電解液 63を注入した後に放電用電極 70の放電部 79 を挿入して電解液 63中に放電部 79を浸した状態で、放電用電極 70にパルスパワー源 80からの 8kV〜20kVの高電圧を印加する。放電用孔 11a内に放電用電極 70の放電部 79を挿入した後に放電用孔 11a内に電解液 63を注入して電解液 63で放電部 79が浸された状態で、放電用電極 70にパルスパワー源 80からの 8kV〜20kVの高電圧を印加してもよい。これにより、放電用電極 70の放電部 79で放電を生じ、この放電エネルギーによって衝撃波を発生し、衝撃波で掘削対象部 7を破壊する。この際、放電用電極 70のコネクタ 72の外周にホルダー 31を取付け、このホルダー 31を小型の専用把持装置 32で支持しておくことが好ましい。また、放電用電極 70のケーブル 71が接続されるパルスパワー源 80を小型の専用把持装置 32の荷台後部に搭載しておけば、ケーブル 71を延長する必要がな、ので便利である。

[0028] 本形態では、自由面 3は芯抜き孔 10内の空間と接している芯抜き孔 10の内面により形成され、この自由面 3を形成する孔としての芯抜き孔 10により掘削対象部 2の岩盤が縁切りされる。よって、放電用孔 11aと自由面 3との間の岩盤が岩盤によって拘束されていない芯抜き孔 10のある側に動きやすくなるので、衝撃波によって放電用孔 11aと自由面 3との間の岩盤にひび割れ (亀裂)が生じやすくなり、さらには、衝撃波が自由面 3で反射されて戻ることに伴う引張力によっても放電用孔 11aと自由面 3 との間の岩盤にひび割れが生じやすくなることから、放電用孔 11aと自由面 3との間の岩盤がひび割れにより破砕したり、あるいは、ひび割れた部分を小型のブレーカなどの削岩機を用いて破砕することで、横坑を効率的に掘削できる。一方、自由面 3を形成しない場合には、衝撃波は放電用孔 11の周りから外側に広がって行く過程で徐々に減衰するので、衝撃波によって岩盤を効率的に破砕できない。

[0029] 放電用孔 11a内での放電が終了すると、放電用孔 11aに隣接する第 1の孔列 11A の放電用孔 l ib内に上述したように電解液 63及び放電用電極 70を設け、パルスパヮ一源 80の大容量 (例えば約 500kJ)のコンデンサ 82が充填された時点で、放電用孔 l ib内での放電を行う。このように、円周の軌跡上に配置された第 1の孔列 11Aを構成する放電用孔 11での放電を、放電用孔 11aから順番に円周の軌跡上に配置された放電用孔 11をたどって行って、き、最後に放電用孔 1 lmで放電を行うことにより、図 5 (a)に示すように、芯抜き孔 10と第 1の孔列 11Aとの間の岩盤が破砕されるとともに、第 1の孔列 11Aの外周側の岩盤にもひび割れが発生するので、同図の丸 1 で示す第 1の孔列 11Aと第 2の孔列 11Bとの間の岩盤を、小型のブレーカなどの削岩機を用いて掘削することで、図 5 (b)に示すように、芯抜き孔 10の周縁部を拡大した形の横孔 10Aを掘削することができる。次に、横孔 10Aの外周部に位置する第 2 の孔列 11Bの各放電用孔 11を用いて、上記第 1の孔列 11Aの場合と同様に、最下段の放電用孔 1 Inから順に放電を行わせていく。この場合も、横孔 10Aの内面が自由面 3となるので、放電用孔 11の横孔 10A側の岩盤を効率よく破砕することができるとともに、上記第 2の孔列 11B周囲の岩盤に大きな亀裂を発生させることができる。したがって、図 5 (b)の丸 2で示す横孔 10Aと第 3の孔列 11Cとの間の岩盤を破砕でき、横孔 10Aの周縁部を拡大した形の横孔 10Bを容易に掘削することができる。

最後に、横孔 10Bの外周部に位置する第 3の孔列 11Cについても、上記第 1及び第 2の孔列 11A, 11Bの場合と同様にして放電用孔 11内で放電を行い、図 5 (b)の丸 3で示す横孔 10Bと図 5 (b)の点線 Bで示す横坑の周縁との間の岩盤を掘削できる

[0030] 以後、掘削進行後の掘削対象部 7の表面 9となる切羽面に上述と同様に自由面 3を形成する芯抜き孔 10及び放電用孔 11を形成して衝撃波による破砕作業を行っていくことで、横坑の掘削を効率的に行える。

[0031] 本形態によれば、掘削対象部 7に掘削進行方向 Xに延長する孔である芯抜き孔 10 を形成してこの芯抜き孔 10の内面で自由面 3を構成するとともに掘削対象部 7における当該自由面 3の外側に放電用孔 11を設けて放電用孔 11内で放電を行うこと〖こより、自由面 3を設けない場合に比べて、放電用孔 11の数を少なくでき、放電作業の回数を少なくできて、横坑掘削を効率的に行える。芯抜き孔 10の内面で自由面 3を形成したことで、芯抜き孔の径を大きくすることで自由面 3を大きくできて、自由面 3を有効に活用できるようになるので、横坑掘削を効率的に行える。また、芯抜き孔 10を掘削対象部 7の下端側に形成したので、内面で自由面 3を形成する孔の径を、横孔 10A、 10Bのように掘削対象部 7の下端側から大きくしていくことができて、掘削対象部 7の下端側力も横坑を効率的に掘削できる。また、掘削対象部 7における芯抜き孔 10の中心を中心とした円周の軌跡上に複数の放電用孔 11を所定の間隔を隔てて配置したことにより、芯抜き孔 10の外周側の掘削対象部 7の岩盤を効率的に破砕できる。さらに、自由面 3に近い位置にある放電用孔 11での放電力行うようにしたので、自由面 3と放電用孔 11との間の掘削対象部 7の岩盤にひび割れを多く生じさせることができて、自由面 3と放電用孔 11との間の掘削対象部 7の岩盤を容易に破砕できる。また、芯抜き孔 10を掘削対象部 7の下端側に形成したので、内面で自由面 3を形成する孔の径を、横孔 10A、 10Bのように掘削対象部 7の下端側から大きくしていくことができて、掘削対象部 7の下端側から横坑を効率的に掘削できる。また、掘削対象部 7における芯抜き孔 10の中心を中心とした円周の軌跡上に複数の放電用孔 11 を所定の間隔を隔てて配置したことにより、芯抜き孔 10の外周側の掘削対象部 7の岩盤を効率的に破砕できる。さらに、自由面 3に近い位置にある放電用孔 11での放電力も行うようにしたので、自由面 3と放電用孔 11との間の掘削対象部 7の岩盤にひび割れを多く生じさせることができて、自由面 3と放電用孔 11との間の掘削対象部 7 の岩盤を容易に破砕できる。また、放電用孔 11内に電解液 63及び放電用電極 70を設置して放電を行うことで、電解液 63がー部気化することによる圧力によって破壊力が増し、さらに、電解液 63により掘削対象部 7への衝撃波の伝播効率を高めることができる。

尚、芯抜き孔 10の形成箇所は、掘削対象部 7の下端側に限定されるものではなぐ掘削対象部 7の中央部など他の箇所に設けてもよい。また、掘削対象部 7の岩盤に強度分布がある場合には、比較的強度が低い部分を掘削して芯抜き孔 10を形成し、強度が高い部分を放電破砕によって破砕するようにすれば、横坑を効率よく掘削することができる。

また、上記では、芯抜き孔 10の断面形状を円形とし、放電用孔 11を芯抜き孔 10の中心を中心とした円周の軌跡上に配置したが、芯抜き孔 10の断面形状や、 2つの放電用孔 11, 11の間隔を含む放電用孔 11の配置方法、及び、放電順序等については、横坑の形状や掘削対象部 7の岩盤の強度分布などを知徳することで経験則により適宜決定する。

また、放電用電極 70の支持方法やパルスパワー源 80の設置位置についても、上記例に限定されるものではなぐ現場の状況に応じて適宜工夫するようにすればよいなお、実際の作業においては、破砕作業を効率的に行うため、放電用孔になりうる複数個の穴を予め削孔しておき、破砕の状況に応じて、上記穴のうちの、次の破砕を行うのに適当な穴に放電用電極 70を挿入して放電破砕するようにしている。

上述した横坑の掘削方法における最良の形態では、芯抜き孔 10を形成し、この芯抜き孔 10の内面により自由面 3を形成した力図 6に示すように、横坑の掘削進行方向 Xと掘削進行方向 Xと直交する方向とに延長して掘削対象部 7あるいは掘削対象部 7の一部を区切る溝 30の内面により自由面 3を形成するとともに、この溝 30で区切られた複数の領域 R1〜R8内に放電用孔 11を設けて放電用孔 11内で放電を行うことで、各領域 R1〜R8毎に岩盤を破砕して横坑を掘削してもよい。溝 30は、例えば、横坑掘削対象部 7に表面 9から掘削進行方向 Xに延長する複数の孔が掘削進行方向 Xと直交する方向に互いに繋がれた連続孔により形成すればよい。掘削対象部 7 を区切る溝 30とは、図 6の Bで示す掘削対象部 7における横坑の周縁に沿って形成されて掘削進行方向 Xに延長し、掘削対象部 7全体を区切る溝である。掘削対象部 7 の一部を区切る溝 30とは、掘削対象部 7において掘削進行方向 Xに延長してかつ掘削進行方向 Xと直交する方向に延長して図 6の各領域 R1〜R8を区切る溝である。本形態では、溝 30により掘削対象部 7の複数の領域 R1〜R8相互間で岩盤が縁切りされる。よって、放電用孔 11と自由面 3との間の岩盤が岩盤によって拘束されていない溝 30のある側に動きやすくなるので、衝撃波によって放電用孔 11と自由面 3との間の岩盤にひび割れ (亀裂)が生じやすくなり、さら〖こは、衝撃波が自由面 3で反射されて戻ることに伴う引張力によっても放電用孔 11と自由面 3との間の岩盤にひび割れが生じやすくなることから、放電用孔 11と自由面 3との間の岩盤を効率的に破砕できるので、掘削対象部 7の複数の領域 R1〜R8を領域毎に効率的に破砕でき、横坑を効率的に掘削できる。

なお、溝 30による掘削対象部 7の領域の区切り方や、溝 30で区切られた各領域内に設ける放電用孔 11の配置方法については、上記図 6に示したものに限るものではなぐ横坑の形状や掘削対象部 7の岩盤の強度分布などのより適宜決定すればよい

[0034] さらに、本発明の横坑の掘削方法における他の形態を図 7 ; 8に基づいて説明する。図 7は地山における横坑の掘削対象部に形成した放電用孔及び自由面の配置を掘削対象部の表面力見て示し、図 8は図 7の A— A断面を示す。尚、図 3と同一又は相当部分は同一符号を付して詳説を省略する。

[0035] 図 7 ;図 8に示すように、まず、地山 8における横坑の掘削対象部 7に掘削対象部 7 の表面 9から横坑の掘削進行方向 X及びこの掘削進行方向 Xと直交する方向に延長する自由面 3を形成するとともに掘削進行方向 Xに延長する放電用孔 11を形成する。掘削対象部 7は図 7にお、て想像線（二点鎖線) Bで囲まれた地山 8の内側領域であって、掘削対象部 7の表面 9は、掘削開始の際には地山 8の地肌面に設定される面であり、掘削進行後は切羽面である。切羽とは横坑掘削の最先端箇所である。

[0036] 自由面 3は、横坑掘削対象部 7に表面 9から掘削進行方向 Xに延長する複数の孔 1 2を掘削進行方向 Xと直交する方向に数珠繋ぎのように並べて互いに連続させた溝 1 3、すなわち、連続削孔により形成される溝 13の内面により形成される。孔 12や放電用孔 11は例えば断面円形状の孔である。

[0037] 溝 13による自由面 3を形成する連続削孔は、例えば、本出願人により出願された日本の特許出願である特願 2001— 133097号 (特開 2002— 327589号公報）に記載された図外の切削機械としての穿孔機を用いて形成する。つまり、案内ロッドと先端に岩盤を削る穿孔ビット (切削刃）を有する穿孔ロッドとを備えた穿孔機を用いて連続削孔を形成する。まず、掘削対象部 7における横坑断面の内側に対応する箇所の上方側から穿孔ビットで最初の孔 12a (12)を形成した後、最初の孔 12a内に案内ロッドを挿入して穿孔ビットで最初の孔 12aの下方 (地面 14側）に最初の孔 12aと連続する孔 12b (12)を形成する。つまり、穿孔ロッド及び穿孔ビットを駆動手段で回転及び前後駆動させることで穿孔ビットが回転と打撃とにより地山 8の岩盤を削って孔 12を形成する。穿孔機の穿孔ロッドと案内ロッドとの間には超硬チップが設けられており、上下に並ぶ孔 12aと孔 12bとの間の地山 8は超硬チップにより削られて、この削られた連結孔部分 15により孔 12aと孔 12bの内面同士が繋がる。以後、同様に、下方に向けて順番に孔 12を形成していくことで、掘削対象部 7の上下に位置する複数の孔 12 が連結孔部分 15により数珠繋ぎのように互いに繋がれた連続削孔による溝 13が形成される。この連続削孔による溝 13の内面が自由面 3として機能する。本形態では、自由面 3を形成する連続削孔による複数の孔 12を掘削対象部 7の上方力も下方に向けて順番に形成することにより、穿孔機による穿孔の際に供給される水が上から下に流れて穿孔中の孔内に常に水が満たされるので、穿孔ビットと岩盤との摩擦を低減できる。すなわち、複数の孔 12を掘削対象部 7の上方力も下方に向けて順番に形成する方法は、穿孔機による岩盤切削において穿孔ビットと岩盤との摩擦低減対策として好ましい。

[0038] 放電用孔 11は、上述した穿孔機の案内ロッドを取り外して残った穿孔ロッドの先端の穿孔ビットを駆動して形成したり、専用の穿孔機を用いて形成する。掘削対象部 7 の表面 9の中心側に形成される複数の放電用孔 11は任意の間隔を隔てて形成される。掘削対象部 7の表面 9における周囲側、すなわち、横坑の周縁部（図 7の想像線 B及び地面 14に近い部分）に対応する箇所に沿って形成される複数の放電用孔 11 は上述した任意の間隔より狭い所定の間隔を隔てて形成される。図示しないが、連続削孔による複数の孔 12や放電用孔 11の径 Cや深さ D、掘削対象部 7において形成された互いに平行な連続削孔による溝 13同士間の距離 H、連続削孔による溝 13 の数 T、放電用孔 11の設置間隔ピッチ Ρなどは、横坑断面積、地山 8の岩盤の硬さなどを考慮して設定すればよい。例えば、断面積が 5. 175m²の横坑の場合は、上述した径 Cを 80mm程度、深さ Dを 1. 1〜1. 5m程度、距離 Hを 600mm程度、数 Tを 3 個、ピッチ Pを 45cmに設定する。ピッチ Pは、地山 8の岩盤が柔らかければ大きくし、岩盤が硬ければ小さくする。

[0039] そして、放電用孔 11内に水などの電解液 63及び放電用電極 70を設け、放電により衝撃波を発生し、衝撃波で掘削対象部 7を破壊する。本形態では、自由面 3は連続削孔による溝 13内の空間と接している溝 13の内面により形成され、この自由面 3 を形成する溝 13により掘削対象部 7の岩盤が縁切りされるので、上述したように放電による衝撃波によって上述した原理により放電用孔 11と自由面 3との間の岩盤を破砕でき、横坑を効率的に掘削できる。

[0040] また、本形態では、掘削対象部 7の表面 9の中心に近い部位に形成された放電用孔 11から表面 9の中心より遠、位置の放電用孔 11と!、う順番で放電を行う。すなわち、まず、図 7のように 2つの溝 13 ; 13で挟まれた掘削対象部 7の表面 9の中心に近い部位に形成された放電用孔 11内で放電を行うことで発生させた衝撃波により放電用孔 11と溝 13の自由面 3との間の岩盤を破砕する。これにより、 2つの溝 13 ; 13で挟まれた掘削対象部 7の中央部を破砕できる。この 2つの溝 13 ; 13で挟まれた掘削対象部 7の中央部が破砕されると、 2つの溝 13 ; 13の間に図外の大きな孔が形成されて、溝 13, 13の内面が図外の大きな孔の内面の一部となり、この図外の孔の内面で大きな面積の自由面が形成されることになる。そして、当該図外の孔の周囲にある放電用孔 11内で放電を行って当該放電用孔 11と自由面となる中央の孔の内面との間の岩盤を破砕することにより掘削対象部 7の中央の周囲を徐々に破砕していき、最後に、掘削対象部 7における横坑の周縁部近傍に形成された放電用孔 11内で放電を行って横坑の周縁部の岩盤を破砕することで、掘削対象部 7を掘削できる。このように、掘削対象部 7の表面 9の中心に近い部位に形成された放電用孔 11から表面 9の中心より遠い位置の放電用孔 11という順番で放電を行うようにすることで、横坑掘削対象部 7の中央に図外の大きな孔の内面による自由面を形成でき、この自由面を利用して掘削対象部 7における横坑の周縁部側を効率的に破砕できる。

[0041] 以後、掘削進行後の掘削対象部 7の表面 9となる切羽面に上述と同様に自由面 3 及び放電用孔 11を形成して衝撃波による破砕作業を行っていくことで、横坑の掘削を効率的に行える。

[0042] 本形態によれば、横坑掘削対象部 7に表面 9から掘削進行方向 Xに延長する複数の孔 12を掘削進行方向 Xと直交する方向に数珠繋ぎのように並べて互いに連続させた溝 13、すなわち、連続削孔により形成される溝 13の内面により自由面 3を形成したので、自由面 3を設けない場合に比べて、放電用孔 11の数を少なくできて、放電作業の回数を少なくできて、横坑掘削を効率的に行えるとともに、自由面 3を構成する溝 13を形成する連続削孔による複数の孔 12を 1つずつ形成していくので、自由面 3を構成する連続削孔による溝 13を穿孔機で容易にかつ確実に形成できる。また、小さな径の孔 12を形成していくことで自由面 3を形成できるため小さな径の孔 12を形成可能な小さな穿孔機で自由面 3を形成でき、自由面 3を形成する作業を簡単に行える。

[0043] また、連続削孔による溝 13同士間の距離 H (図示せず)を長く設定した場合や地山 8の岩盤が硬い場合 (圧縮強度が 1000〜4000 (kgZcm²)の硬岩の場合）には、図 7に示すように、 2つの連続削孔による溝 13, 13で形成される自由面 3 ; 3間で挟まれた掘削対象部 7に設ける複数の放電用孔 11を、想像線 Wに示すように自由面 3に沿う方向にぉ、て千鳥状となるよう配置することで、少な、数の放電用孔 11を使用した放電によって、 2つの溝 13, 13で形成される自由面 3 ; 3間で衝撃波をむらなく伝播できることから、自由面 3 ; 3間で挟まれた掘削対象部 7のひび割れ多くでき、自由面 3 ; 3間で挟まれた掘削対象部 7を効率的に破砕できる。一方、 2つの連続削孔による溝 13, 6で形成される自由面 3； 3間で挟まれた掘削対象部 7に設ける複数の放電用孔 11を、自由面 3 ; 3のそれぞれの近くにおいて自由面 3に平行に沿った方向に所定の間隔を隔てて一列状に形成した場合には、二列分の放電用孔 11を設けなくてはならず、図 7のように千鳥状に放電用孔 11を設ける場合と比較して放電用孔 11の数を多くしなければならない。また、自由面 3 ; 3間の中間の位置において自由面 3に沿つた方向に複数の放電用孔 11を適宜間隔を隔てて一直線状に配置する場合は、必然的に放電用孔 11と自由面 3との間の距離が長くなるので、自由面 3 ; 3間で衝撃波をむらなく伝播させることが難しい。本形態において、特に、想像線 Wで繋がれた隣同士の放電用孔 11, 11間の所定の距離 Z (図示せず)を、一方の放電用孔 11での放電による衝撃波で他方の放電用孔 11までひび割れが到達するような所定の距離 Zに設定しておけば、自由面 3 ; 3間で挟まれた掘削対象部 7のひび割れをより多くでき、自由面 3 ; 3間で挟まれた掘削対象部 7をより効率的に破砕できる。上述した所定の距離 Zは実験などによる経験則により得れば良い。連続削孔による溝 13, 13間の距離 Hが短い場合や地山 8の岩盤が柔らかい場合には、溝 13, 13で挟まれた掘削対象部 7の自由面 3 ; 3間の中間の位置において自由面 3に沿った方向に複数の放電用孔 11を適宜間隔を隔てて一直線状に配置すればょ、。

[0044] また、図 8に示すように、自由面 3の掘削進行方向 Xにおける先端 3t (溝 13の底面）と放電用孔 11の掘削進行方向 Xにおける先端 l it (放電用孔 11の底面）とを、掘削進行方向と直交する同一平面 J上に設定する。言い換えれば、掘削進行方向において自由面 3の掘削進行方向における先端 3tと放電用孔 11の掘削進行方向における先端 l itとが横方向に並ぶ位置にくるようにする。実際には、例えば、掘削対象部 7 の表面 9が平坦な面だとすれば、この表面 9と直交する掘削進行方向 Xに向けての孔の深さ Dが同じ深さになるように放電用孔 11と孔 12とを形成すればょ、。このようにすれば、放電用孔 11の先端 l itと自由面 3の先端 3tとの間において衝撃波の伝播が集中しやすくなり、掘削対象部 7を効率的に破砕できるとともに、切羽面を掘削進行方向 Xに対して直交する方向の面に揃えることができ、切羽面への放電用孔 11 ゃ孔 12の形成作業を容易にできる。

また、放電用電極 70の放電部 79を一の放電用孔 11内の任意の位置に設置して放電を行なつた後に当該一の放電用孔 11内に設置する放電用電極 70の放電部 79 の位置を変更して放電を行うようにすれば、 1つの放電用孔 11と自由面 3との間での衝撃波の伝播を多くでき、掘削対象部 7を効率的に破砕でき、効果的である。例えば図 8の想像線で示すように、放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 11の入口（表面 9)に近い位置に設定して 1回目の放電を行う。この場合、表面 9も自由面となり、放電による衝撃波で放電部 79と自由面 3及び表面 9との間の岩盤にひび割れが生じ、放電部 79と自由面 3及び表面 9との間の岩盤が破砕する。そして、図 8の実線で示すように放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 11の先端 1 Itに近、位置まで移動して 2回目の放電を行う。これにより、 1回目の放電で破砕された後の表面 9側の露出面も図外の自由面となり、 2回目の放電による衝撃波で放電部 79と自由面 3及び図外の自由面との間の岩盤にひび割れが生じ、放電部と自由面 3及び図外の自由面との間の岩盤が破砕する。また、例えば 1回目の放電は図 8の実線で示すように放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 11の先端 1 Itに近ヽ位置まで挿入して行ヽ、 2回目の放電は図 8の想像線で示すように放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 11の入口（表面 9)の方向に移動させて力行うようにしても良い。すなわち、一の放電用孔 11内において放電用電極 70の放電部 79の位置を 2箇所以上に設定し、その設定した 2箇所以上の位置で放電を行うようにすることで、 1つの放電用孔 11と自由面 3との間での衝撃波の伝播を多くでき、地山 8の岩盤が硬い場合や、放電用孔 11の設置間隔ピッチ Pを大きくしたような場合でも、掘削対象部 7を効率的に破砕でき、横坑の掘削を効率的に行える。尚、一の放電用孔 11内において放電用電極 70の放電部 79を同じ位置に設定したまま 2回以上放電を行わせてもよい。

本発明の係る立坑の掘削方法について図 9〜図 12に基づき説明する。なお、各図において、尚、図 13〜図 16の従来例と同一又は相当部分は同一符号を付しその詳説を省略する。

図 9、図 10は、本発明に係る立坑の掘削方法の最良の形態を示す図で、本形態では、まず、立坑 20を掘削する際に、掘削予定地の地盤 80Aを横切る掘削対象部 7A の岩盤 81Aの上面 81aまで表面層 82Aを掘削して岩盤 81Aの上面 81aを露出させた後、露出する岩盤 81Aの上面 81aにおける中心から岩盤 81Aを上下に貫通する芯抜き孔 40を図外の機械で形成する。芯抜き孔 40の内面が自由面 3を形成する。芯抜き孔 40の周囲にお、て岩盤 81 Aの上面 8 laから岩盤 81 Aの下面 8 lbに近ヽ位置まで延長する深さの放電用孔 51を図外の機械で複数個形成する。つまり、タレーン 23で放電用電極 70を吊り下げて放電用孔 51内の上下方向における複数の位置に、上から下に順に移動停止させ、移動停止させる毎に放電用電極 70の放電部 7 9での放電により衝撃波を発生させるという作業を、複数の放電用孔 51に対して個々に行うことにより、複数の放電用孔 51の形成の後に放電作業を行って立坑 20の掘削作業を終了できるようにし、図 16に示した技術のように、放電用孔 51pの形成、放電、放電用孔 5 lpの形成というサイクルを繰り返すことなぐ作業の効率ィ匕を図れるようにした。放電作業は、放電用孔 51内に電解液 63を注入し、放電用電極 70の放電部 79が電解液 63中に浸るように放電用電極 70をクレーン 23で吊り下げて放電用電極 70の位置を調整した後に、放電用電極 70に高電圧を印加し、放電部 79での放電で衝撃波を生じさせる。また、岩盤 81Aの破砕後にも電解液 63が放電用孔 51に残存するように、放電用孔 51の底部と岩盤 9の下面 81bとの間に所定厚さの岩盤 81Aを残すとともに、電解液 63としてゲル状の電解液を用いている。複数の放電用孔 51は、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aの上面 81aから見て当該上面 81aの中心を中心とした渦巻の軌跡上において所定の間隔 (例えば 0. 3m〜0. 8m間隔）を隔てて形成される。また、岩盤 81Aを岩盤 81Aの上面 81a側カゝら順に破砕するため、放電用電極 70 のコネクタ 72の外周にホルダー 21を取付け、このホルダー 21を小型クレーン車 22 に搭載したクレーン 23のワイヤ 24にて放電用孔 51内に吊り下げ、放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 51の上部に位置させて放電を行う。このとき、ホルダー 21に第 1の防音シート 25を取付けて放電用電極 70の上部を覆うようにするとともに、ワイヤ 2 4に第 2の防音シート 26を取付け、この防音シート 26により、放電用孔 51の開口部を覆うようにしている。なお、ホルダー 21の上部から引き出された放電用電極 70のケーブル 71は、第 2の防音シート 26をワイヤ 24に保持する保持部材 27から引き出され、クレーン 23の荷台に搭載されたパルスパワー源 80に接続される。

[0047] 本形態では、まず、図 9 (b)、図 10 (a)に示すように、芯抜き孔 40に最も近い位置に形成された放電用孔 51a内に電解液 63を注入した後、クレーン 23で放電用電極 70を吊り下げて、放電用電極 70の放電部 79を放電用孔 5 la内にお、て岩盤 81 A の上面 81a側に近い位置に位置させて、放電用電極 70の放電部 79が電解液 63中に浸された状態として放電用電極 70をその位置で停止させる。そして、放電用電極 70にパルスパワー源 70からの 8kV〜20kVの高電圧を印加する。これにより、放電用電極 70の放電部 79で放電を生じ、この放電エネルギーによって衝撃波を発生する。

[0048] 本形態では、自由面 3は芯抜き孔 40内の空間と接している芯抜き孔 40の内面により形成され、この自由面 3を形成する孔としての芯抜き孔 40により掘削対象部 7Aの岩盤 81Aが縁切りされる。よって、放電用孔 51aと自由面 3との間の岩盤 83が岩盤 8 3によって拘束されていない芯抜き孔 40のある側に動きやすくなるので、衝撃波によつて放電用孔 51aと自由面 3との間の岩盤にひび割れ (亀裂)が生じやすくなり、さらには、衝撃波が自由面 3で反射されて戻ることに伴う引張力によっても放電用孔 51a と自由面 3との間の岩盤 81Aにひび割れが生じやすくなる。また、本形態では、放電用電極 70の放電部 79を、芯抜き孔 40に最も近い位置の放電用孔内において岩盤 81 Aの上面 8 laの近くに位置させて放電したので、岩盤 81 Aの上面 8 laも衝撃波が作用する自由面として機能する。よって、衝撃波によって、放電用電極 70の放電部 7 9と芯抜き孔 40の内面（自由面 3)と放電用孔 5 laの入口近傍に位置する岩盤 81 A の上面 81aとの間の岩盤 81Aにひび割れが生じやすくなる。

[0049] 次に、図 10 (b) , (c)に示すように、クレーン 23を操縦して放電用電極 70を放電用孔 51a内において下方に移動して停止し、そして、放電するという作業を繰り返して、放電用孔 51aの回りの岩盤 81Aに上面 81a側から下面 81b側まで順に衝撃波でひび割れを生じさせていく。

[0050] 放電用孔 51aでの放電破砕が終了すると、放電用孔 51aから放電用電極 70を取出し、そして、放電用孔 51aに隣接する放電用孔 51b内において、上述した放電用孔 51a内で行った放電手順と同じ手順で放電を行う。放電を行う放電用孔 51の順序は、図 9 (b)に示すように、芯抜き孔 40の周囲の近傍から、渦巻の軌跡上に形成された複数の放電用孔 5 (51a, 51b, 51c, · · · · )において内側から外側に向かって順番に行っていく。すなわち、先に放電破砕を行った放電用孔 51に隣接して放電破砕を行えば、衝撃波は以前の放電破砕でできた亀裂と干渉してさらに亀裂が生じるので、掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aを効率よく破砕することができる。

全部の放電用孔 51での放電作業を終了した後、衝撃波によって生じたひび割れ（亀裂）により細力べ小割された岩盤 81Aを小型の削岩機あるいはボーリング機などの掘削機を用いて掘削することにより、立坑 20を容易に掘削することができる。なお、掘削機による掘削は、全ての放電用孔 51での放電破砕が終了した後に行ってもよいし、所定数の放電用孔 51での放電破砕が終了した後に行ってもよいし、 1つ 1つの放電用孔 51での放電作業を終了する毎に行ってもよい。

[0051] このように、本発明に係る立坑の掘削方法の最良の形態では、掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの中心に岩盤 81 Aを上下を貫通する芯抜き孔 40を形成して芯抜き孔 40の内面で形成される自由面 3を設け、芯抜き孔 40の周辺に、岩盤 81 Aの下面 8 lbの近くまで延長する複数の放電用孔 51を設けておいて、放電用電極 70をワイヤ 24で吊り下げて、放電用電極 70を放電用孔 51内の上下の数箇所に移動した後に停止させて当該数箇所で放電を行うようにしたので、放電用電極 51の放電部 79と自由面 3との間の岩盤 81Aに容易にひび割れを生じさせることができて、放電用電極 70の放電部 79と自由面 3との間の岩盤 81Aを容易に破砕できるので、立坑 20を効率的に掘削できる。また、芯抜き孔 40の内面で自由面 3を形成すれば、芯抜き孔 40の径を大きくすることで自由面 3を大きくできて、自由面 3を有効に活用できるようになるので、立坑 20の掘削を効率的に行える。また、放電用孔 51の形成の後に放電作業を行つて立坑 20の掘削作業を終了できるので、作業の効率ィヒが図れ、立坑 20を効率的に掘削できる。また、放電用孔 51内での放電用電極 70による放電を掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの上面 8 laに近、位置力も順に掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの下面 8 lb側に移動して行うようにしたので、岩盤 81Aの上面 81a側から下面 81b側に順番にひび割れを生じさせていくことができる。すなわち、放電用孔 51内の異なる位置で行われる放電により放電用孔 51内の上下方向の小さな範囲においてその範囲の岩盤 81 Aを確実に破砕できるので、放電用孔 51内の上から下にかけて数箇所で行う放電で岩盤 81Aを上下に渡って確実に破砕できる。また、芯抜き孔 40の内面で形成される自由面 3に近い放電用孔 5 laから放電を行うことで、自由面 3を有効に活用でき、岩盤 81 Aを効率的に破砕できる。複数の放電用孔 51を、掘削対象部 7Aの岩盤 81A の上面 81aの中心を中心とした図外の同心円の軌跡上に所定の間隔を隔てて設けるようにすれば、自由面 3に近い放電用孔 5 laから放電を行うことで、自由面 3を有効に活用でき、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aを中央側カゝら効率的に破砕できる。本形態では、複数の放電用孔 51を、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aの上面 81aの中心を中心とした渦巻の軌跡上に所定の間隔を隔てて設けたので、自由面 3に近い放電用孔 51a 力も放電を行うことで、自由面 3を有効に活用でき、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aを中央側から効率的に破砕できるとともに、複数の放電用孔 51を、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aの上面 81aの中心を中心とした同心円の軌跡上に所定の間隔を隔てて設ける場合に比べて放電用孔 51の数を減らすことが、作業効率ィ匕が図れる。さらには、放電用電極 70の上部と放電用孔 51の開口部をそれぞれ防音シート 26で覆うようにしているので、放電破砕時には、放電用電極 70の近傍の岩盤から発生する騒音と、岩盤 9を伝播されてくる騒音とをともに低減することができ、放電破砕時の騒音を大幅に低減することができる。また、放電用孔 51内に電解液 63及び放電用電極 70を設置して放電を行うことで、電解液 63がー部気化することによる圧力によって破壊力が増し、さら〖こ、電解液 63により掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aへの衝撃波の伝播効率を高めることができる。 [0052] また、芯抜き孔 40の形成箇所は、立坑 20の中心部に限定されるものではなぐ他の箇所でもよい。また、岩盤 81Aに強度分布がある場合には、比較的強度が低い部分を掘削して芯抜き孔 40を形成し、強度が高!、部分を放電破砕によって破砕するようにすれば、効率よく立坑 20を掘削することができる。

また、上記例では、芯抜き孔 40の断面形状を円形とし、放電用孔 51を芯抜き孔 40 の中心を中心とした渦巻の軌跡上に配置したが、芯抜き孔 40の断面形状や 2つの放電用孔 51, 51の間隔を含む放電用孔 51の配置方法、及び、放電順序等についても、立坑の径や岩盤 81Aの厚さあるいはその強度分布などのより適宜決定されるものである。

なお、実際の作業においては、破砕作業を効率的に行うため、放電用孔になりうる複数個の穴を予め削孔しておき、破砕の状況に応じて、上記穴のうちの、次の破砕を行うのに適当な穴に放電用電極 70を挿入して放電破砕するようにしている。

[0053] 上述した最良の形態では、芯抜き孔 40を形成し、この芯抜き孔 40の内面により自由面 3を形成した力図 11に示すように、例えば図外のカッターなどの切削機械を用いて掘削対象部 7Aの岩盤 81Aの立坑 20の周縁部となる部分を切削して溝 11Rを形成した後、この溝 11Rで囲まれた岩盤 81Mに放電用孔 51を形成し、この放電用孔 51内に放電用電極 70を挿入して放電させることで、岩盤 81Mを破砕するようにしてもよい。溝 11Rや後述する溝 35は、例えば、掘削対象部 7Aの岩盤 81Mの上面 8 laから岩盤 81Mの下面 81bに向力方向である掘削進行方向に延長する複数の孔が掘削進行方向と直交する方向に互いに繋がれた連続孔により形成すればよい。すなわち、溝 11Rにより、溝 11Rより内側の岩盤 81Mを周囲の岩盤 81Aから切り離すようにすれば、溝 11Rの内面が自由面 3として機能するので、上述したように自由面 3 を利用して立坑 20を効率的に掘削できる。この場合、最良の形態と同じように、複数の放電用孔 51を、掘削対象部 7Aの岩盤 81Mの上面 81aの中心を中心とした渦卷（あるいは同心円）の軌跡上に所定の間隔を隔てて設ける力この例では、掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの立坑 20の周縁部となる部分に形成された溝 11Rによる自由面 3 を利用するので、溝 11R側に形成された自由面 3に近い位置の放電用孔 51から順番に放電を行うことで、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aを掘削対象部 7Aの周囲側（立坑 20の周縁部側）力も破砕できる。

[0054] なお、岩盤 81 Aの強度が高い場合や、立坑 20の断面積が大きい場合には、図 12 に示すように、掘削対象部 7Aの岩盤 81Mを中央側において更に溝 35で複数の領域 (例えば 4つの領域 Rl〜R4)に分割して分割された各領域 Rl〜R4内に複数の放電用孔 51を設ける。この場合、溝 35の内面が自由面 3として機能するので、上述したように自由面 3を利用して、複数の領域 R1〜R4毎に効率的に破砕でき、立坑 2 0を効率的に掘削できる。なお、溝 35による岩盤 81Mの分割方法や、分割された各領域での放電用孔 51の配置方法については、図 12に示したものに限るものではなぐ立坑 20の径後部の形状や岩盤 81Aの強度分布などのより適宜決定すればよい。産業上の利用可能性

[0055] 放電破砕方法において、破砕対象物 60の外面を自由面として利用し、この自由面力所定の距離を隔てた箇所、例えば、破砕対象物において破砕対象物の外面の近傍に放電用孔を設け、この放電用孔内に電解液及び放電用電極を設置して放電を行うことで破砕対処物を破砕することも本発明の範囲である。これによれば、破砕対象物を破砕対象物の外面側カゝら効率よく破砕できる。

[0056] 横坑の掘削方法において、掘削対象部 7に、横坑の掘削進行方向 Xに延長して内面で自由面を形成する芯抜き孔のような孔を複数設け、これら複数の孔を掘削進行方向 Xと直交する方向において所定の間隔を隔てて設ければ、自由面を多くできるので、横抗を効率的に掘削できる。芯抜き孔 10と掘削対象部 7を区切る溝 30の両方、芯抜き孔 10と掘削対象部 7の一部を区切る溝 30の両方、抜き孔 10と掘削対象部 7 を区切る溝 30と掘削対象部 7の一部を区切る溝 30の全てを設けるようにしてもよぐこのようにすれば、自由面 3を多くできて、より効率的に岩盤を破砕できる。

[0057] 上記の横坑の掘削方法では、横坑の掘削対象部 7の表面 9において上下に一直線状に延長するような連続削孔による溝 13を形成した力自由面 3を形成する連続削孔による溝 13は、掘削進行方向 Xに延長する複数の孔 12を掘削進行方向と直交する方向に互いに連続させて形成した溝であればよい。例えば、掘削対象部 7の表面 9において左右に一直線状に延長する連続削孔による溝 13や、表面 9において斜線状や曲線状に延長するような連続削孔による溝 13でも良い。立坑の掘削方法において、芯抜き 40や溝 11R; 35による自由面 3を設けないで、掘削対象部 7Aに岩盤 81の下面 81bの近くまで延長する複数の放電用孔 51を設け、そして、放電用孔 51内に放電用電極 70を吊り込んで放電させることで、岩盤 81A を破砕するようにしてもよい。このようにすれば、放電用孔 51内の任意の位置に放電用電極 70を位置決めして放電させることができるようになり、岩盤 81 Aを効率的に破砕できるので、立坑 20を効率的に掘削できる。また、芯抜き孔 40や溝 11R; 35による自由面 3を設けないで、掘削対象部 7Aに岩盤 81 Aの下面 8 lbの近くまで延長する複数の放電用孔 51を設け、放電用電極 70を吊り下げて、放電用電極 70を放電用孔 51内の上下の数箇所に移動した後に停止させて当該数箇所で放電を行うようにすれば、放電用孔 51の形成の後に放電作業を行って立坑 20の掘削作業を終了できて、作業の効率化が図れ、立坑 20を効率的に掘削できる。一方、図 16の場合、放電破砕により岩盤 81 Aの上面 8 la側力も少しずつ破砕していって、破砕が終了する毎にその時点での岩盤 81 Aの上面 8 laから放電用孔 5 lpを形成して放電用孔 5 lp 内で放電を行なわければならないので、放電用孔 5 lpの形成、放電、放電用孔 51p の形成というサイクルを繰り返して行わなければならず、作業が煩雑となり、立坑 20を効率的に掘削できない。また、例えば、放電用孔 51内での放電用電極 60による放電を掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの上面 8 laに近い位置力も順に掘削対象部 7Aの岩盤 81の下面 8 lb側に移動して行うようにすることで、放電用孔 51内の異なる位置で行われる放電により放電用孔 51内の上下方向の小さな範囲においてその範囲の岩盤 81Aを確実に破砕でき、従って、放電用孔 51内の上から下にかけて数箇所で行う放電で岩盤 81Aを上下に渡って確実に破砕できるので、立坑 20を効率的に掘削できる。尚、この場合、及び、上述した立坑の掘削方法において、放電用孔 51内での放電用電極 70による放電を掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの下面 8 lbに近、位置から順に掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aの上面 8 la側に移動して行うようにしても同様な効果が得られる。また、掘削対象部 7Aの岩盤 81 Aに内面で自由面 3を形成する芯抜き孔のような孔を複数設ければ、自由面を多くできるので、立抗 20を効率的に掘削できる。立坑の掘削方法において、芯抜き孔 40と溝 11Rの両方、芯抜き孔 40と溝 12の両方、芯抜き孔 40と溝 11Rと溝 12の全てを設けるようにしてもよぐこのようにすれば、自由面 3を多くできて、より効率的に岩盤を破砕できる。立坑の掘削方法において、自由面は、掘削対象部 7Aの岩盤 81Aの上面 81aから岩盤 81Aの下面 81bに向力方向とこの方向と直交する方向に延長し、放電用孔 51内での放電による衝撃波で放電用孔 51との間でひび割れを生じさせることの可能な溝などの内面により形成すればよい。

また、放電用電極は、放電部としての放電ギャップの形成された放電用電極であればよぐ例えば、線 (ワイヤ）を切断して放電用ギャップを形成した放電用電極、その他の形態の放電用電極を使用できる。また、放電用電極の放電部を取り囲むカートリッジを設け、カートリッジ内に電解液を充填して放電部を電解液中に浸した状態に封止できる構成の放電用電極を用いれば、放電用孔からの電解液の漏れを防止できる。このようなカートリッジを備えた放電用電極を用いれば、放電用孔 51として、岩盤 8 1Aを上下に貫通する放電用孔を設けて使用してもよい。

ZLLSOO/SOOZdT/lJd SS 8S.S60/S00Z OAV

Claims

請求の範囲

[1] 破砕対象物に放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で破砕対象物を破砕する方法であって、破砕対象物に自由面を設け、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕して破砕対象物を破砕したことを特徴とする放電破砕方法。

[2] 破砕対象物に形成した溝の内面により自由面を形成したことを特徴とする請求項 1 に記載の放電破砕方法。

[3] 破砕対象物の一面側を、自由面を形成する溝で離隔された複数の領域に分割し、各領域内に設けられた放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間を破砕して破砕対象物を各領域毎に破砕したことを特徴とする請求項 2に記載の放電破砕方法。

[4] 破砕対象物に筒状の溝を設け、この溝の近傍に放電用孔を形成したことを特徴とする請求項 2または請求項 3に記載の放電破砕方法。

[5] 横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長する自由面を形成するとともに掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部を破砕して横坑を掘削することを特徴とする横坑の掘削方法。

[6] 掘削対象部に掘削進行方向に延長する孔を形成してこの孔の内面で自由面を構成するとともに掘削対象部における当該自由面の外側に放電用孔を設けて放電用孔内で放電を行うことを特徴とする請求項 5に記載の横坑の掘削方法。

[7] 自由面を形成する孔を掘削対象部の下端側に形成したことを特徴とする請求項 6 に記載の横坑の掘削方法。

[8] 掘削対象部において自由面を形成する孔の中心を中心とした円周の軌跡上に放電用孔を設けたことを特徴とする請求項 6または請求項 7のいずれかに記載の横坑の掘削方法。

[9] 横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長して掘削対象部あるいは掘削対象部の一部を区切る溝の内面により自由面を形成するとともに、この溝で区切られた領域内に放電用孔を設けて放電用孔内で放電を行うことを特徴とする請求項 5に記載の立坑の掘削方法。

[10] 自由面に近い位置にある放電用孔内での放電力行うことを特徴とする請求項 5な V、し請求項 9の、ずれかに記載の横坑の掘削方法。

[11] 放電用孔の延長方向を斜め下方としたことを特徴とする請求項 5ないし請求項 10 の！ヽずれかに記載の横坑の掘削方法。

[12] 横坑の掘削対象部に横坑の掘削進行方向と掘削進行方向と直交する方向とに延長する自由面を形成するとともに掘削進行方向に延長する放電用孔を形成し、放電用孔内に放電用電極を設け、この放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させ、衝撃波で放電用孔と自由面との間の掘削対象部を破砕して横坑を掘削する横坑の掘削方法であって、掘削進行方向に延長する複数の孔を掘削進行方向と直交する方向に互いに連続させて形成した溝の内面により自由面を形成したことを特徴とする横坑の掘削方法。

[13] 自由面で挟まれた掘削対象部に複数の放電用孔を設け、これら複数の放電用孔を自由面に沿う方向において千鳥状となるよう配置したことを特徴とする請求項 12に記載の横坑の掘削方法。

[14] 自由面の掘削進行方向における先端と放電用孔の掘削進行方向における先端とを、掘削進行方向と直交する同一平面上に設定したことを特徴とする請求項 12または請求項 13に記載の横坑の掘削方法。

[15] 放電用電極の放電部を一の放電用孔内の任意の位置に設置して放電を行なった後に当該一の放電用孔内に設置する放電用電極の放電部の位置を変更して放電を行うことを特徴とする請求項 12ないし請求項 14のいずれかに記載の横坑の掘削方法。

[16] 立坑掘削予定地の掘削対象部を横切る岩盤に複数個の放電用孔を削孔し、上記放電用孔内に絶縁体を介して配置された放電用電極を挿入して放電させ、上記放電による衝撃波により上記放電用電極周辺の岩盤を破砕して立坑を掘削する方法であって、上記岩盤に、上記岩盤の下面側近傍まで延長する深さの放電用孔を形成し、上記放電用孔内に上記放電用電極を吊り込んで放電させて、上記岩盤を破砕するようにしたことを特徴とする立坑の掘削方法。

[17] 掘削対象部に立坑を形成するための複数の放電用孔が当該立坑を形成するのに十分な深さに形成され、放電用電極を吊り下げて放電用孔内の上下方向における複数の位置に、上から下に順に移動停止させ、移動停止させる毎に放電用電極の放電部での放電により衝撃波を発生させるという作業を、複数の放電用孔に対して行うことにより立坑を掘削したことを特徴とする立坑の掘削方法。

[18] 掘削対象部に、掘削対象部の岩盤の上面力岩盤の下面に向力方向に延長する自由面を形成し、放電用孔内での放電による衝撃波で放電用孔と自由面との間の岩盤を破砕したことを特徴とする請求項 16または請求項 17に記載の立坑の掘削方法。

[19] 自由面を、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長する孔の内面により形成したことを特徴とする請求項 18に記載の立坑の掘削方法。

[20] 自由面を、掘削対象部の岩盤における立坑の周縁部に相当する部位に沿って延長するとともに掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向に延長して掘削対象部の岩盤と掘削対象部の外側の岩盤とを区切る溝の内面により形成したことを特徴とする請求項 18または請求項 19に記載の立坑の掘削方法。

[21] 自由面を、掘削対象部の岩盤の上面から岩盤の下面に向力う方向とこの方向と直交する方向とに延長して掘削対象部の岩盤を複数の領域に区切る溝の内面により形成したことを特徴とする請求項 18ないし請求項 20のいずれかに記載の立坑の掘削方法。

[22] 自由面に近い放電用孔から放電用孔内での放電を行うことを特徴とする請求項 18 ないし請求項 21のいずれかに記載の立坑の掘削方法。

[23] 複数の放電用孔を、掘削対象部の岩盤の上面の中心を中心とした渦巻の軌跡上あるいは同心円の軌跡上に設けたことを特徴とする請求項 22に記載の立坑の掘削方法。

[24] 放電用電極の上部に防音シートを設けるとともに、放電用電極を吊り下げる線材に放電用孔の開口部を覆う防音シートを取付けたことを特徴とする請求項 16ないし請求項 23の、ずれかに記載の立坑の掘削方法。