JP2010065398A - 割岩装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削装置による削孔後の孔内へのセリ矢の挿入及び割岩作業の間の準備工程を省略できるようにし、連続作業がおこなえるようにして割岩効率を高める。
【解決手段】掘削装置１を切羽前面に設置し、前進させながら先拡がりテーパー１５有するシャンクロッド１３に取り付けられたビット１４によって切羽面を穿孔して孔を形成すると共にセリ矢を穿孔内に挿入する。セリ矢押さえ装置３によってセリ矢が削孔から抜け出すのを阻止しながら掘削装置を後退させ、シャンクロッド１３のテーパーによってセリ矢４を拡径し、岩盤に亀裂を発生させる。
【選択図】図４

Description

この発明は、岩盤、転石、コンクリート等を掘削装置で穿孔し、穿孔内にセリ矢を挿入し、拡径して岩盤等に亀裂を発生させる割岩装置に関する。

硬質の岩盤を掘削する方法として、岩盤にドリルで複数の孔を穿孔し、これらの孔内にダイナマイトを装填して爆発させ、岩盤を破砕する発破工法が知られている。
発破工法はダイナマイトの爆発に伴う破砕岩の飛散、更には振動や騒音が伴ない、発破時には作業員が退避して作業を中断しなければならず、作業効率が低かった。そこで、ダイナマイトを使用せずに岩盤に形成した削孔内に静圧力を利用してセリ矢を押し込んで拡張し、岩盤に亀裂を生じさせる割岩装置が提案されている。
セリ矢は、２個の内面が先細りの円弧テーパーであるスラスト部材を向かい合せ、テーパー部にウェッジを油圧等で押し込んでスラスト部材を拡張させることによって岩盤に亀裂を生じさせるものである。

セリ矢を使用して岩盤に亀裂を入れる場合、図５に示すように、ハンマードリル等の掘削装置１を使用して岩盤に穿孔し、ドリルのビット１４を孔から抜き出し、セリ矢４を作動させるための油圧装置３を掘削装置のガイドフレーム５に固定し、油圧装置３によって楔４０を押し込んでセリ矢４を拡径し、岩盤に亀裂を生じさせている。
特許第２７８１６１２号公報 特許第２８７６１００号公報

セリ矢を使用して岩盤に亀裂を入れる場合、穿孔工程とセリ矢を穿孔内に押し込む工程の間に、穿孔装置のビットを穿孔から抜き出し、更に、ビットをロッドから外してセリ矢を拡径させるための油圧装置を掘削装置のガイドフレームに設置しなければならず、穿孔工程から割岩工程に移行するのに時間を要するので作業効率が低かった。
そこで、本願発明は、穿孔完了後の穿孔へのセリ矢の挿入及び割岩作業の間の準備工程を省略し、作業を連続しておこなえるようにして割岩効率を高めようとするものである。

掘削装置のドリルロッドに同軸にセリ矢がドリルロッド軸方向に移動自在に設けてあり、セリ矢押さえ装置がドリルロッドに設けてあり、ドリルロッド先端に先拡がりのテーパーを有するシャンクロッドが取り付けてあり、シャンクロッドの先端にはビットが固定してあることによって、穿孔工程と同時またはビットを穿孔から引き抜くことなくセリ矢を穿孔内に挿入し、割岩効率を向上させたものである。

掘削装置による穿孔と同時にセリ矢を穿孔内に挿入することができ、セリ矢をセリ矢押さえ装置によって穿孔から抜け出すのを阻止しながらテーバーを有するシャンクロッドを後退させるという一連の工程によってセリ矢を拡径させることができるので岩盤に亀裂を効率よく生成することができ、割岩作業を短時間でおこなうことができる。

図１は割岩装置の全体を示すものであって、掘削装置１の駆動部１０にはスイベル（図示しない）を介してドリルロッド１２が連結されている。ドリルロッド１２の先端にはビット１４が端部に装着されたシャンクロッド１３が接続されており、シャンクロッド１３には先拡がりのテーパー１５が形成してある。
ドリルロッド１２にはセリ矢４が被せてあり同軸に設けてある。セリ矢４の中空部にドリルロッドが通してあり、セリ矢４はドリルロッド１２の軸方向に移動可能である。セリ矢４の基部側にはセリ矢押さえ装置３が設けてある。このセリ矢押さえ装置３は、ビットで形成した穿孔に挿入したセリ矢４が、拡径動作の際に穴から抜け出さないようにセリ矢４を押さえるためのものである。
セリ矢押さえ装置３は、ドリルロッド１２を通すための穴が形成されてドリルロッド１２の回転・振動を許容するストッパー２とこのストッパーに固定してあるセンターホールジャッキ３１からなるものである。

図２は、セリ矢押さえ装置３のセンターホールジャッキを標準ジャッキに代えたものであり、ドリルロッド１２を通す穴を中心に有するホルダー２０に２個の標準的なジャッキ３１が対称に配置して固定してあり、ジャッキ３１のピストン３０側には中心にドリルロッド１２を通す穴が設けてあるジャッキ受け２１が設けてあり、ジャッキ３１、３１が同期してジャッキ受け２１を前方に押すようになっている。ドライブロッド１２は、ホルダー２０及びジャッキ受け２１の穴に挿通されており、ジャッキ３１に邪魔されることなく回転・振動しての穿孔作業をおこなうことができる。
ジャッキ受け２１の前方には押圧具３２が設けてあり、ピストン３０が伸長して押圧具３１を押し、押圧具３２がセリ矢４の端部に当たってピストン３０の押圧力をセリ矢４に伝達する。

シャンクロッド１３には、先拡がりのテーパー１５が形成してある。セリ矢４は、図３に示すように、分割された円筒部材であり、内面が先拡がりのテーパー面としてあり、円筒形状を保持するため外周面に形成された溝４１にゴム板製のリング４２が嵌めこんで円筒形を保持するようにしてある。セリ矢４の基部側にはピストン３０に連結してある押圧具３２が当接し、ジャッキの押圧力がセリ矢４に伝達される。図３（１）はセリ矢押さえ装置のジャッキ３１のピストン３０が縮小してシリンダ内にある状態を示し、図３（２）はピストンを伸長させた状態であり、セリ矢４が前方に押し出されてシャンク１３前方に移動した状態を示す。

本発明の割岩装置を使用した割岩の手順は、図４に示すように、（１）掘削装置１を切羽前面に設置し、ガイドフレーム５に搭載された駆動部１０を前進させてビット１４を切羽に近接させる。（２）先拡がりテーパー１５を有するシャンクロッド１３に取り付けられたビット１４によって切羽面を穿孔して孔を形成すると共にセリ矢４を穿孔内に挿入していく。

（３）セリ矢の拡径方向と亀裂Ｃが生成される方向は、図５に示すようにセリ矢４の拡径方向と直角方向に生成されるので、セリ矢４の拡径方向を、ボーリングロッド１２を緩やかに回転させて亀裂を生成させる予定方向と直角に調整する。
セリ矢押さえ装置３のジャッキ３１のピストン３０を伸張させながら駆動部１０を後退させ、セリ矢４が削孔から抜け出すのを阻止する。セリ矢４はシャンクロッドの１３テーパー１５によって拡径して予定された方向に亀裂を発生させる。
ジャッキ３１の作動を停止し、ビット１４を削孔から抜き出し、次の穿孔及び割岩作業を繰り返すことによって、切羽全面を崩壊させる。

図４に示した割岩工程においては、削孔と同時にセリ矢４を削孔に挿入していたが、削孔完了後にセリ矢４を削孔内に挿入してもよい。

以上のように、穿孔と割岩を一連の工程として施工することができるので、効率よく岩盤に亀裂を生じさせることができ、トンネル工事等を効率よくおこなうことが可能である。

本発明の割岩装置の正面図。 本発明の割岩装置の他の実施例の正面図。 セリ矢の詳細正面図。 本発明の割岩装置を使用した穿孔・割岩の工程図。 セリ矢の拡径方向と亀裂生成方向の説明図。 従来の割岩工程図。

符号の説明

１ 掘削装置
１０ ドリル駆動部
１２ ドリルロッド
１３ シャンクロッド
１４ ビット
２ ストッパー
３ セリ矢押さえ装置
３０ ピストン
３１ ジャッキ
４ セリ矢

Claims (5)

1. 掘削装置のドリルロッドに同軸にセリ矢がドリルロッド軸方向に移動自在に設けてあり、セリ矢押さえ装置がドリルロッドに設けてあり、ドリルロッド先端に先拡がりのテーパーを有するシャンクロッドが取り付けてあり、シャンクロッドの先端にはビットが固定してある割岩装置。
2. 請求項１において、セリ矢押さえ装置がジャッキである割岩装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の割岩装置を使用して割岩する方法であって、セリ矢を掘削装置で穿孔して形成した孔内にセリ矢を挿入し、セリ矢押さえ装置によってセリ矢の移動を阻止しながらシャンクロッドを後退させ、セリ矢を拡径させて亀裂を発生させる割岩方法。
4. 請求項１または請求項２に記載の割岩装置を使用して割岩する方法であって、掘削装置による穿孔と同時にセリ矢を孔内に挿入し、セリ矢押さえ装置によってセリ矢の移動を阻止しながらシャンクロッドを後退させ、セリ矢を拡径させて亀裂を発生させる割岩方法。
5. 請求項３または４の割岩方法において、セリ矢の拡径方向を亀裂を発生させる方向と直角にする割岩方法。

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