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JP4068439B2 - 掘削土砂移送装置 - Google Patents

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JP4068439B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル施工において掘削した土砂を坑口側に移送するための掘削土砂移送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
トンネル施工においては、掘削された土砂をベルトコンベア装置を用いて坑口側に移送する場合、ベルトコンベア装置として、掘削先端部位側の掘削作業が進むにつれてベルトコンベアの土砂移送長さを伸ばすことができる特殊な構造のベルトコンベア装置を使用することが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル施工においては、掘削先端部位側の掘削作業が進むにつれてその分坑口側の施工も進める。即ち、掘削先端部位側の掘削作業とともに坑口側もコンクリートが打設されていくのでダンプトラックなどの土砂運搬車も掘削進行方向側に進めるようになる。しかし、従来のベルトコンベア装置は、掘削先端部位側の掘削作業が進むにつれて掘削先端部位側のベルトコンベアの長さを伸ばすだけで、坑口側の位置はそのまま動かない。従って、掘削先端部位側の掘削作業が進むにつれてトラックなどの土砂運搬車も掘削進行方向側に進めるようになって、その分、坑口側のベルトコンベアの部分が不要になるにも拘わらず、従来のベルトコンベア装置では不要なベルトコンベアの部分が坑口側に設置されたままとなるので無駄であった。このため、ベルトコンベア装置のコストが高くなるという課題があった。また、上記従来のベルトコンベア装置は、掘削先端部位側のベルトコンベアの長さを伸ばして設定する作業も大変であるという課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
発明の掘削土砂移送装置は、土砂を坑口側に移送するために掘削先端部位側から坑口方向に延長するように設けられる土砂移送長が所定長さのベルトコンベア装置と、掘削先端部位側から坑口側に延長するように複数の単位レール材が連結されてトンネル孔内に吊り下げられて成る吊りレールと、この吊りレールを介して移動可能な移動体を上部に備えるとともにこの吊りレールにベルトコンベア装置を吊り下げるための複数のベルトコンベア吊り下げ部材と、この複数のベルトコンベア吊り下げ部材の上部側を連結する牽引用連結部材と、掘削先端部位側の掘削が進行した後に坑口側より取外した任意の数の単位レールを吊りレールの掘削先端部位側に継ぎ足すように連結して成る移動作業用吊りレールと、掘削先端部位側のベルトコンベア吊り下げ部材を掘削進行方向に牽引することにより、このベルトコンベア吊り下げ部材及び後続のベルトコンベア吊り下げ部材の移動体を移動作業用吊りレールを介して掘削進行方向に移動させ、かつ複数のベルトコンベア吊り下げ部材で吊り下げられたベルトコンベア装置を掘削進行方向側に移動させる牽引手段とを備えたことを特徴とする。
単位レール材をトンネル孔内に吊り下げるレール吊り下げ部材を備え、これらレール吊り下げ部材は、吊り下げ長さを調整するための長さ調整手段を備えることも特徴とする。
単位レール材は、垂直板とこの垂直板の上下に設けられた上下水平板とを備えた断面I字状の長尺棒材で構成され、レール吊り下げ部材は、トンネル孔内上面より吊られて下端側に設けられた係止部材で上水平板の下面を係止することにより単位レール材を吊り下げた状態に支持し、ベルトコンベア吊り下げ部材は、上部に、垂直板を挟むように配置されて下水平板の上面を移動可能でかつベルトコンベア装置の重量を下水平板の上面で受けさせる係止部材として機能する移動体としての回転可能な車輪を備えたことも特徴とする。
牽引手段は、移動作業用吊りレールを反力受けとして利用する牽引装置であることも特徴とする。
ベルトコンベア装置は坑口側に位置する末端側にベルトコンベア駆動制御装置を備え、このベルトコンベア駆動制御装置は、トンネル孔内に設置される土砂積み込み機の制御装置と通信線又は無線により接続され、ベルトコンベア駆動制御装置を介してコンベア停止を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置は、土砂積み込み機の制御装置に停止信号を送って土砂積み込み機を停止させ、また、土砂積み込み機の制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機に設けられたランプ等の表示手段に積み込み中止を示す表示を行なわせるとともに、ベルトコンベア駆動制御装置を介してコンベア起動を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置は、土砂積み込み機の制御装置に起動信号を送って土砂積み込み機を起動させ、また、土砂積み込み機の制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機に設けられたランプ等の表示手段に積み込み許可を示す表示を行なわせることも特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態による掘削土砂移送装置を用いて施工作業を行なっている施工トンネル内の様子を示す図である。
トンネル掘削施工において、崩れやすい地盤の場合には掘削先端部位Xにおける切羽Yを自立させるために、トンネル掘削作業を数段階に分けて行なっていく方法(「上半工法」という)がある。図1ではこの上半工法による施工を示している。即ち、切羽Yの面積を大きくとると切羽Yが崩れやすいため切羽Yの面積を小さくして掘削する。例えば、まず、切羽Yの面積を上半円面積に保って掘削機等で掘削していき(即ち、A−A断面は図2(a)に示すように上半円の孔である)、その後、断面上半円に掘削された孔の下側を油圧ショベルS等で掘削し(即ち、B−B断面は図2(b)に示すように上半円に加えて下半円の一部が加えられた孔である)、さらに、孔の下側を掘削してコンクリートCを打設する(即ち、C−C断面は図2(c)に示すように下側にコンクリートが打設された孔となる)。尚、図1において掘削先端部位X側が示されている上図の右側は坑口Z側が示されている下図の左側と繋がる。
【0006】
図1において、1はベルトコンベア装置であり、これは、掘削先端部位X側から坑口Z方向に延長するように設置されるもので、土砂移送長さが例えば200mに設定され、掘削先端部位X側に設置される土砂積み込み機A及び掘削中間部位XAに設置される土砂積み込み機Bに積み込まれる土砂を坑口Z側のダンプトラックDの位置まで搬送するものである。
【0007】
ベルトコンベア装置1は、支持手段2で吊り下げられた状態に支持される。
上記支持手段2は、図1,3に示すように、複数の単位レール材30と、この単位レール材30をトンネル孔内上面100より吊り下げた状態に支持する複数のレール吊り下げ部材4と、複数の単位レール材30が連結されて複数のレール吊り下げ部材4で吊り下げられて成る吊りレール3と、上部に移動体としての車輪50を有し、この車輪50を介してベルトコンベア装置1を移動可能なように吊りレール3より吊り下げた状態に支持する複数のベルトコンベア吊り下げ部材5とで構成される。
【0008】
例えば、単位レール材30の長さaは2m、これに合せてレール吊り下げ部材4の取付ピッチ間隔もほぼ2mピッチ間隔とし、また、ベルトコンベア吊り下げ部材5の取付ピッチ間隔bは5mとする。
また、上記吊りレール3は、ベルトコンベア装置1の土砂移送長さに対応した長さに設定される。
また、各ベルトコンベア吊り下げ部材5の上部側はそれぞれ牽引用連結部材60を介して連結される。
【0009】
図4は図3におけるレール吊り下げ部材4、単位レール材30、ベルトコンベア吊り下げ部材5の拡大図、図5は図3のD−D断面を拡大した図である。
図4,5に示すように、単位レール材30は、垂直板30aとこの垂直板30aの上下に設けられた上下水平板30b,30cとを備えて成る断面I字状の長尺部材が用いられる。
【0010】
レール吊り下げ部材4は、トンネル孔内上面100に施工された支保工400に設けられたブラケット401に取付けられる鎖41と下部側には設けられる鎖42とが長さ調整手段としてのターンバックル43を介して接続されていて、鎖42の下端側には単位レール材30の上水平板30bの下面30dに係止する把持係止部材44を有する。尚、把持係止部材44における爪部45の上側には、単位レール材30を幅広に受けることができるように幅広受け部46が設けられ、これにより単位レール材30を安定に受けて吊り下げることができるようになっている。
また、各単位レール材30は各レール吊り下げ部材4によりトンネル孔内上面100に吊り下げられ、各単位レール材30の吊り下げ高さがターンバックル43で調整されて連結ブラケット47を介してボルト48,ナット等で連結され、これにより、掘削先端部位X側から坑口Z方向に水平に延長する吊りレール3が形成される。つまり、ターンバックル43により吊りレール3を水平に調整する作業が容易になる。
【0011】
ベルトコンベア吊り下げ部材5は、上部側に、単位レール材30の垂直板30aを挟むように配置されて下水平板30cの上面30eを移動可能でかつベルトコンベア装置1の重量を下水平板30cの上面30eで受けさせる係止部材として機能する移動体としての回転可能な車輪50を有するとともに、下部側に、ベルトコンベア装置1を吊るための鎖51を2本有するものである。尚、車輪50は、垂直板30aを挟んで両側に2個ずつ設けられる。上記各鎖51の上端51t,51tは、牽引用連結部材60が連結される連結プレート52の両側に設けられたブラケット53,53に取付けらている。車輪50は車輪保持プレート70により回転可能なように取付けられている。この車輪保持プレート70は、一側にボルト71を有し、他側に車輪軸(図示せず)が設けられたものであり、車輪連結プレート80にボルト71がナット72で固定され、車輪軸を車輪50の軸孔(図示せず)に遊嵌させることにより、車輪50が回転可能なように取付けられている。上記垂直板30aを挟むように車輪50が取付けられて対向する車輪連結プレート80,80の間隔は、間隔保持パッキン材81,81で決められており、これにより、車輪連結プレート80,80が平行に対向するよう固定され、車輪50が下水平板30cの上面30eに正確に載置されるように構成されている。即ち、間隔保持パッキン材81,81及び連結プレート52を貫通して車輪連結プレート80の外側に突出するボルト材82の両側をナット83,83を用いて車輪連結プレート80,80に固定することで、車輪連結プレート80,80は平行に対向する状態で連結プレート52に連結されている。このベルトコンベア吊り下げ部材5は、上述したように吊りレール3に対して例えば5m間隔で取付けられ、各ベルトコンベア吊り下げ部材5の連結プレート52は牽引用連結部材60により連結される。
【0012】
ベルトコンベア装置1は、上送りローラ部11と、下送りローラ部12とを備える。上送りローラ部11は、ベルト10の断面が凹状態になるように3本のローラ11a,11b,11cが配置されて成る。下送りローラ部12は1本のローラ12aが水平に配置されて成る。
下送りローラ部12のローラ12aの取付土台12Aは、ベルトコンベア装置1の土砂移送方向に対して所定の間隔で配置されるが、各取付土台12Aの側部が側部連結板13,13で連結されて各取付土台12Aの配置間隔が所定の間隔に維持されている。この取付土台12Aの位置における側部連結板13,13から下方に支持部材14,14を延長させ、これら支持部材14,14によりローラ12aが回転自在に支持されている。上記側部連結板13,13の上部側には、各取付土台12Aの配置間隔より狭い配置間隔で上送りローラ支持土台11Aが取付けられる。これら各ローラ支持土台11Aより設けられる支持部材11Bにより各ローラ11a,11b,11cが回転可能に支持されている。尚、上送りローラ部11により送られるベルト10には土砂重量が加わるので上送りローラ支持土台11Aの配置間隔を狭くして土砂重量を支えるようにしている。また、ベルトコンベア吊り下げ部材5の鎖51,51の下端51e,51eは、側部連結板13,13に設けられたブラケット15,15に取付けられている。
【0013】
次に、ベルトコンベア装置1の移動方法を説明する。掘削先端部位X側の掘削が進行したら、ベルトコンベア装置1の末端1B側から単位レール材30、レール吊り下げ部材4を任意の数だけ取外して、ベルトコンベア装置1の先端側に運ぶ(例えば、図1に示す様に、3つの単位レール材30及びレール吊り下げ部材4を取外して運ぶ、また、これらに関連していたベルトコンベア吊り下げ部材5も取外す)。そして、運んできたレール吊り下げ部材4を図6に示すようにベルトコンベア装置1の先端1A側のトンネル孔内上面100に吊り下げて単位レール材30を取付け、単位レール材30同士を連結ブラケット47を介して連結することにより、移動作業用吊りレール3Aを形成する。即ち、吊りレール3の先端側3tに任意の数の単位レール材30を継ぎ足していって移動作業用吊りレール3Aを形成する。
そして、この移動作業用吊りレール3Aの先端3At側に固定具90を介して固定側シーブブロック91を取付け、ベルトコンベア吊り下げ部材5の近くにウインチ装置93を内蔵した移動側シーブブロック92を取付ける。この移動側シーブブロック92は、上部の可動部94に、コンベア吊り下げ部材5と同様な車輪95を有し、この車輪95を移動作業用吊りレール3Aの下水平板30cの上面30eに載せて、可動部94とベルトコンベア吊り下げ部材5の連結プレート52とを牽引用連結部材61で連結することにより取付けられる。そして、ワイヤーロープ96の一端96aを固定側シーブブロック91の巻枠の中心軸に固定してワイヤーロープ96を各シーブブロック91,92間に複数回巻き渡して他端96bをウインチ装置93に固定する。この状態で、ウインチ装置93を駆動させることで、移動側シーブブロック92の可動部94の車輪95が移動作業用吊りレール3Aを介して掘削進行方向に移動し、牽引用連結部材61で連結されたベルトコンベア吊り下げ部材5及び牽引用連結部材60で連結された後続のベルトコンベア吊り下げ部材5の車輪50が移動作業用吊りレール3Aを介して掘削進行方向に移動するので、これらベルトコンベア吊り下げ部材5で吊り下げられているベルトコンベア装置1も掘削進行方向に移動する。即ち、移動作業用吊りレール3Aを反力受けとして利用する各シーブブロック91,92及びウインチ装置93から成る牽引装置を用いることでベルトコンベア装置1を掘削進行方向に移動させる。
以後、掘削が進行するたびに、上記と同様に、ベルトコンベア装置1の末端側の単位レール材30を取外して、吊りレール3の先端3t側に継ぎ足していって移動作業用吊りレール3Aを形成し、牽引装置でベルトコンベア吊り下げ部材5を牽引してベルトコンベア装置1を掘削進行方向に移動させる。
【0014】
以上により、土砂移送長さを変更しない安価なベルトコンベア装置1を用いることができ、この安価なベルトコンベア装置1を掘削進行方向側に簡単に移動できる。また、移動作業用吊りレール3Aを簡単に形成できるので、移動作業時の設定作業も容易に行なえる。
尚、図6において、99はベルトコンベア装置1のベルト10上に土砂を投入するための投入ホッパである。
【0015】
尚、単位レール材30、レール吊り下げ部材4は数個余分に用意しておいて、最初だけはこの余分に用意しておいた単位レール材30、レール吊り下げ部材4を用いて移動作業用吊りレール3Aを形成するようにしてベルトコンベア装置1を移動し、移動後は、移動後のベルトコンベア装置1の末端側において不要となった単位レール材30、レール吊り下げ部材4を取外して、次の移動作業に用いるようにしてもよい。この場合、移動後のベルトコンベア装置1の末端側にベルトコンベア吊り下げ部材5を取付けて移動後のベルトコンベア装置1の末端側を吊りレール3に吊り下げる作業を不要とできる。
【0016】
また、ベルトコンベア装置1の末端1B側には、ベルトコンベア駆動制御装置110が設けられている。このベルトコンベア駆動制御装置110は、土砂積み込み機Aの制御装置及び土砂積み込み機Bの制御装置と通信線又は無線により接続されており、ダンプトラックDの運転手がベルトコンベア駆動制御装置110を介してコンベア停止を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置110は、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bの制御装置に停止信号を送ってこれらを停止させ、また、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bの制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bに設けられたランプ等の表示手段に積み込み中止を示す表示を行なわせる。また、ダンプトラックDの運転手がベルトコンベア駆動制御装置110を介してコンベア起動を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置110は、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bの制御装置に起動信号を送ってこれらを起動させ、また、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bの制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機A及び土砂積み込み機Bに設けられたランプ等の表示手段に積み込み許可を示す表示を行なわせる。以上により、ダンプトラックDの積み込み量が規定量となった時にベルトコンベア装置1,土砂積み込み機A,土砂積み込み機Bを連動して停止させることができるとともに、積み込み作業者(油圧ショベルSの運転手や、土砂積み込み機Aの近辺で作業する図示しないブルドーザの運転手等)に積み込み作業の中止を促すことができ、また、空のダンプトラックDを設置したときに、ベルトコンベア装置1,土砂積み込み機A,土砂積み込み機Bを連動して起動させることができるとともに、積み込み作業者に積み込み作業の開始を促すことができる。
【0017】
尚、本発明は、上半円工法以外のトンネル掘削施工作業にも適用できる。また、車輪以外の移動体を用いてもよく、ウインチ等以外の牽引手段を用いてもよい。また、レール吊り下げ部材4、単位レール材30、ベルトコンベア吊り下げ部材5の形態は上述した形態以外のものを用いてもよい。
【0018】
【発明の効果】
請求項1の掘削土砂移送装置によれば、ベルトコンベアの土砂移送長さを伸ばすことができる特殊な構造で高価な従来のベルトコンベア装置に比べて、土砂移送長さを変更しない安価なベルトコンベア装置を用いて、ベルトコンベア装置を掘削進行方向側に簡単に移動できるようになる。また、移動作業用吊りレールを簡単に形成できるので、従来に比べて移動作業時の設定作業が容易になる
求項によれば、長さ調整手段を有するレール吊り下げ部材を備えたので、吊りレールを水平に設定するための調整作業を容易に行なえる。
請求項によれば、単位レール材として、垂直板とこの垂直板の上下に設けられた上下水平板とを備えた断面I字状の長尺棒材を用い、レール吊り下げ部材で上水平板の下面を係止して単位レール材を吊り下げ、上部に、垂直板を挟むように配置されて下水平板の上面を移動可能で、かつ、ベルトコンベア装置の重量を下水平板の上面で受けさせる係止部材として機能する移動体としての回転可能な車輪を備えたベルトコンベア吊り下げ部材を用いたので、吊り作業を容易に行なえ、また、移動作業用吊りレールの形成作業も容易に行なえるようになる。
請求項によれば、移動作業用吊りレールを反力受けとして利用する牽引装置を用いたので、牽引装置を小型化でき、かつ、容易に牽引できる。
請求項によれば、ベルトコンベア装置と土砂積み込み機を連動して起動・停止させることができるとともに、積み込み作業者に積み込み作業の中止・開始を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態による掘削土砂移送装置を用いて施工作業を行なっている施工トンネル内の様子を示す図。
【図2】 (a)は図1のA−A断面図、(b)は図1のB−B断面図、(c)は図1のC−C断面図。
【図3】 図1の一部拡大図。
【図4】 図3におけるレール吊り下げ部材、単位レール材、ベルトコンベア吊り下げ部材の拡大図。
【図5】 図3のD−D断面を拡大した図。
【図6】 移動作業時の設定を説明するための図。
【符号の説明】
1 ベルトコンベア装置、2 支持手段、3 吊りレール、3A 移動作業用吊りレール、4 レール吊り下げ部材、5 ベルトコンベア吊り下げ部材、
30 単位レール材、30a 垂直板、30b 上水平板、30c 下水平板、30d 上水平板の下面、30e 下水平板の上面、44 把持係止部材、
43 ターンバックル(長さ調整手段)、50 車輪(移動体)、
60,61 牽引用連結部材、91 固定側シーブブロック、92 移動側シーブブロック、93 ウインチ装置、110 ベルトコンベア駆動制御装置、
X 掘削先端部位、Z 坑口。

Claims (5)

  1. 砂を坑口側に移送するために掘削先端部位側から坑口方向に延長するように設けられる土砂移送長が所定長さのベルトコンベア装置と、掘削先端部位側から坑口側に延長するように複数の単位レール材が連結されてトンネル孔内に吊り下げられて成る吊りレールと、この吊りレールを介して移動可能な移動体を上部に備えるとともにこの吊りレールにベルトコンベア装置を吊り下げるための複数のベルトコンベア吊り下げ部材と、この複数のベルトコンベア吊り下げ部材の上部側を連結する牽引用連結部材と、掘削先端部位側の掘削が進行した後に坑口側より取外した任意の数の単位レールを吊りレールの掘削先端部位側に継ぎ足すように連結して成る移動作業用吊りレールと、掘削先端部位側のベルトコンベア吊り下げ部材を掘削進行方向に牽引することにより、このベルトコンベア吊り下げ部材及び後続のベルトコンベア吊り下げ部材の移動体を移動作業用吊りレールを介して掘削進行方向に移動させ、かつ複数のベルトコンベア吊り下げ部材で吊り下げられたベルトコンベア装置を掘削進行方向側に移動させる牽引手段とを備えたことを特徴とする掘削土砂移送装置。
  2. 単位レール材をトンネル孔内に吊り下げるレール吊り下げ部材を備え、これらレール吊り下げ部材は、吊り下げ長さを調整するための長さ調整手段を備えることを特徴とする請求項に記載の掘削土砂移送装置。
  3. 単位レール材は、垂直板とこの垂直板の上下に設けられた上下水平板とを備えた断面I字状の長尺棒材で構成され、レール吊り下げ部材は、トンネル孔内上面より吊られて下端側に設けられた係止部材で上水平板の下面を係止することにより単位レール材を吊り下げた状態に支持し、ベルトコンベア吊り下げ部材は、上部に、垂直板を挟むように配置されて下水平板の上面を移動可能でかつベルトコンベア装置の重量を下水平板の上面で受けさせる係止部材として機能する移動体としての回転可能な車輪を備えたことを特徴とする請求項に記載の掘削土砂移送装置。
  4. 牽引手段は、移動作業用吊りレールを反力受けとして利用する牽引装置であることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の掘削土砂移送装置。
  5. ベルトコンベア装置は坑口側に位置する末端側にベルトコンベア駆動制御装置を備え、このベルトコンベア駆動制御装置は、トンネル孔内に設置される土砂積み込み機の制御装置と通信線又は無線により接続され、ベルトコンベア駆動制御装置を介してコンベア停止を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置は、土砂積み込み機の制御装置に停止信号を送って土砂積み込み機を停止させ、また、土砂積み込み機の制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機に設けられたランプ等の表示手段に積み込み中止を示す表示を行なわせるとともに、ベルトコンベア駆動制御装置を介してコンベア起動を指示したときに、ベルトコンベア駆動制御装置は、土砂積み込み機の制御装置に起動信号を送って土砂積み込み機を起動させ、また、土砂積み込み機の制御装置に表示制御信号を送って、土砂積み込み機に設けられたランプ等の表示手段に積み込み許可を示す表示を行なわせることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれかに記載の掘削土砂移送装置。
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