JPH0119040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、トンネルの堀さく等に使用される
堀さく装置に関するものである。

トンネル等の堀さくは、さく岩機を用いて穿設
した下穴に火薬をつせて爆破することにより行な
われてきたが、火薬を用いる従来の方法では震動
や騒音の発生が激しいので、公害防止上問題があ
つた。また破壊された岩石が飛散するので安全上
好ましくなかつた。

火薬を使わない岩石破壊装置として、あらかじ
め岩盤に穿設された下穴に挿入される１対の押圧
棒と、該１対の押圧棒の間隙部に油圧によつて挿
入され両押圧棒の間隔を押し拡げるように作用す
る楔棒とをそなえ、押圧棒によつて下穴の穴壁部
を圧壊する油圧式石割り機が知られているが、従
来の油圧式石割り機は人手で持ち上げて使用する
ように構成されており、これを用いてトンネル等
の堀さくを能率的に行なうことはできなかつた。
これを改良するものとして、特開昭53−100102号
公報に示されているように、案内レールの上下面
にさく岩機と油圧楔式破壊装置とを対称的に取り
付け、互いに反転させることによりさく岩機のド
リルで穿孔した孔の中に破壊装置のウエツジを挿
入して岩盤等の破壊を行なうようにしたものがあ
るが、破壊装置のウエツジ押圧方向が常に一定で
あるため、岩盤の自由面の位置等の関係で岩の割
れ易い方向に押圧方向を向けることができなかつ
た。

この発明は、油圧式石割り機を用いてトンネル
等の堀さくを能率的に行なうことができるような
堀さく装置と堀さく法とを提供するものであり、
これについて以下に説明する。

まず、堀さく装置について説明すれば、本発明
にかかる堀さく装置は、走行装置を有する台車に
設けた上下動自在なブームの先端部にガイドセル
を横方向および上下方向に回動自在に設け、岩盤
に穿設した下穴に若干の隙間をおいて挿入される
１対の押圧棒と、該１対の押圧棒の間隙部に油圧
により挿入され、１対の押圧棒を押し拡げるよう
に作用する楔棒とをそなえた油圧式石割機を、そ
の軸心まわりに回転自在な支持輪を介して前記ガ
イドセルに摺動自在に取り付けたキヤリツジに支
持するとともに、該油圧式石割機をガイドセルに
沿つて前後に移動させる送り装置と、油圧式石割
機をその軸心まわりに回転させる回転手段とを設
けたことを特徴としている。

第１図および第２図は本発明の実施例をあらわ
すもので、この堀さく装置１は走行装置２をそな
えた台車３のブーム４先端部に油圧式石割り機３
５を装着してなる。走行装置２は、図示例では無
限軌道となつているが、タイヤでもよく、レール
上を走行する車輪でもよい。ブーム４はキヤビン
６付近において台車の機体に枢着されており、油
圧シリンダ７によつて上下に回動させられるとと
もに、キヤビン６とともに水平面内で旋回するこ
とができるように構成されている。

ブーム４の先端部には基台９が矢印Ｂ方向に回
動自在に枢着され、その枢着部よりも上方に設け
た連結杆１０が、回動アーム１１とともに油圧シ
リンダ１２のピストンロツド１２ａにピン止めさ
れている。油圧シリンダ１２の後端部１２ｂはブ
ーム４の下部屈曲部４ｂに設けた取付部材１４に
枢着され、回動アーム１１の下端部はブーム４に
枢着Ｐされている。

基台９の上端部には、旋回ベアリング１５が設
けられ、上部材１５ａが油圧モータ１５ｂによつ
て基台９に対し35度づつ左右に回動することがで
きるようになつている。旋回ベアリングの上部材
１５ａには主フレーム１６の後部寄りに一体に設
けられた固定具１７がボルト１９によつて固着さ
れている。主フレーム１６の中央上面部には、ス
ライドバー２０がボルト止めされ、これに副フレ
ーム２１に設けた有溝体２２が摺動自在に嵌合し
ている。副フレーム２１の前後両端部にはガイド
セル２３に取り付けられたアウトリガ２４，２
４′がそれぞれ設けられ、これら前後のアウトリ
ガ２４，２４′によつてガイドセル２３が支持さ
れている。これらアウトリガ２４，２４′は、例
えば160mmのストロークで上下動し、ガイドセル
２３を上下に移動させるとともに、いずれか一方
のアウトリガのみを作動させることにより上下に
５度程度づつ傾斜させることができるようになつ
ている。アウトリガ２４，２４′の内側には、紙
面に垂直方向に伸縮（例えばストローク200mm程
度）する油圧シリンダ２６，２６′が設けられ、
さらにその内側にはガイドレール２７，２７′が
設けられている。油圧シリンダ２６，２６′は、
いれもシリンダ部が主フレーム１６に取り付けら
れ、ピストンロツドが第３図に示す如く副フレー
ム２１に固着した取付具２９に取り付けられてい
る。これら油圧シリンダ２６，２６′を伸縮させ
ることにより、副フレーム２１をガイドセル２３
とともに左右方向（第２図における紙面と垂直方
向）に移動させることができる。

ガイドセル２３には、キヤリツジ３０が摺動自
在に取り付けられている。ガイドセル２３は左右
に張出する板状レール２３ａをそなえ、キヤリツ
ジ３０はこの板状レール２３ａを上下から挾持す
るようにして取り付けられているので、移動中に
キヤリツジ３０がガイドセル２３から逸脱するこ
とはない。また、キヤリツジ３０は、ガイドセル
２３の前後両端部に設けたスプロケツトホイール
３１，３１′間に張りわたしたチエーン３２に取
り付けられ、チエーン３２の移動によつて前後に
往復動するように構成されている。チエーン３２
はガイドセル２３に設けた減速機付きのフイード
モータ３３によつて駆動される。キヤリツジ３０
には油圧式石割機３５が、その胴部に設けた回転
自在な支持輪３８によつて取り付けられている。
油圧式石割機３５の後端部には後部突出棒３６が
設けられ、その端部が石割機回転用モータ３７に
取り付けられている。石割機回転用モータ３７は
油圧式石割機３５を軸心まわりに回転させる回転
手段であつて、紙面に垂直方向に伸縮する油圧シ
リンダと、該油圧シリンダのピストンロツドに設
けたラツクに噛合するピニオンをそなえてなるも
ので、ガイドセル２３に摺動自在に設けた後部キ
ヤリツジ３９に取り付けられており、そのピニオ
ンに後部突出棒３６が取り付けられている。石割
機回転用モータ３７の油圧シリンダを伸縮させれ
ば、ピニオンが回転するため、後部突出棒３６が
油圧式石割機３５本体とともに回動する。このよ
うな石割機回転用モータ３７としては、例えば株
式会社西圧製のトルクアクチユエータを使用する
ことができる。油圧式石割機３５の回動量は、時
計方向および反時計方向にそれぞれ90度づつ回動
するようにしておけば充分である。

第４図ａ，ｂは油圧石割機３５の１例をあらわ
す断面図およびその先端部の外観図であり、この
油圧式石割機３５は円筒状の本体５１をそなえ、
この本体５１は主として前部に設けられた前筒部
５２と、後部に設けられたシリンダチユーブ５３
とで構成されている。前筒部５２には１対の押圧
棒５４の後部と、両押圧棒５４の間隙部に挿入さ
れた楔棒５５の後部が嵌入している。前筒部５２
に嵌入した押圧棒５４の後部はやや隆起し、その
後端部には横方向に張り出した突出片５６が設け
られている。前筒部５２の前端部内面には保持リ
ング５７がボルト５８により固定されており、該
保持リング５７の内側には、両押圧棒５４をとり
まくゴムリング５９および該ゴムリング５９が当
接する押えリング６０が配設されている。前筒部
５２の前端面には口金６１がボルト６２によつて
固着されており、前記ゴムリング５９や押えリン
グ６０が前方に逸脱することを防止する。押圧棒
５４の両側の突出片５６の長さは保持リング５７
の内径よりも大きいので、保持リング５７が取り
付けられた状態では押圧棒５４が前方に抜け落ち
ることはない。前筒部５２の中間部は２重壁構造
となつており、その内壁６３の内側にスリーブ６
４が嵌合している。スリーブ６４は前端部にフラ
ンジ６４ａをそなえ、後端外周部にねじ６４ｂを
そなえている。このフランジ６４ａを内壁６３の
前端部に当接させた状態でねじ６４ｂにナツト６
５を螺着することによりスリーブ６４が固定され
る。スリーブ６４とナツト６５の螺着部には、ゆ
るみ止め用の止めねじ６６が螺着されている。ス
リーブ６４の前端面には当接リング６７がねじ止
めされている。前筒部５２の後部外周面には溝７
０が設けられ、これに支持輪３６が回転自在に嵌
合している。

つぎに、前筒部５２の後側には同芯のシリンダ
チユーブ５３がボルト７３によつて接続されてい
る。シリンダチユーブ５３の内部にはピストン７
４が保持され、これらシリンダチユーブ５３とピ
ストン７４とで油圧シリンダを構成している。ピ
ストン７４から前方に突出するピストンロツド７
５の軸部の先端部には、内面にねじの設けられた
ねじソケツト７５ａが設けられ、このねじソケツ
ト７５ａにピストンロツド７５の先端部となる楔
棒支持具７６が螺着されている。これらピストン
ロツド７５の軸部と楔棒支持具７６の螺着部に
は、ゆるみ止め用の止めねじ７７が設けられてい
る。楔棒支持具７６の前部には楔棒５５の後端部
が嵌合する凹部７８が設けられている。

楔棒５５の後端部にはその外周面に沿つて溝５
５ａが形成されており、この溝５５ａと楔棒支持
具７６の内周面に穿設されたボール溝７６ａとの
間で複複の鋼球７９が保持されている。すなわ
ち、楔棒５５と楔棒支持具７６とは、それぞれに
設けられた溝に部分的に嵌入した複数の鋼球７９
によつて連結されている。

なお、鋼球投入口８０は、楔棒支持具７６の一
箇所に設けられているが、閉塞ねじ８０ａによつ
て閉塞され、鋼球の外部への逸脱が防止される。

楔棒５５の後端面５５ｂは凸状の球面として形
成され、この面が当接する楔棒支持具７６の凹部
７８の底面７８ａが上記楔棒５５の凸状球面に密
着するような凹状球面として形成されている。こ
のため、楔棒５５と楔棒支持具７６との接触面積
が広くなり、両者の間の力の伝達が効果的に行な
われるのである。

シリンダチユーブ５３の前端開口部は前蓋８１
によつて覆蓋されており、この前蓋８１の内面を
ピストンロツド７５が摺動する。ピストンロツド
７５は前進時にはスリーブ６４内に突出するが、
スリーブ６４の内径は上記前蓋８１の内径よりも
やや大きく、しかも楔棒支持具７６の外径がピス
トンロツド７５の外径よりもいくらか大きくなつ
ているので、ピストンロツド７５の外周面がスリ
ーブ６４に接触して傷つくことが効果的に防止さ
れる。ピストンロツド７５の後端部にはピストン
７４が螺着され、該螺着部にゆるみ止め用の止め
ねじ８２が螺着されている。また、ピストン７４
および前蓋８１の必要個所にＯリング８８，８
８′およびパツキン８４，８４′がそれぞれ配設さ
れている。

ピストンロツド７５を前進させるための作動油
は、油圧ホース９２から油路８６を通つてピスト
ン７４の後部へ供給される。ピストンロツド７５
を後退させるための作動油は油路８７を通つてピ
ストン７４の前部へ供給される。前進の際には油
路８７はピストン前方の油の還流路となり、後退
の際には油路８６がピストン後方の油の還流路と
なる。

この掘さく装置１の使用に際しては、第５図に
示す如く、先ず岩盤の掘さく面９５に通常使用さ
れるさく岩機を用いて下穴９６，９６，…を必要
数だけ穿孔する。つぎに、この下穴９６に油圧式
石割機３５の１対の押圧棒５４を挿入し、両押圧
棒５４の間隙部に挿入されている楔棒５５を油圧
で前進させる。両押圧棒５４の内面はともに角α
をなす傾斜面として形成され、これら両傾斜面に
接触する楔棒５５の両面も上記傾斜面に適合する
傾斜面として形成されているので、楔棒５５の前
進とともに両押圧棒５４の間隔が押し拡げられ、
下穴の内壁に強大な圧力が負荷されて岩石が圧壊
されるのである。

下穴９６の内径は１対の押圧棒５４の外径より
も若干大きいだけであるから、あらかじめ穿孔さ
れている下穴に押圧棒５４を挿入するのは一般に
困難であるが、この掘さくさく装置１では石割機
の大まかな位置決めをブーム４の回動操作等によ
つて行ない、細かい調節を基台９の回動、旋回ベ
アリング１５上における上部材１５ａの横方向の
回動、副フレーム２１の横移動および横方向の回
動、ガイドセル２３の上下動および上下方向の回
動等によつて行なうことができるので、押圧棒５
４を下穴９６にきわめて容易に挿入することがで
きる。また、押圧棒５４の押開き方向は、下穴と
岩盤の自由面との位置関係で適宜調節する必要が
あるが、この調節はモータ３７を駆動して石割機
本体を軸心まわりに回転させることによつて行な
うことができる。上記基台９、上部材１５ａ、副
フレーム２１、ガイドセル２３等を駆動するため
の油圧シリンダ１２、油圧モータ１５ｂ、油圧シ
リンダ２６，２６′、アウトリガ２４，２４′、石
割機回転用モータ３７等の操作を、これら油圧機
器と油圧ホース９７で結ばれたポータブル式のバ
ルブスタンド９９に設けたバルブで行なうように
すれば、下穴９６付近で押圧棒５４の位置と方向
を調節することができるのできわめて便利であ
る。なお、走行装置２とブーム４をそなえた台車
３としては、例えば油圧シヨベル（例えば日立建
機社製UHO4−２）の台車を利用することができ
る。この場合、油圧式石割機とシヨベルとを取換
え自在に構成しておけば実用上さらに便利であ
る。

つぎに、この掘さく装置を用いる効果的な掘さ
く方法について説明すれば、先ず掘さく面９５に
複数の下穴９６を穿孔するが、掘さく面９５の最
下段の下穴列（で示す）を、第５図に示すよう
に隣接する下穴同士が互いに連通する連続穴とす
ることによつて、岩盤に自由面部を形成する。他
の下穴９６はこの自由面部から適当な間隔をおい
て穿孔する。必要数の下穴９６が穿設されたら、
つぎに前記掘さく装置１を用いて、自由面部に
近い下穴から順に圧壊してゆく。これによつて掘
さく面９５が、ほゞ下穴９６の深さに近い深さだ
け圧壊され、新たな掘さく面が露出するのであ
る。例えば、押圧棒５４の閉じた状態（楔棒５５
が後退位置にある状態）における外径が95mmであ
る場合には、下穴の口径を100mm程度とし、さら
に下穴の深さが1.5ｍ程度である場合には、これ
に押圧棒５４を約１ｍ挿入して加圧するのが適当
である。下穴と下穴の間隔（ピツチ）は岩質にも
よるが、一般的には大体１ｍ程度でよい場合が多
い。なお、自由面部は掘さく面の最下段部に設け
るのが好ましいが、場合によつては他の部分、例
えば掘さく面の中央部等に芯抜穴式の自由面部を
設けてもよい。

この掘さく法では、連続穴として穿設した下穴
群によつて岩盤に自由面部を形成し、この自由面
部に近い下穴から順に油圧式石割機を用いて圧壊
してゆくので、大面積の掘さくを能率的かつ容易
に行なうことができる。掘さくに際して火薬を使
わないので、震動や騒音の発生を少なくすること
ができ、かつ安全上の見地からも有利である。ま
た、本発明の掘さく装置を使用すれば、押圧棒に
よる押圧方向を任意の方向とすることができるの
で、前記自由面や岩盤の割れ目等の関係で最も割
れ易い方向に押圧して効率よく破壊を行なうこと
ができる。

以上に説明したように、本発明にかかる掘さく
装置はトンネル等の掘さくを油圧式石割機を用い
て能率的に行なうことのできるすぐれたものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる掘さく装置の１例をあ
らわす側面図、第２図はその要部拡大図、第３図
は要部の平面図、第４図ａ，ｂは油圧式石割機の
断面図および押圧棒の外観図、第５図は掘さく法
の説明図である。 １…掘さく装置、２…走行装置、３…台車、４
…ブーム、６…キヤビン、７…油圧シリンダ、９
…基台、１２…油圧シリンダ、１５…旋回ベアリ
ング、１５ａ…上部材、１５ｂ…油圧モータ、１
６…主フレーム、２０…スライドバー、２１…副
フレーム、２３…ガイドセル、２４，２４′…ア
ウトリガ、３０…キヤリツジ、３３…フイードモ
ータ、３５…油圧式石割機、３７…石割機回転用
モータ、５４…押圧棒、５５…楔棒、９５…掘さ
く面、９６…下穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 走行装置を有する台車に設けた上下動自在な
   ブームの先端部にガイドセルを横方向および上下
   方向に回動自在に設け、岩盤に穿設した下穴に若
   干の隙間をおいて挿入される１対の押圧棒と該１
   対の押圧棒の間隙部に油圧により挿入され１対の
   押圧棒を押し拡げるように作用する楔棒とをそな
   えた油圧式石割機を、その軸心まわりに回転自在
   な支持輪を介して前記ガイドセルに摺動自在に取
   り付けたキヤリツジに支持するとともに、該油圧
   式石割機をガイドセルに沿つて前後に移動させる
   送り装置と、油圧式石割機をその軸心まわりに回
   転させる回転手段とを設けたことを特徴とする掘
   さく装置。