JP4077281B2 - Shaft excavator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば地下発電所や石油備蓄基地などの地下構造物の構築用立坑、横坑(トンネル)掘削の発進基地としての作業用立坑、などにおける立坑掘削装置の改良に係り、特に超深度や大口径でずりの排出量の多い立坑掘削に適合し得る立坑掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近では地下利用の各種構想が活発に提案されており、特に深度500m以上の超深度で且つ大口径の立坑も要求されるようになり、これら超深度で大口径の立坑の場合にはずりの排出量も増大するので、ずり出し作業の効率化が掘削作業計画全体の工期や工費を大きく支配する。
【0003】
ずりキブルを用いてずり出し作業を行う従来技術としては、地上とスカフォード又は坑底部の間を昇降移動する第1のキブル懸吊手段と、スカフォードと坑底部の間を昇降移動する第2のキブル懸吊手段とを用い、第1及び第2のキブル懸吊手段の間で替えキブル操作を行いながら、実キブルのずり出し作業中に空キブルに対してずり積み作業を行う、替えキブル方式によるずり出し装置がある。
【0004】
この替えキブル方式によるずり出し装置を用いた立坑掘削装置としては、例えば特許文献1や、本件出願人が先に提案した特願2001−89200号、特願2001−181713号、特願2001−261133号、特願2001−304872号などがある。
【特許文献1】
特開平11−294063号公報
【0005】
これらの替えキブル方式によるずり出し装置では、第1の懸吊手段で懸吊した一方のずりキブルと、第2の懸吊手段で懸吊した他方のずりキブルとを、スカフォード上及び又は坑底部において交換する替えキブル操作を行い、2台のずりキブルを交互に入れ替えて使用している。
【0006】
例えば、特許文献1の場合には、スカフォードの立坑の中心から偏倚した位置にキブル通過孔を設け、ずりキブルは自動フックを介して搬出用ワイヤ(キブルロープ)に連繋され、地上に設置したキブル巻上機の駆動によって昇降移動が可能に懸吊されていると共に、スカフォードの中段デッキ部と下段デッキ部の間には、交換用キブルがホイストに懸吊されて水平移動可能に設けられている。
【0007】
これらの替えキブル方式によると、1台の大型ずりキブルを使用した掘削ずり出し装置に比べて、ずり出し作業の中断が少なく継続的に行われて作業能率が良いこと、一度に搬出するずり出し量が少ない分だけ、キブル巻上設備などが小型で安価なもので済むなどの利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、改善されたとは言え、替えキブル方式の場合には、スペースの制限されたスカフォード上及び又は坑底部において煩雑な替えキブル操作を行うので、安全作業を確保するためにはある程度の熟練が必要であり、替えキブル操作を行う時間だけずり出し作業の能率を低下させるので、特にずりの排出量が多い立坑掘削の場合には十分対処することが困難である。
【0009】
また、替えキブル操作を行う際にスカフォード上を交換用キブルが水平移動することでスカフォードには偏荷重が印加されるので、これによりスカフォードが傾くと作業足場を不安定にして作業者の安全性が損なわれる恐れがあると共に、搬出するキブルの通過を妨げる恐れもある。
【0010】
更に、第1のキブル懸吊手段(キブル巻上機及びキブルロープ)は、搬出用キブルを立坑の中心から偏倚した位置で昇降移動させているので、この第1の懸吊手段を利用して横坑(トンネル)掘削に必要な資材や機材などの搬入及び搬出を行う場合に、大型又は重量のある資材や機材を安定した状態で昇降させることが困難である。
【0011】
そこで本発明では、煩雑な替えキブル操作を省略した状態で、複数台のずりキブルを使用して立坑内のずり出し作業を安全且つ能率的に行うと共に、立坑からトンネル掘削を行う際に資材や機材などの搬入及び搬出を容易にすることを可能にした立坑掘削装置を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明による立坑掘削装置は、スカフォードを懸吊して立坑内を昇降移動可能なスカフォード懸吊手段と、ずりキブルを懸吊して地上と坑底部との間を昇降移動可能な複数のキブル懸吊手段とを備え、前記キブル懸吊手段の各キブルロープは前記スカフォードの中心に対して対称位置に懸吊されると共に、前記スカフォードには各ずりキブルに対するキブル通過孔が穿設され、各キブル通過孔の両側にはスカフォードロープの吊り点をそれぞれ設け、各キブル通過孔とスカフォードロープの吊り点とが、立坑の中心に対して直交する水平面上に直列状態で配列されている。
【0013】
この立坑掘削装置では、複数のスカフォード懸吊手段に懸吊された各ずりキブルを、地上と坑底部との間を交互に昇降移動させながら、替えキブル操作を行うことなく効率的なずり出し作業を行うことができると共に、スカフォード上で替えキブル操作を行ったり、スカフォード上に実キブルを載置したりすることがないので、熟練した作業者でなくても安全作業が確保される。
【0014】
前記立坑掘削装置における前記キブル懸吊手段は、第1ずりキブルを懸吊するキブル懸吊手段と、第2ずりキブルを懸吊するキブル懸吊手段の2組で構成され、前記スカフォードには第1及び第2ずりキブルに対するキブル通過孔が中心と対称位置に穿設されると共に、各キブル通過孔の両側2個所にスカフォードロープの吊り点をそれぞれ設け、4点吊りされている形態を採ることができる。
【0015】
現状より立坑の大口径化が進んだ場合には、前記キブル懸吊手段を3組以上にして3台以上のずりキブルを使用する形態を採ることも必要となるが、少なくとも現状ではこの立坑掘削装置のように、2組のキブル懸吊手段に第1及び第2のずりキブルを懸吊させてずり出し作業を行うことによって、十分に所期の目的を達成することが可能であり、スカフォードはバランス良く4点吊りされると共に、第1及び第2のずりキブルは各吊り点間の各キブル通過孔を安全に昇降移動することができる。
【0016】
前記立坑掘削装置における前記キブル懸吊手段には、前記キブルロープの先端に装着した吊り金具の昇降移動に連動するライダーを設け、このライダーの両端に前記スカフォードロープを挿通する案内筒をそれぞれ装着すると共に、スカフォードロープにはライダーをスカフォードの上方で係止する係止部材を設けた形態を採ることができる。
【0017】
この立坑掘削装置では、案内筒に挿通されたスカフォードロープによって、ライダーの両端が振れ止めされた状態でガイドされると共に、キブルロープ先端の吊り金具がライダーに回り止めされた状態で、ずりキブルが昇降移動するので、キブルロープとスカフォードロープが絡み合ったりする相互干渉がなく、ずりキブルを安全且つ迅速に昇降移動することが可能である。
【0018】
前記立坑掘削装置における前記スカフォード懸吊手段は、前記スカフォード上の各吊り点と各スカフォードロープとの間に油圧シリンダをそれぞれ設けると共に、各キブル通過孔の両側に位置する各油圧シリンダの一方室同士及び他方室同士を連通管路で相互に連通させ、偏荷重を修正する張力調整手段を設けた形態を採ることができる。
【0019】
この立坑掘削装置では、スカフォードの各吊り点に高低差が生じて巻上機によるスカフォードロープの長さ調整を行った際に、偏荷重を生じて各油圧シリンダにおけるピストンロッドの伸長ストロークが変動した場合に、連通管路を介して高圧側シリンダ室から低圧側シリンダ室へ油が流動し、ピストンロッドの伸長ストロークが一定になるように作動して均等荷重に自動調整が行われ、常にスカフォードを水平状態に保持することができる。
【0020】
前記立坑掘削装置における前記ライダーは、前記キブルロープ及びスカフォードロープに対して取り外し可能に装着され、前記スカフォードロープはスカフォードに対して取り外し可能に装着される形態を採ることができる。
【0021】
この立坑掘削装置では、立坑の途中から横孔(トンネル)掘削を行う際に、スカフォードロープを取り外してスカフォードを坑底部に載置すると共に、横孔掘削などに必要な資機材類を搬入及び搬出する際にキブル懸吊手段を用いることができるが、特に立坑の軸心に対して対称状に配置した2組のキブル懸吊手段を用いることによって、大型又は重量のある資機材類を容易且つ安全に昇降移動させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による立坑掘削装置について、その好適な実施形態を示す添付図面に基づいて詳細に説明するが、図示の実施形態による立坑掘削装置では、独立状態で個別に昇降移動が可能な2台のずりキブルを使用し、4点で多点吊りしたスカフォードを通過させてずり出しを行っている。
【0023】
図1及び図2で示すように、坑口となる地上には立坑櫓1を立設し、立坑櫓1の上段にはスカフォード用ヘッドシーブ2及び、キブル用ヘッドシーブ3を設置すると共に、中段にはキブル転倒装置(図示を省略)などを含むずり排出手段を設置している。
【0024】
ヘッドシーブ2,3には、スカフォードロープ4,5とキブルロープ6,7がそれぞれ吊設されるが、スカフォードロープ4,5の基端側は複胴をしたスカフォード巻上機8,9にそれぞれ卷回され、キブルロープ6,7の基端側は単胴をしたキブル巻上機10,11にそれぞれ卷回されている。
【0025】
すなわち、スカフォードロープ4の一方側4aが巻上機8の一方ドラム8Aに、スカフォードロープ4の他方側4bが巻上機8の他方ドラム8Bに、スカフォードロープ5の一方側5aが巻上機9の一方ドラム9Aに、スカフォードロープ5の他方側5bが巻上機9の他方ドラム9Bに、キブルロープ6は巻上機10に、キブルロープ7は巻上機11に、それぞれ卷回されている。
【0026】
また、スカフォード用ヘッドシーブ2は、スカフォードロープ4aを吊設するヘッドシーブ2Aと、スカフォードロープ4bを吊設するヘッドシーブ2Bと、スカフォードロープ5aを吊設するヘッドシーブ2Cと、スカフォードロープ5bを吊設するヘッドシーブ2Dの順に配列されている。
【0027】
更に、キブル用ヘッドシーブ3は、キブルロープ6を吊設するヘッドシーブ3Aが、ヘッドシーブ2Aとヘッドシーブ2Bの中間に、キブルロープ7を吊設するヘッドシーブ3Bが、ヘッドシーブ2Cとヘッドシーブ2Dの中間に、それぞれ配列されている。
【0028】
次に、立坑12内には図3で示すように、スカフォードロープ4a,4b,5a,5bで多点吊り状態に懸吊されたスカフォード13と、吊り金具14を介してキブルロープ6で懸吊された第1ずりキブル15と、吊り金具14を介してキブルロープ7で懸吊された第2ずりキブル16とが、それぞれ昇降移動可能に配備されている。
【0029】
スカフォード13は、上段デッキ部13Aと中段デッキ部13B及び下段デッキ部13Cによる3段デッキで構成され、公知のスカフォードと同様に各デッキの間を連結柱17で相互に連結すると共に、各デッキ部の外周囲に安全用の保護柵18を張り巡らせている。
【0030】
また、スカフォード13には図4で示すように、第1ずりキブル15の通過を可能にする第1通過孔19と、第2ずりキブル16の通過を可能にする第2通過孔20が、各デッキ部13A,13B,13Cの整合位置に対して、連通状態で穿設されている。
【0031】
第1及び第2通過孔19,20は、立坑12の軸心線(スカフォード13の軸心線でもある。)に対して、左右の対称位置に配設されており、スカフォードロープ4(4a,4b)の吊り点a,bは第1通過孔19の両側に、スカフォードロープ5(5a,5b)の吊り点c,dは第2通過孔20の両側に、それぞれ設定され、これらの各通過孔及び各吊り点は、軸心線と直交する水平面上に沿って一列に配設される。
【0032】
また、仮に3台のずりキブルを用いる場合における通過孔は、軸心線上に1個所とその両側に各1個所を配設し、仮に4台のずりキブルを用いる場合における通過孔は、軸心線の両側に各2個所を配設し、いずれの場合も各キブルは軸心線と直交する水平面上に沿って一列に配設されると共に、スカフォードロープによる吊り点は、各通過孔の両側に各1個所づつ設定する。
【0033】
第1通過孔19は、第1ずりキブル15を通過させる以外に、掘削手段などとして使用する電動ショベル21や、覆工作業に使用するコンクリートキブル22を、吊り金具14を介してキブルロープ6で懸吊して通過させるので、第1ずりキブル15より大径の電動ショベル21が通過可能な形状にしている。
【0034】
第2通過孔20は、第2ずりキブル16を通過させる以外に、穿孔手段として使用するシャフトジャンボ23を、吊り金具14を介してキブルロープ7で懸吊して通過させるが、シャフトジャンボ23は第2ずりキブル16より小径に折り畳むことができるので、第2ずりキブル16が通過可能な形状にしている。
【0035】
また、各デッキ部13A,13B,13Cには切欠部を設けて、風管24や給水管その他の配管類を上下方向へ連通状に設置すると共に、上段デッキ部13Aは人用エレベータ(懸吊手段を含めて図示を省略)の収容孔25を設け、中段デッキ部13の収容孔25の直下位置には、人用エレベータに対する非常停止用の受け台部26を設けている。
【0036】
また、下段デッキ部13Cには、覆工作業時にコンクリートキブル22が設置される載置台27が、複数の跳上げ金具28を介して跳上げ状態で開閉可能に装着されると共に、外周側には水平方向に伸縮するジャッキで形成した複数のグリッパー29を設け、立坑12の内壁面に対してスカフォード13を係止保持できるようにしている。
【0037】
スカフォード13の懸吊は、図5及び6で示すように、上段デッキ部13A上に連結金具30を取付けると共に、スカフォードロープ4a,4b,5a,5bの先端にロープソケット31を取付け、連結金具30とロープソケット31の間に、油圧シリンダ32を用いた張力調整手段を介在させた状態で連結する。
【0038】
張力調整手段は、各スカフォードロープ4a,4b,5a,5bに均等な荷重が掛かるように自動調整し、スカフォード13の偏荷重を修正するものであり、連結金具30とロープソケット31との間に油圧シリンダ32を装着すると共に、隣接する各油圧シリンダ32の各シリンダ室を、ホースなどの可撓性を有する連通管路33,34で相互に連通させている。
【0039】
すなわち、スカフォードロープ4(4a,4b)に繋着した油圧シリンダ32Aと油圧シリンダ32Bは、一方室同士及び他方室同士が連通管路33(33a,33b)を介して相互に連通され、スカフォードロープ5(5a,5b)に繋着した油圧シリンダ32Cと油圧シリンダ32Dは、一方室同士及び他方室同士が連通管路34(34a,34b)を介して相互に連通されている。
【0040】
スカフォード13は、通常はスカフォード巻上機8及は9の巻上げによって、図5(a)で示すようにスカフォードロープ4,5の長さが一定に保持されていると共に、各油圧シリンダ32(32A,32B,32C,32D)におけるピストンロッドの伸長ストロークも同一であるから、上段デッキ部13Aを含むスカフォード13全体が水平状態に保持されている。
【0041】
しかし、スカフォード巻上機8及は9における巻取りの段替わりや、スカフォードロープ4,5の伸びなどの原因によって、例えば図5(b)で示すようにスカフォードロープ4よりスカフォードロープ5が長くなると共に、油圧シリンダ32A,32Cが縮短して油圧シリンダ32B,32Dが伸長した状態になり、スカフォード13に傾きを生じる場合がある。
【0042】
その際には、スカフォード巻上機9を駆動して伸長したスカフォードロープ5(5a,5b)を巻き取って、スカフォードロープ4(4a,4b)と長さを等しくすると、油圧シリンダ32Aと油圧シリンダ32Bの間及び、油圧シリンダ32Cと油圧シリンダ32Dの間で、連通管路34(34a,34b)を介して高圧側シリンダ室から低圧側シリンダ室へ油が流動し、ピストンロッドの伸長ストロークが同一になるように作動し、スカフォード13が水平状態に復元するように自動調整が行われる。
【0043】
また、同じ複胴のスカフォード巻上機8又は9に卷回されたスカフォードロープ4(4a,4b)又は5(5a,5b)は、通常は図6(a)で示すように等しい一定の長さに保持されているが、仮に図6(b)で示すように荷重が不均衡になって油圧シリンダ32の伸長ストロークが変位した場合には、当該巻上機8(又は9)の一方ドラム8A又は8B(9A又は9B)を巻上げると、張力調整手段である油圧シリンダ32と連通管路33(又は34)によって、均衡状態に復元させることができる。
【0044】
すなわち、図6(b)で示すような不均衡状態が、スカフォードロープ4(4a,4b)に生じた場合には、スカフォード巻上機8の一方ドラム8Bを巻上げて、スカフォードロープ4bの長さをスカフォードロープ4aに一致させ、スカフォードロープ5(5a,5b)に生じた場合には、スカフォード巻上機9の一方ドラム9Bを巻上げて、スカフォードロープ5bの長さをスカフォードロープ5aに一致させると、その後は張力調整手段によって自動的に均衡状態に復元させることができる。
【0045】
また、替えキブル操作を行う従来技術と異なり、スカフォード上に交換用キブルを載置したり水平移動することがないので、スカフォード13に過大な偏荷重が印加される恐れはないが、仮に多少の偏荷重が印加された場合には、張力調整手段である油圧シリンダ32と連通管路33,34により、直ちに均等荷重に自動調整が行われ、常にスカフォード13を水平状態に保持することができる。
【0046】
なお、油圧シリンダ32は、シリンダ本体側が連結金具30に対して、着脱可能な固着手段(例えば、ボルトとナットなど)を介して連結されると共に、ピストンロッド側がロープソケット31に対して、着脱可能な固着手段(例えば、ボルトとナットなど)を介して連結され、連結金具30及びロープソケット31との間が、取り外し可能で且つ回動自在に枢着されている。
【0047】
第1ずりキブル15は、キブル巻上機10に卷回したキブルロープ6に対し、吊り金具14を介して懸吊されるが、キブルロープ6はスカフォードロープ4a,4bの中間位置に配設され、スカフォード13の上段デッキ部13Aに設けた吊り点a,b間の第1通過孔19を介して、立坑12の坑底部35と地上の立坑櫓1との間を昇降移動する。
【0048】
第2ずりキブル16は、キブル巻上機11に卷回したキブルロープ7に対し、吊り金具14を介して懸吊されるが、キブルロープ7はスカフォードロープ5a,5bの中間位置に配設され、スカフォード13の上段デッキ部13Aに設けた吊り点c,d間の第2通過孔20を介して、立坑12の坑底部35と地上の立坑櫓1との間を昇降移動する。
【0049】
キブルロープ6,7には、振れ止め用としてそれぞれライダー36(36A,36B)が装着され、ライダー36に対するライダー受け(図示を省略)を立坑櫓1の中段に設け、ライダー36は中央にキブルロープ6,7に対する案内筒37を設けて水平状に配置した支持部材38と、支持部材38の両端に垂直状に配置したスカフォードロープ4,5に対する案内筒39で構成されている。
【0050】
ライダー36は、キブル巻上機10,11によるキブルロープ6,7の巻き取り又は巻き戻しに連動して昇降移動するが、その際には案内筒39に挿通されたスカフォードロープ4,5をガイドとして振れ止めされ、上昇移動すると立坑櫓1に設けたライダー受けに係止されると共に、下降移動するとキブルロープ6,7に設けた係止部材40でスカフォード13の上方に係止される。
【0051】
また、ライダー36は公知のライダーの場合と同様に、少なくとも案内筒37,39の部分又は全体を縦割り状態で2分割できるように構成され、ねじの着脱などによる簡単な操作で、必要に応じてキブルロープ6,7及びスカフォードロープ4,5に取付け及び取り外しできるようにしてある。
【0052】
以上の構成による立坑掘削装置を用いると、図7〜9で示すように、穿孔及び掘削作業とずり出し作業及び覆工作業による立坑12の構築を行うことができるが、これら作業を行う際には、下段デッキ部13Cに設けたグリッパー29を伸長させ、坑底部35上方の所定位置にスカフォード13を係止保持しておく。
【0053】
ずり出し作業は、図7(a)(b)及び図8で示すように、空キブルになった第1ずりキブル15を坑底部35に吊り降ろし、ブームの先端にショベルを装備した自走式の電動ショベル21などのずり積み機で、第1ずりキブル15にずり積みを行うと共に、その間に実キブルである第2ずりキブル16は、地上との間を往復してずりの排出を行ってスカフォード13上で待機する。
【0054】
また、第1ずりキブル15に対するずり積みが完了すると、第1ずりキブル15を吊り上げると共に第2ずりキブル16を吊り降ろし、第2ずりキブル16に対するずり積み作業と、第1ずりキブル15によるずりの排出作業を並行作業で行い、以下同様のずり出し作業が繰り返し行われる。
【0055】
また、ずり出し作業に先だって行われる穿孔及び掘削作業は、図9(a)で示すように、スカフォード13の第2通過孔20を介して坑底部35にシャフトジャンボ23を吊り降ろし、穿孔及び発破作業を含む一連の掘削作業を行うが、各ずりキブル15,16及び電動ショベル21は、その間は坑底部35から待避させておく。
【0056】
また、ずり出し作業後に行われる覆工作業は、図9(b)で示すように、スカフォード13の下段デッキ部13Cに載置台27を設置し、載置台27上には給送ホース43が接続されたホッパー42を載置すると共に、キブルロープ6を利用してコンクリートキブル22を吊り下げ、コンクリートキブル22からホッパー42へコンクリートを供給しながら行う。
【0057】
覆工作業は、既に構築された覆工コンクリート44の下方外周に移動型枠45を設置すると共に、坑底部21の中央に設置した電動ショベル21のブーム41先端に給送ホース43の先端を係止保持させ、給送ホース43の先端を打継ぎ部材に宛った状態でブーム41を旋回させながら、コンクリート打設を行う。
【0058】
次に、図10は所定深度まで掘削した立坑12と直交状態で横坑(トンネル)46を構築する場合に、横孔46を掘削するのに必要な資材及び機材類、又は構築した横孔46に対して必要な資材及び機材類、を搬入及び搬出する際にキブルロープ6,7を利用する実施形態を示している。
【0059】
まず、キブルロープ6,7及びスカフォードロープ4,5からライダー36を取り外すと共に、スカフォードロープ4,5とスカフォード13を、ロープソケット31と油圧シリンダ32の間で切り離し、スカフォード13は既に掘削した立坑12の坑底部35上に載置する。
【0060】
また、立坑12と横孔46との間には走行レール47を敷設すると共に、走行レール47上には運搬台車48を走行可能に設置し、キブルロープ6,7の吊り金具14には吊りロープ49を係止させ、資機材類50を昇降可能に懸吊することができ、地上から吊り降ろした資機材類50を運搬台車48で横孔46に搬入したり、運搬台車48で横孔46から搬出した資機材類50を地上に吊り上げることができる。
【0061】
この資機材類50の懸吊では、立坑12の軸心に対して対称状に配置した2組の懸吊手段(キブル巻上機及びキブルロープ)を用いているので、大型又は重量のある資機材類50を容易且つ安全に昇降移動させることができる。
【0062】
なお、懸吊した資機材類50をより安全に昇降移動させるために、地上とスカフォード13の間を別途の懸吊手段で昇降移動させている人用エレベータを利用し、この人用エレベータをキブルロープ6,7と同速で昇降移動させながら、人用エレベータに搭乗している作業者が監視することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の立坑掘削装置を適用した実施形態であって、地上に設置した巻上げ設備の概要正面図を示す。
【図2】 同じく、地上に設置した巻上げ設備の概要平面図を示す。
【図3】 同じく、立坑内に懸吊したずりキブル及びスカフォードの概要平面図を示す。
【図4】 図3におけるスカフォードの各段デッキ部の概要平面図を示す。
【図5】 スカフォードロープに装備した張力調整装置の説明図を示す。
【図6】 スカフォードロープに装備した張力調整装置の説明図
【図7】 ずり出し作業を説明する正面図を示す。
【図8】 ずり出し作業を説明する平面図を示す。
【図9】 (a)は穿孔及び発破を含む掘削作業を説明する正面図を示し、(b)は覆工作業を説明する正面図を示す。
【図10】 横孔(トンネル)掘削作業における資機材類の搬入及び搬出作業を説明する正面図を示す。
【符号の説明】
1 立坑櫓
2 スカフォード用ヘッドシープ
3 キブル用ヘッドシープ
4,5 スカフォードロープ
6,7 キブルロープ
8,9 スカフォード巻上機
10,11 キブル巻上機
12 立坑
13 スカフォード
13A 上段デッキ部
13B 中段デッキ部
13C 下段デッキ部
14 吊り金具
15 第1ずりキブル
16 第2ずりキブル
17 連結柱
18 保護柵
19 第1通過孔
20 第2通過孔
21 電動ショベル
22 コンクリートキブル
23 シャフトジャンボ
24 風管
25 (人用エレベータ)の収容孔
26 受け台部
27 載置台
28 跳上げ金具
29 グリッパー
30 連結金具
31 ロープソケット
32 油圧シリンダ
33,34 連通管路
35 坑底部
36 ライダー
37 (キブルロープの)案内筒
38 支持部材
39 (スカフォードロープの)案内筒
40 係止部材
41 ブーム
42 ホッパー
43 給送ホース
44 覆工コンクリート
45 移動型枠
46 横孔(トンネル)
47 走行レール
48 運搬台車
49 吊りロープ
50 資機材類[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a shaft excavation device in a shaft for construction of underground structures such as an underground power plant and an oil storage base, a work shaft as a start base for a horizontal shaft (tunnel) excavation, and the like. Further, the present invention relates to a shaft excavating apparatus that can be adapted to shaft excavation with a large diameter and a large amount of shear discharge.
[0002]
[Prior art]
Recently, various plans for underground use have been actively proposed, and in particular, shafts with ultra-deep depths of 500 m or more and large diameters are required. Since the amount of discharge increases, the efficiency of the projecting work largely controls the construction period and cost of the entire excavation work plan.
[0003]
As a conventional technique for performing a sliding operation using a shearing kibble, there are a first kibble suspension means that moves up and down between the ground and the scaffold or the bottom, and a second that moves up and down between the scaffold and the bottom. Kibble suspension means When A squeezing device using a squibble kibble system that performs a squeezing operation on an empty kibble during a squeezing operation of an actual kibble while performing a quizing operation between the first and second quibbing suspension means. is there.
[0004]
As a shaft excavating apparatus using the alternative kibble method, for example, Patent Document 1 and the applicant of the present invention first. Proposed Japanese Patent Application No. 2001-89200, Japanese Patent Application No. 2001-181713, Japanese Patent Application No. 2001-261133, Japanese Patent Application No. 2001-304872 No. There is.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-294063
[0005]
In these replacement kibble-type sliding devices, one shearing kibble suspended by the first suspension means and the other shearing kibble suspended by the second suspension means are connected to the scaffold and / or the shaft. The replacement kibble operation to be replaced at the bottom is performed, and two shearing kibbles are used alternately.
[0006]
For example, in the case of Patent Document 1, a kibble passage hole is provided at a position deviated from the center of the Scaffold shaft, Zuri Kibble is It is connected to a wire for unloading (kibble rope) via an automatic hook and is suspended so that it can be moved up and down by driving a kibble hoist installed on the ground. Scaffolding Between the middle deck portion and the lower deck portion, a replacement kibble is provided so as to be horizontally movable by being suspended by a hoist.
[0007]
According to these replacement kibble systems, compared to a single excavating and extruding device using a large shearing kibble, there is less interruption of the extruding operation and the work efficiency is improved, and the ejecting is carried out at one time. The advantage that the kibble hoisting equipment etc. is small and inexpensive because the amount is small There The
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, although improved , In the case of the replacement kibble method, it can be placed on a scaffold with limited space and / or on the bottom of the shaft. The In order to ensure safe work as a complicated replacement kibble operation is performed Is To some degree Training Since the efficiency of the projecting operation is reduced only by the time for performing the replacement kibble operation, it is difficult to sufficiently cope with shaft excavation with a large amount of shear discharge.
[0009]
In addition, when the replacement kibble operation is performed, the replacement kibble moves horizontally on the scaffold, so that an unbalanced load is applied to the scaffold. There is a risk that the safety of the vehicle may be impaired and the passage of the kibble to be carried out may be hindered.
[0010]
Furthermore, since the first kibble suspension means (kibble hoisting machine and kibble rope) moves the unloading kibble up and down at a position deviated from the center of the vertical shaft, When carrying in and carrying out materials and equipment necessary for excavation of a mine (tunnel), it is difficult to raise and lower a large or heavy material or equipment in a stable state.
[0011]
Therefore, in the present invention, in a state where a complicated replacement kibble operation is omitted, a plurality of shear kibbles are used to perform the projecting work in the shaft safely and efficiently, and when performing tunnel excavation from the shaft, Provided is a shaft excavation apparatus that can easily carry in and carry out equipment and the like.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The shaft excavation device according to the present invention includes a scaffold suspension means that can suspend a scaffold and move up and down in the shaft, and a plurality of lifts that can move up and down between the ground and the bottom of a shaft by hanging a shear kibble. A kibble suspension means, and each kibble rope of the kibble suspension means is suspended in a symmetrical position with respect to the center of the scaffold, and a kibble passage hole for each shear kibble is formed in the scaffold. Scaffold rope suspension points are provided on both sides of each kibble passage hole, and each kibble passage hole and scaffolding rope suspension point are arranged in series on a horizontal plane perpendicular to the shaft center. Yes.
[0013]
In this shaft excavator, each shear kibble suspended by a plurality of scaffold suspension means is moved up and down alternately between the ground and the bottom of the shaft, and is efficiently ejected without performing a replacement kibble operation. As well as being able to work, there is no need to perform a replacement kibble operation on the scaffold or place an actual kibble on the scaffold, so safe work is ensured even for non-skilled workers. .
[0014]
The kibble suspending means in the shaft excavator is composed of two sets of kibble suspending means for suspending the first shear kibble and kibble suspending means for suspending the second shear kibble. A configuration in which the kibble passage holes for the first and second shear kibbles are drilled at positions symmetrical to the center, and the suspension points of the scaffold ropes are provided at two locations on both sides of each kibble passage hole, respectively. Can be taken.
[0015]
If the diameter of the shaft is increased from the current level, it will be necessary to use three or more sets of kibble suspension means and use three or more shear kibbles. Like the apparatus, the first and second shearing kibbles are suspended by two sets of kibbling suspension means and the projecting operation can be performed sufficiently to achieve the intended purpose. Ford is suspended at four points in a well-balanced manner, and the first and second shear kibbles can safely move up and down through the kibble passage holes between the suspension points.
[0016]
The kibble suspension means in the shaft excavator is provided with a rider that is interlocked with the lifting and lowering movement of a suspension fitting attached to the tip of the kibble rope, and a guide tube for inserting the scaffold rope is attached to each end of the rider. At the same time, the scaffolding rope can be provided with a locking member that locks the rider above the scaffolding.
[0017]
In this shaft excavator, the scaffold rope inserted through the guide tube Rider's Guided with both ends steady, and with the suspension bracket at the tip of the kibble rope locked against the rider, the shear kibble But Move up and down You Therefore, there is no mutual interference in which the kibble rope and the scaffold rope are intertwined, and the shear kibble can be moved up and down safely and quickly.
[0018]
The scaffold suspension means in the shaft excavator includes a hydraulic cylinder between each suspension point on the scaffold and each scaffold rope, and each hydraulic cylinder located on both sides of each kibble passage hole. It is possible to adopt a form in which one chamber and the other chamber are communicated with each other through a communication pipe and provided with tension adjusting means for correcting the offset load.
[0019]
In this shaft excavator, the height difference is set at each scaffolding point of Scaffold. But When the length of the scaffolding rope is adjusted by the hoisting machine, if an unbalanced load is generated and the extension stroke of the piston rod in each hydraulic cylinder fluctuates, it is removed from the high-pressure side cylinder chamber via the communication conduit. Oil flows into the low-pressure side cylinder chamber and operates so that the extension stroke of the piston rod becomes constant, so that the equal load is automatically adjusted, and the scaffold can always be held in a horizontal state.
[0020]
The rider in the shaft excavator can be detachably attached to the kibble rope and the scaffold rope, and the scaffold rope can be detachably attached to the scaffold.
[0021]
With this shaft excavator, when excavating a horizontal hole (tunnel) from the middle of the shaft, the scaffolding is removed and the scaffold is placed on the bottom of the shaft, and materials necessary for the horizontal hole excavation are carried in. In addition, kibble suspension means can be used when carrying out, but by using two sets of kibble suspension means arranged symmetrically with respect to the shaft axis of the shaft, large-sized or heavy materials and equipment can be obtained. It can be moved up and down easily and safely.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a shaft excavation device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings showing preferred embodiments thereof. In the shaft excavation device according to the illustrated embodiment, the
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 2, a shaft 1 is installed on the ground as a wellhead, and a
[0024]
[0025]
That is, one
[0026]
The
[0027]
Further, in the
[0028]
Next, in the
[0029]
The
[0030]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0031]
The first and second passage holes 19 and 20 are arranged at symmetrical positions with respect to the shaft center line of the shaft 12 (also the shaft center line of the scaffold 13), and the scaffold rope 4 ( 4a, 4b) point a and b are suspensions of the scaffold ropes 5 (5a and 5b) on both sides of the
[0032]
In addition, if three shearing kibbles are used, the passage hole is provided with one location on the axial center line and one each on both sides thereof, and the passage holes when four shearing kibbles are used are Two places are arranged on both sides of the wire, and in each case, each kibble is arranged in a line along a horizontal plane perpendicular to the axial center line, and the suspension point by the scaffold rope is attached to each passing hole. Set one on each side.
[0033]
In addition to passing the
[0034]
In addition to allowing the
[0035]
In addition, each of the
[0036]
In addition, on the
[0037]
As shown in FIGS. 5 and 6, the
[0038]
The tension adjusting means automatically adjusts so that an equal load is applied to each of the
[0039]
That is, the
[0040]
As shown in FIG. 5 (a), the
[0041]
However, the
[0042]
At that time, if the scaffold rope 5 (5a, 5b) is wound up by driving the scaffold hoist 9 and the length is made equal to the scaffold rope 4 (4a, 4b), the
[0043]
Also, the scaffold ropes 4 (4a, 4b) or 5 (5a, 5b) wound around the same multi-drum scaffold hoist 8 or 9 are usually equal and constant as shown in FIG. 6 (a). However, if the load is unbalanced and the extension stroke of the
[0044]
That is, FIG. b ) Occurs in the scaffold rope 4 (4a, 4b), the one
[0045]
Further, unlike the conventional technique for performing the replacement kibble operation, the replacement kibble is not placed on the scaffold and does not move horizontally, so there is no fear that an excessive unbalanced load is applied to the
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
Each of the
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
When the shaft excavation apparatus having the above configuration is used, as shown in FIGS. 7 to 9, the
[0053]
As shown in FIGS. 7 (a), 7 (b) and 8, the sliding operation is a self-propelled type in which the
[0054]
When the
[0055]
Further, as shown in FIG. 9 (a), the drilling and excavation work performed prior to the projecting work is performed by hanging the shaft jumbo 23 from the
[0056]
Further, as shown in FIG. 9B, the lining work performed after the sliding work is performed by installing a mounting table 27 on the
[0057]
In the lining work, the movable mold 45 is installed on the lower outer periphery of the already constructed lining
[0058]
Next, FIG. 10 shows materials and equipment necessary for excavating the
[0059]
First, the
[0060]
In addition, a traveling
[0061]
In the suspension of the
[0062]
In order to move the suspended materials and
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a hoisting facility installed on the ground, which is an embodiment to which a shaft excavation device of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic plan view of the hoisting equipment installed on the ground.
FIG. 3 is also a schematic plan view of a shear kibble and a scaffold suspended in a shaft.
4 shows a schematic plan view of each deck section of the scaffold in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory view of a tension adjusting device equipped on a scaffold rope.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a tension adjusting device equipped on a scaffold rope.
FIG. 7 is a front view for explaining a sliding operation.
FIG. 8 is a plan view for explaining a sliding operation.
9A is a front view for explaining excavation work including drilling and blasting, and FIG. 9B is a front view for explaining lining work.
FIG. 10 is a front view for explaining the carrying-in and carrying-out operations of materials and equipment in a horizontal hole (tunnel) excavation work.
[Explanation of symbols]
1 Vertical shaft
2 Scaffold head sheep
3 Kibble head sheep
4,5 Scaffold rope
6,7 Kibble rope
8,9 Scaffold hoist
10,11 Kibble hoisting machine
12 shaft
13 Scaffold
13A Upper deck section
13B Middle deck section
13C Lower deck
14 Hanging Bracket
15 1st Z Riquibble
16 Second shear kibble
17 Connecting pillars
18 Protective fence
19 First passage hole
20 Second passage hole
21 Electric excavator
22 Concrete Kibble
23 Shaft jumbo
24 Wind pipe
25 (Elevator for human use)
26 cradle
27 mounting table
28 Lifting bracket
29 Gripper
30 Connecting bracket
31 Rope socket
32 Hydraulic cylinder
33, 34 communication pipeline
35 Downhole
36 riders
37 Guide tube (of kibble rope)
38 Support members
39 Guide tube (of Scaffold rope)
40 Locking member
41 boom
42 Hopper
43 Feed hose
44 lining concrete
45 Moving formwork
46 Side hole (tunnel)
47 Traveling rail
48 Carriage cart
49 Hanging rope
50 Equipment
Claims (5)
前記スカフォードを懸吊して立坑内を昇降移動可能とするべく、その吊り点が前記キブル通過孔の両側にそれぞれ設けられた複数のスカフォードロープを有するスカフォード懸吊手段と、
ずりキブルをキブルロープで懸吊して地上と坑底部との間を昇降移動可能としたキブル懸吊手段と
を備え、
前記スカフォード懸吊手段は、前記スカフォード上の各吊り点と各スカフォードロープとの間に油圧シリンダをそれぞれ設けると共に、前記キブル通過孔の両側に位置する各油圧シリンダの一方室同士及び他方室同士を連通管路で相互に連通させ、偏荷重を修正する張力調整手段を設けてなることを特徴とした立坑掘削装置。 A scaffold of kibble passing hole is bored,
In order to be movable up and down in the vertical shaft by suspending the scaffold, and the scaffold suspension means the hanging point has a plurality of scaffold rope respectively provided on both sides of the kibble passage hole,
A kibble suspension means that suspends the shear kibble with a kibble rope and can move up and down between the ground and the bottom of the pit,
The scaffold suspension means includes a hydraulic cylinder between each suspension point on the scaffold and each scaffold rope, and one chamber and the other of each hydraulic cylinder located on both sides of the kibble passage hole. A shaft excavator characterized in that the chambers are connected with each other through a communication pipe and provided with tension adjusting means for correcting the offset load .
前記スカフォードは、その中心と対称位置に前記第1及び第2ずりキブルに対する前記キブル通過孔が2つ穿設されると共に、各キブル通過孔の両側2個所に設けられたスカフォードロープによって4点吊りされている請求項1または請求項2に記載した立坑掘削装置。The kibble suspension means has a first kibble rope suspending the first shear kibble and a second kibble rope suspending the second shear kibble,
The scaffold, together with the kibble passage hole for said first and second shear kibble at the center and symmetrical position are two bored, by setting kicked the scaffold rope on both sides two places of each kibble apertures The shaft excavating device according to claim 1 or 2 , wherein the shaft is suspended at four points.
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