(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタヘッドを回転させて斜坑を切下げ掘削し、掘削ずりをそのカッタヘッドの外周部に設けられるずり取込口を介して機内に取り込んで搬送手段により後方側へ搬送するトンネル掘削機であって、
前記カッタヘッドの面板中央部を前方へ向けて凸状に形成するとともに、前記搬送手段の前端部をその面板中央部の裏面近傍位置まで延設し、かつ前記ずり取込口より取り込まれる掘削ずりを前記搬送手段の前端部方向へ案内するスライド板を設けることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記カッタヘッドの外周部に掘削ずりを掻き集めるスクレーパを設けるとともに、前記カッタヘッド前面に、掘削ずりをそのカッタヘッドの外周側へ掻き寄せる掻き寄せ板を設けることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前記掻き寄せ板の外周端を、前記ずり取込口に対し前記カッタヘッドの回転方向前方側に設けることを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項４】
前記掻き寄せ板の内周端を、この掻き寄せ板の外周端と前記カッタヘッドの中心とを結ぶ線に対しそのカッタヘッドの回転方向前方側に設けることを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機。
【請求項５】
前記掻き寄せ板の高さを、前記カッタヘッドの前面に設けられるディスクカッタの刃先より２０〜５０ｍｍだけ低くすることを特徴とする請求項２ないし４のうちのいずれかに記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機に関し、より詳しくはカッタヘッドの回転により掘削される掘削ずりをそのカッタヘッド外周部のずり取込口を介して機内に取り込んで後方側へ搬送するトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば発電施設に用いられる斜坑を切下げ掘削する工法として、特公平７−２３６７６号公報に開示されているような掘削工法が知られている。この従来工法に用いられるトンネル掘削機１００は、図５に示されているように、予め掘削される小さな径のパイロット孔１０１に沿って拡径掘削を行って大きな径のリーミング孔１０２を形成するものである。この場合、リーミング孔１０２を拡径掘削する際に生じる掘削ずりは、パイロット孔１０１内を落下させて前方へ排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来工法によれば、予めパイロット孔１０１を掘削する必要があるために、２度の掘削作業を行う必要があったり、掘削ずりを落下排出するための空間を斜坑の前方下部に予め形成する必要があるなどの問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解消するために、本出願人は、カッタヘッドにより掘削された掘削ずりを機内に取り込んだ後に強制的に後方側に搬送するようにしたトンネル掘削機を既に提案している（特願平７−１８０４１２号）。この先願発明によれば、掘削ずりを落下排出するためのリーミング孔を掘削する手間が省け、斜坑の切下げ掘削を効率的に行うことが可能となる。
【０００５】
ところが、この先願発明においては、図６に示されるように、カッタヘッド１０３の面板１０３ａがフラットな形状であるために、このカッタヘッド１０３の外周部より取り込まれる掘削ずりを案内するスライド板１０４の取付角度がその面板１０３ａの形状に制限される結果、この掘削ずりの落下方向（矢印Ｃ方向）が重力方向に対して略直角方向となってその掘削ずりがずり取込口の近辺に滞留してスムーズに滑り落とすことができないという問題点がある。
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、斜坑掘削用のトンネル掘削機において、ずり取込口から取り込まれる掘削ずりをスムーズに滑り落として搬送手段に導くことのできるトンネル掘削機を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機は、
カッタヘッドを回転させて斜坑を切下げ掘削し、掘削ずりをそのカッタヘッドの外周部に設けられるずり取込口を介して機内に取り込んで搬送手段により後方側へ搬送するトンネル掘削機であって、
前記カッタヘッドの面板中央部を前方へ向けて凸状に形成するとともに、前記搬送手段の前端部をその面板中央部の裏面近傍位置まで延設し、かつ前記ずり取込口より取り込まれる掘削ずりを前記搬送手段の前端部方向へ案内するスライド板を設けることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明において、カッタヘッドの回転により掘削された掘削ずりはそのカッタヘッドの外周部に設けられるずり取込口を介して機内に取り込まれ、スライド板によって搬送手段の前端部方向へ案内された後、この搬送手段によって後方側へ搬送される。本発明においては、カッタヘッドの面板中央部が前方へ向けて凸状に形成されるとともに、前記搬送手段の前端部がその面板中央部の裏面近傍位置まで延設されているので、掘削ずりを案内するスライド板の取付角度、言い換えれば掘削ずりの落下方向を重力方向に近づけることができ、これによってその掘削ずりがずり取込口の近辺に滞留するのを防いでスムーズに滑り落とすことが可能となる。
【００１０】
本発明において、前記カッタヘッドの外周部に掘削ずりを掻き集めるスクレーパを設けるとともに、前記カッタヘッド前面に、掘削ずりをそのカッタヘッドの外周側へ掻き寄せる掻き寄せ板を設けるのが好ましい。
【００１１】
このように構成されたものでは、カッタヘッドの切羽において掘削された掘削ずりは、このカッタヘッドの回転に伴って回転される掻き寄せ板の側面に沿ってそのカッタヘッドの外周部まで案内され、この外周部においてスクレーパにより掻き集められてずり取込口から機内に取り込まれる。このように、掻き寄せ板が設けられていることによって、カッタヘッド面板から切羽までの空間でその切羽において掘削された掘削ずりをずり取込口に取り込むまでのその掘削ずりの排土性を向上させることができるとともに、このずり取込口における掘削ずりの取り込み性を向上させることができる。
【００１２】
前記掻き寄せ板の外周端は、前記ずり取込口に対し前記カッタヘッドの回転方向前方側に設けるのが好ましい。また、前記掻き寄せ板の内周端は、この掻き寄せ板の外周端と前記カッタヘッドの中心とを結ぶ線に対しそのカッタヘッドの回転方向前方側に設けるのが好ましい。なお、この掻き寄せ板の内周端と外周端とを結ぶ形状は曲線であっても良いし、直線であっても良い。このようにすることで、ずり取込口に至る掘削ずりの排土とそのずり取込口における掘削ずりの取り込みがより確実となる。
【００１３】
また、前記掻き寄せ板の高さは、前記カッタヘッドの前面に設けられるディスクカッタの刃先より２０〜５０ｍｍだけ低くするのが良い。こうすることで、ディスクカッタが摩耗してもそのディスクカッタの許容される摩耗代（通常２０ｍｍ未満）以上離隔した位置に掻き寄せ板の先端が位置するので、掘削時にその掻き寄せ板が切羽に衝接するのを防止することができる。また、５０ｍｍ以内であれば、掘削ずりの掻き寄せ効果が低下することなく、ディスクカッタの早期摩耗を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトンネル掘削機の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１に、本発明の第１実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図が示され、図２に、同トンネル掘削機の正面図が示されている。
【００１６】
本実施例のトンネル掘削機１は、例えば発電所における導水用の斜坑を掘削するために使用されるものである。このトンネル掘削機１においては、掘削機本体の前部にカッタヘッドサポート２を介してカッタヘッド３が回転自在に支承され、このカッタヘッド３の面板３ａの前面には多数個のディスクカッタ４が装着されている。また、前記カッタヘッドサポート２には、掘削終了時にそのカッタヘッドサポート２をトンネル坑壁に対して支持するためのサイドサポート５が設けられている。
【００１７】
前記カッタヘッドサポート２の後方にはメイングリッパ６が設けられるとともに、これらカッタヘッドサポート２とメイングリッパ６との間には、ラチスジャッキ７が配されている。こうして、このメイングリッパ６によってトンネル坑壁に反力をとりつつラチスジャッキ７によりカッタヘッドサポート２に推進力を伝達し、かつカッタヘッド３を回転させることにより掘削が行われる。なお、この掘削により生じる掘削ずりは中央部に配されるスクリューコンベア８により機内の後方側へ搬送される。
【００１８】
前記カッタヘッド３の面板３ａは中央部が前方へ向けて凸状に形成されてなり、この面板３ａの外周部には複数個（本実施例では６個）のずり取込口９が配されるとともに、このずり取込口９のカッタヘッド回転方向（矢印Ｒ方向）後方側に掘削ずりを掻き集めるスクレーパ１０が配されている。また、この面板３ａの前面には、掘削ずりをその面板３ａの外周側へ掻き寄せる複数個（本実施例では６個）の掻き寄せ板１１が取り付けられている。
【００１９】
この掻き寄せ板１１は、外周端がずり取込口９に対しカッタヘッド３の回転方向（矢印Ｒ方向）前方側に設けられ、内周端がその掻き寄せ板１１の外周端とカッタヘッド３の中心とを結ぶ線に対しそのカッタヘッド３の回転方向（矢印Ｒ方向）前方側に設けられ、かつ全体としてそのカッタヘッド３の回転方向に向けて湾曲した形状とされている。また、この掻き寄せ板１１の面板３ａからの高さは、前記ディスクカッタ４の刃先より２０〜５０ｍｍだけ低くされ、これによってディスクカッタ４が摩耗しても掘削時にその掻き寄せ板１１が切羽に衝接するのを防止するようにされている。ここで、ディスクカッタ４の許容される摩耗代は通常２０ｍｍ未満である。
【００２０】
前記面板３ａの裏面側には、前記スクリューコンベア８がその前端部をその面板３ａ中央部の裏面近傍位置まで延設するように設けられる。また、この面板３ａの裏面には、ずり取込口９より取り込まれる掘削ずりをそのスクリューコンベア８の前端部方向へ案内するために、各ずり取込口９に対応してそのずり取込口９からスクリューコンベア８に付設のホッパー１２の上端部まで斜設されるようにスライド板１３が設けられている。
【００２１】
このような構成において、カッタヘッド３の回転により掘削され特に図１のＡの部分に滞留する掘削ずりは、このカッタヘッド３の回転に伴って掻き寄せ板１１のカッタヘッド回転方向前方側の側面に沿って矢印Ｓ方向にそのカッタヘッド３の外周部まで案内され、この外周部においてスクレーパ１０により掻き集められてずり取込口９から機内に取り込まれる。この後、機内に取り込まれた掘削ずりは、スライド板１３に案内されてホッパー１２からスクリューコンベア８の前端部まで移送され、このスクリューコンベア８によって後方側へ搬送される。なお、このスクリューコンベア８の後端部下方には掘削ずりの落下を制御するためのシャッター１４が設けられており、このシャッター１４の開作動により掘削ずりは下方の桟付きベルトコンベア１５上に載置され、この桟付きベルトコンベア１５により更に後方側へ搬送される。
【００２２】
本実施例によれば、カッタヘッド３の面板３ａ上に掻き寄せ板１１が設けられていることによって、切羽において掘削された掘削ずりを強制的にカッタヘッド３の外周部に排土することができ、ずり取込口９に取り込むまでのその掘削ずりの排土性の向上を図ることができるとともに、ずり取込口９における掘削ずりの取り込み性の向上を図ることができる。また、カッタヘッド３の面板中央部が前方へ向けて凸状に形成されるとともに、スクリューコンベア８の前端部がその面板中央部の裏面近傍位置まで延設されているので、掘削ずりを案内するスライド板１３の取付角度、言い換えれば掘削ずりの落下方向を重力方向に近づけることができ、従来装置より掘削ずりを急傾斜でスムーズにホッパー１２内に落下させることができる。
【００２３】
図３に、本発明の第２実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図が示され、図４に、同トンネル掘削機の正面図が示されている。
【００２４】
この第２実施例のトンネル掘削機２０においては、カッタヘッド２１の面板２１ａの形状をドーム型に形成している。これ以外の点については第１実施例のものと基本的に異なるところがないので、図に同一符号を付すに止めて詳細な説明を省略することとする。
【００２５】
本実施例のように面板２１ａの形状をドーム型にし、スクリューコンベア８の前端部をその面板２１ａの裏面中央部近傍位置まで延設するように構成しても、前記第１実施例と同様の作用効果を奏するものである。
【００２６】
前記各実施例においては、掘削ずりの機内後方への搬送手段としてスクリューコンベア８と桟付きベルトコンベア１５とを併用したものについて説明したが、この搬送手段としては、以下に示すようにいろいろな変形例が可能である。
▲１▼真空ポンプの吸引力により導管を介して掘削ずりを吸い込む方式。
▲２▼カッタヘッドのチャンバー内に送水管を通して水を供給し、掘削ずりをスラリー状にして排泥ポンプにより吸い込む方式。
▲３▼桟付きベルトコンベアのみにより搬送する方式。
【００２８】
また、前記各実施例では、推進用にラチスジャッキを用いるものを示したが、従来からある推進方向と略平行に配置されるスラストジャッキを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図である。
【図２】図２は、第１実施例に係るトンネル掘削機の正面図である。
【図３】図３は、第２実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図である。
【図４】図４は、第２実施例に係るトンネル掘削機の正面図である。
【図５】図５は、従来技術を示す縦断面図である。
【図６】図６は、先願発明に係るトンネル掘削機の説明図である。
【符号の説明】
１，２０  トンネル掘削機
３，２１  カッタヘッド
３ａ，２１ａ  面板
４  ディスクカッタ
８  スクリューコンベア（搬送手段）
９  ずり取込口
１０  スクレーパ
１１  掻き寄せ板
１３  スライド板
１５  ベルトコンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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