(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜した鉱脈に沿った採掘を可能とすることで、無駄な採掘を抑えて、効率のよい採掘を可能にする採掘装置および採掘方法を提供する。【解決手段】台座１１と、台座１１上に配された支持台１２と、支持台１２上に配された採掘方向に往復動されるオーガー駆動部２５と、オーガー駆動部２５により回動され、且つ継ぎ足し可能なスパイラルオーガー２１と、支持台１２の仰俯角が調節される仰俯角調節部３１と、スパイラルオーガー２１の先端部に配されたオーガーヘッド４１とを備え、オーガーヘッド４１は、ヘッド軸の側周部に接合されかつ外方に向かって互いに離間された複数のブレードと、ブレードの縁部に配された複数のオーガーチップとを備え、圧縮気体がヘッド軸の外部に噴出される噴出孔を有し、噴出孔は、オーガーチップ方向に圧縮気体が吹き出される前方噴出孔と、スパイラルオーガー方向に圧縮気体が吹き出される後方噴出孔とからなる採掘装置。【選択図】図１
2018044411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座と、
前記台座上に配された支持台と、
前記支持台上に配された採掘方向に往復動されるオーガー駆動部と、
前記オーガー駆動部により回動されるスパイラルオーガーと、
前記支持台の仰俯角が調節される仰俯角調節部と、
前記スパイラルオーガーの先端部に配されたオーガーヘッドとを備え、
前記オーガーヘッドが、ヘッド軸と、前記ヘッド軸の側周部に接合されかつ外方に向かって互いに離間された複数のブレードと、前記ブレードの採掘側の縁部に配された複数のオーガーチップとを備え、
前記スパイラルオーガーのオーガー軸中および前記オーガーヘッドのヘッド軸中を連通されていて圧縮気体が流される流路と、
前記オーガーヘッドの前記流路に連通されていて前記圧縮気体を前記ヘッド軸の外部に噴出させる噴出孔を有し、
前記噴出孔は、前記オーガーチップ方向に前記圧縮気体が吹き出される前方噴出孔と、前記スパイラルオーガー方向に前記圧縮気体が吹き出される後方噴出孔とからなる採掘装置。
【請求項２】
前記オーガーチップは、板体からなり、前記ブレードの採掘側の面から採掘方向に該板体に配した刃部を突出させた状態で該板体の１面側と前記ブレードとが接合している請求項１に記載の採掘装置。
【請求項３】
前記オーガーチップは、多角柱からなり、前記ブレードの採掘側の面から採掘方向に該多角柱の一端を突出させた状態で該多角柱の１面側と前記ブレードとが接合している請求項１または２に記載の採掘装置。
【請求項４】
前記複数のブレードのうち、隣接するブレード同士を接合したブレード間補強部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の採掘装置。
【請求項５】
前記前方噴出孔は圧縮空気の入口側より出口側の断面積が大きい拡大管をなしている請求項１〜４のいずれか１項に記載の採掘装置。
【請求項６】
前記台座は平面方向に移動する移動装置上に設置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の採掘装置。
【請求項７】
前記移動装置はクローラである請求項６に記載の採掘装置。
【請求項８】
前記ヘッド軸の採掘側の先端にパイロットビットを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の採掘装置。
【請求項９】
採掘方向に合わせてスパイラルオーガーの仰俯角を調整する工程と、
前記スパイラルオーガーの先端に配したオーガーヘッドを採掘位置に合わせて前記オーガーヘッドとともに前記スパイラルオーガーを回動かつ前進させて採掘する工程と、
前記採掘によって得られた採掘物を順次前記オーガーヘッドのヘッド軸にそって前記オーガー方向に移動させ、移動させた採掘物を前記スパイラルオーガーの回動によって後方に搬送する工程とを備え、
前記採掘する工程において、前記ヘッド軸から前記オーガーヘッドの採掘部に配したオーガーチップに向けて圧縮気体を吹き出すとともに、前記採掘物の搬送方向に圧縮気体を吹き出して、採掘物を前記スパイラルオーガー方向に移動させる採掘方法。
【請求項１０】
前記圧縮気体に圧縮空気を用いる請求項９記載の採掘方法。
【請求項１１】
前記採掘する工程において、前記スパイラルオーガーが採掘方向に前進した後、スパイラルオーガーを継ぎ足してさらにスパイラルオーガーを採掘方向に前進させる請求項９または１０に記載の採掘方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は採掘装置および採掘方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の採掘は、機械装置または発破による全断面採掘がほとんどである。機械装置による全断面採掘法は、鉱脈だけでなく、資源としては不要な地盤も掘削し、掘削した全ての採掘物を搬出した後、必要な鉱石を分別する採掘法である。機械装置を用いた全断面掘削による採掘法を行う掘削機として、以下のようなものがある。この掘削機は、ビットを備えたドラムが回転駆動部を有する支持台に取り付けられている。その支持台を取り付けたブームは、シリンダによって旋回、俯仰および屈伸が行えるものである。この掘削機では、掻き寄せ部のアームを用いて掘った鉱石を掻き寄せて、ベルトコンベアで後方に搬送する（例えば、特許文献１参照。）。
また、スクリューオーガーを用いて、横穴を掘削し、掘った掘削物をスクリューオーガーで後方に搬出する横穴掘削用のスクリューオーガー推進装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
一方、発破による全断面採掘法は、地盤に火薬を仕込み、火薬の爆破により地盤を崩した後、崩した全ての採掘物を搬出する。その後、必要な鉱石を分別する採掘法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０-２７９３４７号公報
【特許文献２】特開平７-２０８０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
全断面掘削による採掘法は、鉱脈だけでなく不要な地盤も掘削し、全てを搬送したうえで分別等の工程を経る必要がある。そのため、無駄な労力がかかり、採掘コストがかかりすぎる。また全断面掘削は鉱山自体に過大な坑道を構築する必要性が発生する場合もあり、鉱山の疲弊を助長すると共に、坑道の維持管理に多くの労力を必要とする。また採掘対象地層が層状の場合は必然的に採掘対象外の地層も採掘することになる。さらに採掘対象の地層が水平方向に対して傾斜している場合には、掘削断面を大きくとることが必要になり、また必要に応じて坑道そのものを構築し直す必要がある。そのため、採掘コストがかかりすぎる。特許文献１に開示された掘削機では、全断面掘削ではなく、必要な鉱脈にそった採掘ができるよう改善する余地があった。また特許文献２の横穴掘削用のスクリューオーガー推進装置では、鉱脈の方向に採掘方向を対応させて採掘ができるように改善する余地があった。
一方、発破による採掘法は、全断面掘削法の諸問題に加え、保安の確保、作業環境の状態維持、坑内外の環境保全等に対しての一層の配慮が必要である。
【０００５】
本発明は、水分を避ける採掘に対応し、傾斜した鉱脈に沿った採掘を可能とすることで、無駄な採掘を抑え、採掘物をスムースに後方へ排出して効率のよい採掘を可能にする採掘装置および採掘方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の採掘装置は、台座と、前記台座上に配された支持台と、前記支持台上に配された採掘方向に往復動されるオーガー駆動部と、前記オーガー駆動部により回動されるスパイラルオーガーと、前記支持台の仰俯角が調節される仰俯角調節部と、前記スパイラルオーガーの先端部に配されたオーガーヘッドとを備え、
前記オーガーヘッドが、ヘッド軸と、前記ヘッド軸の側周部に接合されかつ外方に向かって互いに離間された複数のブレードと、前記ブレードの採掘側の縁部に配された複数のオーガーチップとを備え、
前記スパイラルオーガーのオーガー軸中および前記オーガーヘッドのヘッド軸中が連通されていて圧縮気体が流れる流路と、前記オーガーヘッドの前記流路に連通されていて前記圧縮気体が前記ヘッド軸の外部に噴出させる噴出孔を有し、
前記噴出孔は、前記オーガーチップ方向に前記圧縮気体が吹き出される前方噴出孔と、前記スパイラルオーガー方向に前記圧縮気体が吹き出される後方噴出孔とからなる採掘装置を提供する。
【０００７】
本発明の採掘方法は、採掘方向に合わせてスパイラルオーガーの仰俯角を調整する工程と、
前記スパイラルオーガーの先端に配したオーガーヘッドを採掘位置に合わせて前記オーガーヘッドとともに前記スパイラルオーガーを回動かつ前進させて採掘する工程と、
前記採掘によって得られた採掘物を順次前記オーガーヘッドのヘッド軸にそって前記オーガー方向に移動させ、移動させた採掘物を前記スパイラルオーガーの回動によって後方に搬送する工程とを備え、
前記採掘する工程において、前記ヘッド軸から前記オーガーヘッドの採掘部に配したオーガーチップに向けて圧縮気体を吹き出すとともに、前記採掘物の搬送方向に圧縮気体を吹き出す採掘方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の採掘装置によれば、水分を避ける採掘に対応し、鉱脈に沿って採掘することができ、採掘物をスムースに後方に送り出すことができるため、無駄な採掘を極力抑えて、効率よい採掘が可能になる。
また、本発明の採掘方法によれば、水分を避ける採掘に対応し、鉱脈に沿って採掘することができ、採掘物をスムースに後方に送り出すことができるため、無駄な採掘を極力抑えて、効率よい採掘が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る採掘装置の好ましい一実施形態の概略を示した正面図である。
【図２】スパイラルオーガーとオーガーヘッドの概略を示した拡大図である。
【図３】ヘッド軸の前方噴出孔と後方噴出孔とを示した概略断面図である。
【図４】採掘装置のスパイラルオーガーを上向きにした時の概略を示した正面図である。
【図５】採掘装置のスパイラルオーガーを下向きにした時の概略を示した正面図である。
【図６】オーガーヘッドの好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図７】オーガーヘッドの別の好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図８】オーガーヘッドのまた別の好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図９】オーガーヘッドのさらに別の好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図１０】オーガーヘッドを採掘側から見た一例を示した概略上面図である。
【図１１】オーガーチップの好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図１２】オーガーチップの別の好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図１３】オーガーチップのさらに別の好ましい一例を示した概略斜視図である。
【図１４】オーガーチップの配列の好ましい一例を示した概略上面図である。
【図１５】ストッパを備えた採掘装置の概略を示した正面図である。
【図１６】採掘装置と動力供給装置と動力源を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る採掘装置の好ましい一実施形態について、図１および図２を参照しながら、以下に説明する。
【００１１】
図１および図２に示すように、採掘装置１０は、台座１１を備えている。台座１１上には、仰俯角の調節が可能な支持台１２が配されている。支持台１２上には採掘方向に往復動するオーガー駆動部２５が配されている。さらに支持台１２には、支持台１２の仰俯角を調節する仰俯角調節部３１が備えられている。
【００１２】
オーガー駆動部２５には、オーガー駆動部２５により回動されるスパイラルオーガー２１が取り付けられている。スパイラルオーガー２１は、オーガー軸２２とオーガー軸２２の周囲にらせん状に配された羽部２３とからなり、オーガー軸２２の先端にオーガーヘッド４１が配されている。
オーガーヘッド４１は、ヘッド軸４２と、ヘッド軸４２の側周部に接合しかつ外方に向かって互いに離間した複数のブレード４３と、ブレード４３の採掘側の縁部に配した複数のオーガーチップ５１と、パイロットビット６１を備えている。ブレード４３とオーガーチップ５１とパイロットビット６１についての詳細は後述する。
【００１３】
オーガー軸２２中には圧縮気体を流すオーガー軸流路２４が配され、ヘッド軸４２中には、オーガー軸流路２４に連通したヘッド軸流路７１が配されている。オーガー軸流路２４のヘッド軸流路７１とは反対側には、オーガー軸流路２４に圧縮気体を送給する図示していない圧縮気体送給部が接続されている。圧縮気体送給部は、例えば気体圧縮機からなり、例えば、図示していない配管、スイベルジョイント等を介してオーガー軸流路２４に接続されている。
【００１４】
図３に示すように、ヘッド軸４２には、ヘッド軸流路７１に連通されていて圧縮気体をヘッド軸４２の外部に噴出させる噴出孔を有している。噴出孔は、オーガーチップ５１方向に圧縮気体を噴出する前方噴出孔７２と、オーガー軸４２方向に圧縮気体を噴出する後方噴出孔７３とからなる。噴出孔についての詳細は後述する。
【００１５】
上記採掘装置１０によれば、水分を避ける採掘に対応し、鉱脈に沿って採掘することができ、採掘物をスムースに後方に送り出すことができるため、無駄な採掘を極力抑えて、効率よい採掘が可能になる。
具体的には、上記採掘装置１０では、前方噴出孔７２から吹き出された圧縮気体がオーガーチップ５１に吹き付けられ、オーガーチップ５１を冷却する。それとともに、オーガーヘッド４１によって採掘された採掘物を後方のオーガー軸４２方向へ円滑に排出する。具体的には、ヘッド軸４２側に配されたオーガーチップ５１方向に圧縮気体を吹き付ける。このとき、前方噴出孔７２から圧縮気体が吹き出すときに断熱膨張するため、圧縮気体は冷却される。この冷やされた圧縮気体をオーガーチップ５１に吹き付けることで、オーガーチップ５１を冷却することが可能になる。したがって、水分を避ける採掘の冷却に対応することができる。オーガーチップ５１が冷やされることで、オーガーチップ５１の強度が保持されるとともに、オーガーチップ５１の熱による採掘物の熱変質を抑えることができる。
また、オーガーチップ５１に圧縮気体を吹き付けることで、オーガーチップ５１に付着した採掘物を吹き飛ばすようにして除去することができる。これによって、オーガーチップ５１に付着した採掘物に邪魔されることなく、オーガーチップ５１の切れ味が維持され、採掘がしやすくなる。
【００１６】
さらに上記採掘装置１０によれば、スパイラルオーガー２１の仰俯角を調節して、鉱脈に沿って採掘することができる。これによって、無駄な採掘を極力抑えて、効率よい採掘が可能になる。具体的には、鉱脈が斜め上方に向かって存する場合にはスパイラルオーガー２１の仰角を調節して、スパイラルオーガー２１を前進させることで鉱脈にそって採掘することができる。一方、鉱脈が斜め下方に向かって存する場合には、スパイラルオーガー２１の俯角を調節して、スパイラルオーガー２１を前進させることで鉱脈にそって採掘することができる。
【００１７】
このように、スパイラルオーガー２１の仰俯角を変えることができるので、鉱脈が斜め上方向または斜め下方向に存する場合であっても、鉱脈の存在方向に沿って採掘することができる。このため、狭い坑道であっても採掘が可能になる。したがって、全断面掘削を行う必要がなく、必要な鉱石以外の採掘量を大幅に減らすことができる。これによって、採掘量を必要最小限にすることが可能になり、極めて効率的に鉱脈に沿った採掘が可能になる。よって、採掘にかかるコストを大幅に低減することができる。また、従来は採掘を諦めていたような厚みの薄い鉱脈であっても、採算性に優れた採掘が可能になる。
さらに、オーガーヘッド４１で採掘した採掘物をスパイラルオーガー２１の回動によって採掘位置から後方に搬送するため、採掘装置１０に採掘物を後方搬送するための別装置を設置する必要がない。したがって、採掘装置１０を小型化できるので、狭い坑道での採掘が可能になる。
【００１８】
以下、上記採掘装置１０の各構成部品について具体的に説明する。
図１に示したように、台座１１上に揺動自在にされている支持台１２は、一例として、以下の構成を有する。例えば、支持台１２の中心部付近に支持台１２の揺動運動の支点が配されている。すなわち、支持台１２の揺動軸１３を、台座１１に配した支持部１４で回動自在に受けることで、台座１１に対して支持台１２を揺動自在としている。
【００１９】
台座１１上には、支持台１２の仰俯角を所望の角度に調節して保持する仰俯角調節部３１が支持部１４に対して回動自在に配されている。仰俯角調節部３１は、シリンダ３２内を往復駆動可能なピストン３３の駆動により、支持台１２を上下に揺動させて仰俯角を調整するものである。具体的には、台座１１上に配された支持部１４が、仰俯角調節部３１のシリンダ３２に配したシリンダ支持部１５で該シリンダ３２を回動自在に支持している。またピストン３３の端部３３Ｔが支持台１２に配したピストン支持部１６によって回動自在に支持されている。ピストン３３を往復動させるシリンダ３２には、例えば、油圧駆動の油圧シリンダが挙げられる。
【００２０】
仰俯角調節部３１によって支持台１２を上向きに調節することでスパイラルオーガー２１の仰俯角が調節される。上記仰俯角の角度は、仰俯角調整部３１の稼働長さによって適宜設定することができる。例えば、スパイラルオーガー２１の仰角θｅ（図４参照）は、上向き方向に３０°以下に調節される。またスパイラルオーガー２１の俯角θｄ（図５参照）は、下向き方向に３０°以下に調節される。
【００２１】
図１に示すように、支持台１２上には、採掘方向に往復動するオーガー駆動部２５が配されている。オーガー駆動部２５は、支持台１２に配された軌道１７上を採掘方向に前後進（往復動）する前後進駆動部２６上に固定されている。軌道１７は例えばレールからなる、また前後進駆動部２６は、例えば、軌道１７上を移動する図示していない回動輪を有し、その回動輪を回動させる図示していない回動輪駆動部を有するものである。例えば、軌道１７を歯軌条とし、回動輪を歯車としたラックアンドピニオン式および油圧シリンダ式を採用することができる。このような前後進駆動部２６は、採掘時にオーガーヘッド４１が受ける反力を十分に支えることができるので、採掘時に前進しているスパイラルオーガー２１の後退を防止することができる。
【００２２】
オーガー駆動部２５にチャック機構２７を介してスパイラルオーガー２１が支持されている。具体的には、オーガー駆動部２５の駆動軸２８には、スパイラルオーガー２１を着脱可能としたチャック機構２７が固定されていることが好ましい。このチャック機構２７にスパイラルオーガー２１が取り付けられて支持固定されている。したがって、スパイラルオーガー２１は、台座１１上の支持台１２に、オーガー駆動部２５によってチャック機構２７を介して回動自在に支持されている。なお、チャック機構２７は、上記オーガー駆動部２５の駆動軸２８に対して回動中に外れないように固定できるものであれば、着脱可能に取り付けられているものであってもよい。なお、支持台１２上のスパイラルオーガー２１の先端側には、スパイラルオーガー２１を回動自在に支持するオーガー支持部２９が備えられていることが好ましい。
【００２３】
オーガー駆動部２５は、例えば、電動機またはオイルモーターとギアボックスによる構成を基本とするが、他の回動駆動装置を用いることもできる。
【００２４】
図２に示したように、スパイラルオーガー２１は、オーガー軸２２の採掘方向の先端部にオーガーヘッド４１を備えている。オーガーヘッド４１は、オーガー軸２２に取り付け部４５を介して着脱自在に取り付けられたものであっても、溶接等によって固着されたものであってもよい。取り付け部４５は、例えば、ねじ込み式に取り付けられるものであってもよい。
【００２５】
オーガーヘッド４１は、ヘッド軸４２と、ヘッド軸４２の側周部に接合しかつ外方に向かって互いに離間した複数のブレード４３と、ブレード４３の採掘側の縁部に配した複数のオーガーチップ５１と、ヘッド軸４２の先端中心部に接合しパイロットビット６１とを備えたものである。以下、オーガーチップ５１をチップ５１ともいう。ブレード４３は種々の形態を採用することができる。一例として、図６、図７、図８、図９に示したブレード４３は平板構成となっている。
【００２６】
スパイラルオーガー２１のオーガー軸２２には、圧縮気体を流すオーガー軸流路２４が成されている。また、オーガーヘッド４１のヘッド軸４２には、オーガー軸流路２４に連通するヘッド軸流路７１が成されている。このヘッド軸流路７１の採掘側は閉塞されている場合もある。
【００２７】
さらに図３に示すように、ヘッド軸４２の側周には、ヘッド軸流路７１に連通し、圧縮気体をヘッド軸４２の外部に噴出する前方噴出孔７２と後方噴出孔７３が複数配されている。
前方噴出孔７２は、圧縮気体をオーガーチップ５１方向に噴出することで圧縮気体を断熱膨張させて冷却する。すなわち、断熱膨張によって冷やされた圧縮気体をオーガーチップ５１（図２参照）に当てて、オーガーチップ５１を冷却する。それとともに、採掘物の排出を円滑にする。具体的には、ヘッド軸４２側のブレード４３（図２参照）に配されたオーガーチップ５１方向に冷やされた圧縮気体を吹き付ける。吹き付けられた圧縮気体は、ヘッド軸４２側から採掘面を伝ってブレード４３の外方側のオーガーチップ５１方向に流れる。このようにして、ブレード４３のオーガーチップ５１列を冷却することができる。このとき、ブレード４３が平板状である場合は、隣接するブレード４３間に冷却された圧縮気体が供給され易くなるので、ブレード４３に配したオーガーチップ５１が冷却されやすくなる。このようにして、各オーガーチップ５１が冷やされることで、オーガーチップ５１自体の熱変質や採掘物の熱変質を抑えることができる。
また、オーガーチップ５１に圧縮気体を吹き付けることで、オーガーチップ５１に付着した採掘物を吹き飛ばすようにして除去することができる。これによって、オーガーチップ５１に付着した採掘物に邪魔されることなく、オーガーチップ５１の切れ味が維持され、採掘がしやすくなる。
【００２８】
また後方噴出孔７３は、圧縮気体をオーガー軸２２方向に吹き出すようにされている。以下、前方噴出孔７２は噴出孔７２、後方噴出孔７３は噴出孔７３ともいう。
噴出孔７２、７３の詳細については後述する。
【００２９】
上記噴出孔７２は圧縮気体の入口側より出口側の断面積が大きい拡大管をなしていることが好ましい。このように、噴出孔７２が拡大管形状をなしているので、噴出孔７２を流れる圧縮気体は断熱膨張して噴出される。このため、圧縮気体は冷却され、その圧縮気体が吹き付けられるオーガーチップ５１は冷却される。
なお、前方噴出孔７２が直管状であっても、ある程度の冷却効果は期待でき、オーガーチップ５１を冷却することが可能になる。このように、オーガーチップ５１が冷却されることによって、オーガーチップ５１の熱による採掘物の熱変質を抑制することができる。
また、オーガーチップ５１に圧縮気体を吹き付けることで、オーガーチップ５１に付着した採掘物を吹き飛ばすようにして除去することができる。このため、オーガーチップ５１に付着した採掘物に邪魔されることなく、オーガーチップ５１の切れ味が維持され、採掘がしやすくなる。
【００３０】
上記圧縮気体としては、６９０ｋＰａ以上の圧縮空気を用いる場合が多い。圧縮空気の圧力は、好ましくは８３０ｋＰａ以上であり、より好ましくは９２０ｋＰａ以上である。圧縮空気の圧力が低すぎると、孔からの吹き出し流量が少なすぎて、ブレード４３に配したオーガーチップ５１の冷却には不十分となる。また、採掘物をスパイラルオーガー２１方向に送ることが十分にできなくなる。
【００３１】
次に、上記採掘装置１０におけるオーガーヘッド４１の形態例について説明する。
オーガーヘッド４１の好ましい一例としては、図６に示す形態が挙げられる。
図６に示すように、オーガーヘッド４１（４１Ａ）は、先端側から見て中央にヘッド軸４２が配されており、ヘッド軸４２の側周に複数のブレード４３が配されている。例えばブレード４３は、ヘッド軸４２の側周から放射状に等間隔に配されている。本明細書でいう先端側とは採掘側のことである。図示例では６枚のブレード４３が、先端側から一例として３０°の角度で外方に広がるように配されている。すなわち、オーガーヘッド４１Ａの先端側の角度である先端角θは６０°になっている。各ブレード４３の一端側、すなわちヘッド軸４２側は、オーガーヘッド４１の先端側のヘッド軸４２に接合されている。各ブレード４３の他端側は、支持部４４に接合されている。支持部４４は、オーガーヘッド４１の先端側とは反対のヘッド取り付け側のヘッド軸４２の側周に配された盤状部４６と、盤状部４６から放射状に各ブレード４３の他端部方向に延出した板状部４７とからなる。したがって、各ブレード４３のそれぞれの他端部に対応して１枚の板状部４７の先端部が接合している。盤状部４６と板状部４７とは、剛性を確保する点で一体に構成されていることが好ましい。また隣接する板状部４７間は、放射状に向かうに従って離間している。
【００３２】
ブレードの形態の別の好ましい一例としては、図７に示す形態が挙げられる。
図７に示すように、オーガーヘッド４１（４１Ｂ）は、先端側から見て中央にヘッド軸４２が配されており、ヘッド軸４２の側周に複数のブレード４３が配されている。例えばブレード４３は、ヘッド軸４２の側周から放射状に等間隔に配されている。図示例では６枚のブレード４３が先端側から７５°の角度で外方に広がるように配されている。すなわち、オーガーヘッド４１Ｂの先端角θは１５０°になっている。
【００３３】
各ブレード４３の一端側が、オーガーヘッド４１の先端側のヘッド軸４２に接合されていて、各ブレード４３の他端側が支持部４４に接合されている。支持部４４は、オーガーヘッド４１の先端側とは反対のヘッド取り付け側のヘッド軸４２の側周に配された盤状部４６と、盤状部４６から各ブレード４３の他端部方向に延出した板状部４７とからなる。盤状部４６と板状部４７とは、剛性を確保する点で一体に構成されていることが好ましい。さらに、各ブレード４３間には補強部材としてブレード間補強部４８が配されている。ブレード間補強部４８の一端部は、ブレード４３Ａに隣接するブレード４３（４３Ｂ）または板状部４７に接合されている。上記盤状部４６の外形は、円であっても多角形であってもよい。また隣接する板状部４７間は、放射状に向かうに従って離間している。
【００３４】
上記のオーガーヘッド４１Ａ、４１Ｂでは、ブレード４３と支持部４４との間に隙間４９が発生している。この隙間４９によって、採掘物がブレード４３の側面に溜まることなく、隙間４９からも後方に排出されるようになるので、採掘物の排出効率が高められる。図７においては、θは１５０°となっている。
また、ブレード間補強部４８は、その上部に採掘物が溜まらないように、円形断面もしくはひし形断面を有することが好ましい。
【００３５】
ブレードの形態のまた別の好ましい一例としては、図８に示す形態が挙げられる。
図８に示すように、オーガーヘッド４１（４１Ｃ）は、先端側から見て中央にヘッド軸４２が配され、ヘッド軸４２の側周から放射状に複数のブレード４３が等間隔に配されている。図示例では６枚の三角形のブレード４３が先端側から６０°の角度で外方に広がるように配されている。すなわち、オーガーヘッド４１Ｃの先端角θは１２０°になっている。
【００３６】
各ブレード４３の一辺が、ヘッド軸４２の側周に接合されている。各ブレード４３のヘッド軸４２の側面から外方に放射状に延びる各底面４３Ｓには支持部４４が配されている。支持部４４は、ブレード４３に対して、接合された断面形状が逆Ｔ字型になるように接合されている。その接合には、溶接が挙げられる。なお、支持部４４はブレード４３に対して、接合された断面形状がＬ字型になるように接合されていてもよい。このように、ブレード４３に支持部４４を接合することで、断面形状を逆Ｔ字型もしくはＬ字型にすることによって、ブレード４３の剛性が高められる。また隣接する支持部４４間は、放射状に向かうに従って離間している。
【００３７】
ブレードの形態のさらに別の好ましい一例としては、図９に示す形態が挙げられる。
図９に示すように、オーガーヘッド４１（４１Ｄ）は、先端側から見て中央にヘッド軸４２が配されており、ヘッド軸４２の側周から放射状に複数のブレード４３が等間隔に配されている。図示例では６枚の三角形のブレード４３が先端側から６０°の角度で外方に広がるように配されている。すなわち、オーガーヘッド４１の先端角θは１２０°になっている。
各ブレード４３の一辺が、ヘッド軸４２の側周に接合されている。各ブレード４３のヘッド軸４２側から外方に放射状に延びる底面４３Ｓには支持部４４が配されている。支持部４４は、ブレード４３に対して、接合された断面形状が逆Ｔ字型になるように接合されている。その接合には、溶接が挙げられる。なお、支持部４４はブレード４３に対して、接合された断面形状がＬ字型になるように接合されていてもよい。このように、ブレード４３に支持部４４を接合することで、断面形状を逆Ｔ字型もしくはＬ字型にすることによって、ブレード４３の剛性が高められる。また隣接する支持部４４間は、放射状に向かうに従って離間している。
さらに、各ブレード４３間には補強部材としてブレード間補強部４８が配されている。
【００３８】
上記の三角形のブレード４３は、例えば、ブレード４３自体が直角三角形の平板で構成されている。この場合、直角三角形の直角を挟む２辺の内の１辺がヘッド軸に例えば溶接によって接合されている。なお、必ずしも、ブレード４３が直角三角形である必要はない。
この構成では、ブレード４３間に空間が発生している。この空間を通って、採掘物がオーガー軸２２方向に移送される。
【００３９】
上記各オーガーヘッド４１は、ブレード４３の枚数が６枚の例を示したが、一般的には３枚以上８枚以下である。特にベントナイトのような軟らかい岩石を採掘する場合には、ブレード４３の枚数が６枚であることが適している。
【００４０】
ブレード４３は、ブレード４３自体の剛性を高めるために、その縁部を厚くしたものであることが好ましい。この構成でも、上記したように、ブレード４３の変形が抑えられ、びびり振動が抑制される。
ブレード４３を構成する鋼材には、例えば、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）、機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＣ材）、機械構造用合金鋼材等の鋼材が挙げられる。
【００４１】
またブレード４３の剛性を高めるために、ブレード４３のオーガー軸２２側に支持部４４を配してもよい。支持部４４については後述する。または、ブレード４３の断面形状をＬ字形または逆Ｔ字形にしてもよい。
さらにブレード４３を三角形の構成の一部としてもよい。例えば、ヘッド軸４２とブレード４３と支持部４４とで直角三角形を構成する。ブレード４３が直角三角形の斜辺を構成し、直角三角形の内角の直角を挟む２辺がヘッド軸２２と支持部４４とで構成されている。ヘッド軸２２とブレード４３と支持部４４とは、それぞれ、例えば溶接によって接合されていることが好ましい。また、ブレード４３と支持部４４とは一体であってもよい。
【００４２】
オーガーヘッド４１は、先端側に向かうに従い先細りとなる形状をなしている。オーガーヘッド４１の先端角θは、３０°以上１５０°以下の範囲である。この先端角θは、採掘物の硬さによって選択される。具体的に、採掘物が軟らかい岩石の場合は、先端角θが鈍角になるようにすることが好ましい。一方、採掘物が硬い岩石の場合は、先端角θが鋭角になるようにすることが好ましい。例えば、特にベントナイトのような軟らかい岩石の場合は、先端角θは１２０°が最適である。
本明細書において、上記柔らかい岩石とは、一軸圧縮強さが１５．０ＭＮ／ｍ２未満の岩石をいう。また、上記硬い岩石とは、一軸圧縮強さが１５．０ＭＮ／ｍ２以上の岩石をいう。一軸圧縮強さは、ＪＩＳ  Ｍ０３０２：２０００に準拠して求めた。
【００４３】
図６に示したように、オーガーヘッド４１の先端角θを１２０°よりも鋭角に近付けた場合、例えば先端角θが６０°の場合、オーガーヘッド４１の直径が変わらなければオーガーヘッド４１の高さが高くなる。このため、１２０°よりも鋭角なオーガーヘッド４１の先端部θは、採掘面への食い込み性が良くなる。「食い込み性」とは、オーガーヘッド４１の先端が岩石の表面と接触した後に、ヘッド軸４２の芯ぶれなどをどれだけ起こしにくいかを表す。その半面、オーガーヘッド４１の高さが高くなるのでオーガーチップ５１の取り付け個数が増える。このため、各オーガーチップ５１に掘削力の分散が生じる。オーガーヘッド４１の後ろから１０の力で押した場合、オーガーチップ５１が２枚しかなければ各オーガーチップ５１は５程度の力で採掘しようとする。しかし、オーガーチップ５１が１０枚あると各オーガーチップ５１は１程度の力での採掘となる。このため、岩盤への食い込み力が低下する。このオーガーヘッドの場合は、採掘物が細かくなり、砂状および粒状のどちらか一方または両方になりやすい。砂状とは、１辺が概ね２ｍｍ以下の不定形状で構成される採掘物（原鉱）であり、肉眼では砂程度の大きさに見えるものである。粒状とは、１辺が概ね２ｍｍ以上の不定形状で構成される原鉱であり、肉眼では砂利程度の大きさに見えるものである。
【００４４】
図７に示したように、オーガーヘッド４１の先端角θを１２０°よりもさらに鈍角にする。例えば先端角θが１５０°では、オーガーチップ５１の取り付け個数は減り、オーガーヘッド４１を１回転した場合の岩盤と接触する面積は先端角θがより鋭角である条件に比べて小さくなる。
【００４５】
図８、図９に示したように、オーガーヘッド４１の先端角θを最適角の１２０°にした場合、取り付けるオーガーチップ５１の個数を押さえることで採掘力の分散を押さえつつ、食い込み性を良くしている。軟らかい岩石を採掘する場合、オーガーチップ５１の形状により種々の形状、大きさの採掘物（原鉱）を得ることができる。
【００４６】
図７および図９に示したように、各ブレード４３間には補強部材としてブレード間補強部４８が配されていることが好ましい。ブレード間補強部４８の一端部は、オーガーチップ５１が配されたブレード面とは反対側のブレード面に接合されている。そしてブレード間補強部４８の他端部は、ブレード４３Ａに隣接するブレード４３（４３Ｂ）に接合されている。また、硬い岩石を採掘する場合、または採掘物の厚さが厚くなるように採掘する場合には、ブレード４３に大きな力が加わるようになる。ブレード間補強部４８は、採掘物の排出を妨げないように、ヘッド軸４２から離れた位置に配されることが好ましい。
【００４７】
上記のようにブレード間補強部４８を配することで、採掘時にブレード４３に大きな力が加わったとき、ブレード間補強部４８がブレード４３を変形しようとする力に対向してブレード４３を支持する。これによって、ブレード４３の変形が抑えられる。また、ブレード間補強部４８および支持部４４によって、ブレード４３の剛性が高められるので、ブレード４３の変形および振動を抑制することができる。
【００４８】
上記いずれのオーガーヘッド４１であっても、図１０に示すように、ヘッド軸４２を中心にして放射状にブレード４３が配され、ブレード４３の支持部４４、ブレード４３間にブレード補強部４８が配されていても、採掘側からスパイラルオーガー４１側に通じる空間Ａが確保されている。そのため、採掘物がスパイラルオーガー４１側に運ばれやすくなっている。
また、上記オーガーヘッド４１における支持部４４やブレード補強部４８は、オーガーヘッド４１の先端部側の面が丸みを有する、または傾斜面になっていることが好ましい。このような形状をなすことで、採掘物が支持部４４上やブレード補強部４８上に溜まりにくくなり、オーガーヘッド４１後方のスパイラルオーガー２１方向に排出されやすくなる。
【００４９】
各ブレード４３には複数のオーガーチップ５１が配されている。具体的には、上記オーガーヘッド４１Ａから４１Ｄの回転方向に対して各ブレード４３の前面側で、オーガーヘッド４１の採掘方向側には、複数のオーガーチップ５１が配されている。オーガーチップ５１の詳細については後述する。
【００５０】
図１１に示すように、オーガーチップ５１は、得ようとする採掘物の形状に応じて、種々の形状が採用される。オーガーチップ５１は、本体部５２と、本体部５２の先端部（採掘側）に配した刃部５３とを有する場合と、本体部５２と刃部５３が同一素材の場合がある。
【００５１】
採掘物の形状は、オーガーチップ５１の形状、突出高さＨ、切込み深さ、オーガーヘッド４１の回転速度によって変化する。特に、オーガーヘッド４１のヘッド軸４２に近い側に配されたオーガーチップ５１とヘッド軸４２から遠い側に配されたオーガーチップ５１とでは、オーガーチップ５１の回転速度が回転半径に比例して速くなる。
以下、各種のオーガーヘッド４１に搭載されるオーガーチップ５１と採掘物の形状について説明する。
【００５２】
例えば、図１１に示すように、オーガーチップ５１（５１Ａ）は、四角形の板体からなり、一端側に刃部５３を有する。このオーガーチップ５１は、ブレード４３の採掘側の面４３Ｓから刃部５３を突出させた状態で該四角形の板体の１面側とブレード４３の側面とが接合している。このオーガーチップ５１Ａは、粉状、薄片状の採掘物を得るオーガーチップである。その詳細を以下に説明する。
【００５３】
オーガーチップ５１Ａの刃物角βは３０°以上９０°以下であり、好ましくは４５°以上７５°以下であり、より好ましくは５０°以上７０°以下である。刃物角βが大きすぎると掘削効率が悪くなり、刃物角βが小さすぎるとオーガーチップ５１Ａの刃先の強度が低下して好ましくない。以上を鑑み、刃物角βは一例として６０°としている。
【００５４】
オーガーチップ５１Ａのすくい角αは０°以上３０°以下であり、好ましくは０°以上１５°以下であり、より好ましくは２°以上１０°以下である。すくい角αが大きくなると切屑せん断角が小さくなり、採掘物の厚みも薄くなる。その結果、切削力が小さくなって切削温度が低下し、工具摩耗が低減するという効果も得られる。しかし、すくい角αを大きくしすぎると刃先強度が低下し、硬い岩石に当たったときに刃先が欠けやすくなる。以上を鑑み、すくい角αは一例として０°としている。
【００５５】
オーガーチップ５１Ａの逃げ角γは０°以上４５°以下であり、好ましくは５°以上３０°以下であり、より好ましくは１０°以上３０°以下である。逃げ角γを大きくすると刃先の摩耗が進んでも逃げ面摩耗幅が大きくならず、びびり振動が起こりにくくなる。また逃げ角γを大きくすると、粘土のような採掘物では逃げ面付着物が生じにくくなる。逃げ角γが小さすぎると、逃げ面に採掘物が付着しやすくなりびびり振動が発生しやすくなる。以上を鑑み、逃げ角γは一例として３０°としている。
【００５６】
例えば、上記オーガーチップ５１Ａの場合、オーガーチップ５１の厚みが１ｍｍと薄いため、突出高さＨを長く、切込み深さを深く設定することができない。例えば、突出高さＨが６ｍｍ、切込み深さが１ｍｍに設定される。そのため、採掘物は、粉状もしくは薄片状のものとなる。ヘッド軸４２に近い側の切削速度の遅いオーガーチップ５１で薄片状のもが多く削れ、ヘッド軸４２から遠い側の切削速度が速いオーガーチップ５１で粉状の採掘物が多く得られる。
【００５７】
上記のようにオーガーチップ５１の回転速度、すなわち切削速度が速くなると、得られる採掘物の形状が異なってくる。切削速度が遅い場合には、薄片状のせん断形またはむしり形の採掘物が主に得られる。切削速度が速い場合には、粉状の採掘物になりやすい。
【００５８】
オーガーチップ５１Ａの厚みを厚くすることにより、オーガーチップ５１の抗析力が強くなるので、採掘時の切込み深さを深くして、厚みが５ｍｍ以上の厚片状の採掘物を得ることができる。この場合、オーガーチップ５１に採掘圧力が強くかかるので、具体的には、厚さが６ｍｍのオーガーチップ５１Ａの場合、例えば、突出高さＨを１０ｍｍとして、切込み深さを６ｍｍとしている。
【００５９】
図１２に示すように、オーガーチップ５１（５１Ｂ）は、五角柱からなる。五角柱の上面および下面の五角形は、ある１辺を基準辺として、基準辺ＨＲの両端には、基準辺に直角かつ同等の長さを有する側辺ＨＳが接続されている。そして、両側辺の基準辺とは反対側の端部から同等の長さの斜辺ＨＹが延びていて、両斜辺がなす五角形の内角θＩが１８０°未満になるように接続されている。このような五角形は、いわゆる、ホームベース形をしている。このオーガーチップ５１Ｂは、粉状、粒状、塊状の採掘物を得るオーガーチップである。塊状とは、１辺が１０ｍｍ以上の不定形状で構成される原鉱であり、肉眼では石程度の大きさに見えるものである。以下、詳細に説明する。
オーガーチップ５１Ｂは、本体部５２と、本体部５２の先端部（採掘側）に配した刃部５３とを有する場合と、本体部５２と刃部５３が同一素材の場合がある。したがって、刃部５３は、上記斜辺ＨＹを含むように配されている。
このオーガーチップ５１Ｂは、ブレード４３の採掘側の面４３Ｓから該五角柱の刃部５３を突出させた状態で該五角柱の上記基準辺ＨＲを含む１側面とブレード４３の側面とが接合している。接合形態は、ろう付けもしくは溶接である。または、ねじ止め等により取り付けられている。
このオーガーチップ５１は、ブレード４３の採掘側の面４３Ｓから刃部５３を突出させた状態で該四角形の板体の１面側とブレード４３の側面とが接合している。
【００６０】
オーガーチップ５１Ｂの刃物角βは３０°以上９０°以下であり、好ましくは４５°以上７５°以下であり、より好ましくは５０°以上７０°以下である。刃物角βが大きすぎると掘削効率が悪くなり、刃物角βが小さすぎるとオーガーチップ５１Ｂの刃先の強度が低下して好ましくない。そこで刃物角βは一例として７０°としている。
【００６１】
オーガーチップ５１Ｂのすくい角αは０°以上３０°以下であり、好ましくは０°以上１５°以下であり、より好ましくは２°以上１０°以下である。すくい角αが大きくなると切屑せん断角が小さくなり、採掘物の厚みも薄くなる。その結果、切削力が小さくなって切削温度が低下し、工具摩耗が低減するという効果も得られる。しかし、すくい角αを大きくしすぎると刃先強度が低下し、硬い岩石に当たったときに刃先が欠けやすくなる。そこですくい角αは一例として０°としている。
【００６２】
オーガーチップ５１Ｂの逃げ角γは０°以上４５°以下であり、好ましくは５°以上３０°以下であり、より好ましくは１０°以上３０°以下である。逃げ角γを大きくすると刃先の摩耗が進んでも逃げ面摩耗幅が大きくならず、びびり振動が起こりにくくなる。また逃げ角γを大きくすると、粘土のような採掘物では逃げ面付着物が生じにくくなる。逃げ角γが小さすぎると、逃げ面に採掘物が付着しやすくなりびびり振動が発生しやすくなる。そこで逃げ角γは一例として２０°としている。
【００６３】
例えば、上記オーガーチップ５１Ｂでは、オーガーチップ５１の厚みが１ｍｍと薄いため、突出高さＨを長く、切込み深さを深く設定することができない。例えば、突出高さＨが６ｍｍ、切込み深さが１ｍｍに設定される。そのため、採掘物は、粉状もしくは薄片状のものとなる。ヘッド軸４２に近い側の切削速度の遅いオーガーチップ５１で薄片状のもが多く削れ、ヘッド軸４２から遠い側の切削速度が速いオーガーチップ５１で粉状の採掘物が多く得られる。原鉱が弧を描くように反っていることもある。
【００６４】
図１３に示すように、オーガーチップ５１（５１Ｃ）は、前述のオーガーチップ５１Ａにおいて、刃部５３とは反対側で、ブレード４３との接合面とは反対側の面がブレード４３側に向かって傾斜しているものである。このオーガーチップ５１Ｃは、粉状、粒状、厚片状の採掘物を得るオーガーチップである。原鉱が弧を描くように反っていることもあるが、薄片状に比べて、反りは小さく、大きな形状になることが多い。以下、詳細を説明する。
【００６５】
オーガーチップ５１Ｃの刃物角βは３０°以上９０°以下であり、好ましくは４５°以上７５°以下であり、より好ましくは５０°以上７０°以下である。刃物角βが大きすぎると掘削効率が悪くなり、刃物角βが小さすぎるとオーガーチップ５１Ｃの刃先の強度が低下して好ましくない。以上を鑑み、刃物角βは一例として６０°としている。
【００６６】
オーガーチップ５１Ｃのすくい角αは０°以上３０°以下であり、好ましくは０°以上１５°以下であり、より好ましくは２°以上１０°以下である。すくい角αが大きくなると切屑せん断角が小さくなり、採掘物の厚みも薄くなる。その結果、切削力が小さくなって切削温度が低下し、工具摩耗が低減するという効果も得られる。しかし、すくい角αを大きくしすぎると刃先強度が低下し、硬い岩石に当たったときに刃先が欠けやすくなる。以上を鑑み、すくい角αは一例として０°としている。
【００６７】
オーガーチップ５１Ｃの逃げ角γは０°以上４５°以下であり、好ましくは５°以上３０°以下であり、より好ましくは１０°以上３０°以下である。逃げ角γを大きくすると刃先の摩耗が進んでも逃げ面摩耗幅が大きくならず、びびり振動が起こりにくくなる。また逃げ角γを大きくすると、粘土のような採掘物では逃げ面付着物が生じにくくなる。逃げ角γが小さすぎると、逃げ面に採掘物が付着しやすくなりびびり振動が発生しやすくなる。以上を鑑み、逃げ角γは一例として３０°としている。
【００６８】
例えば、上記オーガーチップ５１Ｃの場合、オーガーチップ５１の厚みが１２ｍｍと厚いため、突出高さＨを長く、切込み深さを深く設定することができる。例えば、突出高さＨが１２ｍｍ、切込み深さが２ｍｍに設定される。そのため、採掘物は、粉状、粒状、厚片状のものとなる。ヘッド軸４２に近い側の切削速度の遅いオーガーチップ５１で厚片状のものが多く削れ、ヘッド軸４２から遠い側の切削速度が速いオーガーチップ５１で粉状、粒状の採掘物が多く得られる。
【００６９】
オーガーチップ５１は、上記オーガーヘッド４１Ａから４１Ｄの回転方向に対して各ブレード４３の前面側で、オーガーヘッド４１の採掘方向側に配されている。ブレード４３の採掘側の面４３Ｓから突出しているオーガーチップ５１の突出高さＨは、２ｍｍ以上である。突出高さＨが短すぎると、ブレード４３自体で採掘するようになる。一方、突出高さＨが長すぎると、オーガーチップ５１がブレード４３から剥がれたり、オーガーチップ５１自体が折れたり、曲がったりして、掘削不能になる。
【００７０】
ベントナイトのような軟らかい岩石の採掘においては、オーガーチップ５１の突出高さＨは、好ましくは５ｍｍ以上である。ただし、オーガーチップ５１の逃げ面がブレード４３の採掘側の面４３Ｓよりも採掘側にあることが好ましい。オーガーチップ５１の逃げ面がブレード４３の採掘側の面４３Ｓよりもオーガー軸４２側に下がっていると、逃げ面とブレード４３との間に採掘物が溜まって逃げ面に採掘物が付着しやすくなり、掘削不能となりやすい。
また採掘時にブレード４３で採掘面を積極的に削ることがないように、採掘時のオーガーチップ５１の切込み深さはオーガーチップ５１の突出高さＨより短く設定されている。
【００７１】
オーガーヘッド４１の外縁部に配されるオーガーチップ５１は、オーガーヘッド４１の直径に対してブレード４３の最外周より５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で突出するように取り付けることが好ましい。ただし、スパイラルオーガー２１の回転直径とオーガーヘッド４１の回転直径が同等であるとする。
【００７２】
一つのブレード４３に付けるオーガーチップ５１の個数に制限は無く、特に下記要素を加味することでベントナイトのような軟らかい岩石の採掘効率を上げることができる。
採掘側からオーガーヘッド４１の先端部を見た場合、先端部を対称点として対称に配されたブレード４３に対するオーガーチップ５１の取り付け個数が同数であることが好ましい。
ブレード４３に配されるオーガーチップの配列５０が、オーガーヘッド４１のヘッド軸４２の軸心Ｏから外側に向かってらせん状に広がるように配されることが好ましい。
【００７３】
例えば図１４に示すように、軸心Ｏを中心にして外方に向かって、仮想の同心円Ｃ（Ｃ１からＣ７）をオーガーチップ５１の幅と例えば同等の長さの間隔で等間隔に描く。同心円Ｃ１はヘッド軸４２の外周と同等である。この同心円間の領域を内側から順に同心円領域Ｓ（Ｓ１からＳ６）とする。
ヘッド軸４２に最も近い同心円領域Ｓ１と複数枚のブレード４３のうちの一つのブレード４３Ａとが交差する箇所のブレード４３Ａの側面にオーガーチップ列の起点となるオーガーチップ５１（５１Ａ）が配されている。このオーガーチップ５１Ａを配した位置を起点に同心円領域Ｓ１に隣接する同心円領域Ｓ２と、ブレード４３Ａに対してオーガーヘッド４１の矢印で示した回転方向Ｒに隣接するブレード４３Ｂとの交差する位置に次のオーガーチップ５１（５１Ｂ）が配されている。このように、同心円領域Ｓの直径が一回り大きくなる方向に順に隣接する同心円領域Ｓと、オーガーヘッド４１の回転方向Ｒに順に隣接するブレード４３との交差する位置にオーガーチップ５１が配されている。図面では、オーガーチップの第１配列と第２配列の二つのオーガーチップの配列を示した。オーガーチップの第１配列は、オーガーチップ５１Ａを始点とするオーガーチップ５１Ａから５１Ｆまでのらせん状の配列である。オーガーチップの第２配列は、オーガーチップ５１Ｇを始点とするオーガーチップ５１Ｇから５１Ｌまでのらせん状の配列である。図示例では、オーガーチップの第１、第２配列は、軸心Ｏを中心にした点対称となる位置に配されている。
上記説明したように、同心円領域とブレードとを順に選択することで、オーガーチップの配列が回転方向Ｒにらせん状に配されることになる。
オーガーチップの配列がらせん状に配されることで、すべてのオーガーチップが採掘面に当たることで、採掘面の全面にオーガーチップが当たるようになった場合、採掘漏れがなくなる。
【００７４】
また、図示した例のように、４枚以上の偶数枚のブレードが配されている場合には、ヘッド軸４２の軸心Ｏを中心にした対称点となるように、オーガーチップを配することが好ましい。
【００７５】
上記のようにオーガーチップの配列がらせん状に配されている構成では、配列方向に隣り合うオーガーチップ５１同士の採掘面における軌跡を重ねる場合と、離間させる場合がある。離間している場合には、軟らかい岩石を掘進する時の掘進速度が改善される。
【００７６】
オーガーチップ５１は、例えば超硬合金で構成されていることが好ましい。
またはオーガーチップ５１は、採掘面に当たる刃部５３の部分のみ超硬合金で形成されていて、その他の部分は炭素鋼で構成されていてもよい。
【００７７】
オーガーチップ５１は、ブレード４３に対して溶接またはネジ留めされている。特に、ブレード４３に対して取り付け取り外しが容易なように、ろう付けまたはねじ止めが好ましい。
【００７８】
図１に示したように、オーガーヘッド４１の先端部には、パイロットビット６１が取り付けられていることが好ましい。パイロットビット６１は、オーガーヘッド４１による採掘を補助するために、オーガー軸２２を延長した方向となる採掘方向にオーガーヘッド４１を導くものである。その構成は、例えば、パイロット軸に複数のオーガーチップを張り合わせたものである。
パイロットビット６１はヘッド軸４２の先端部に例えば固着されている。固着させる手段としては、いかなる手段であってもよく、一例として溶接が挙げられる。
【００７９】
図１に示したように、上記台座１１は平面方向に移動する移動装置８１上に設置されている。移動装置８１としてはクローラ、すなわち無限軌道車を挙げることができる。無限軌道車は、坑道や採掘現場のようないわゆる悪路であっても走行可能となっている。
【００８０】
また図１５に示すように、移動装置８１に、採掘時にオーガーヘッド４１が受ける反力を受け止めるストッパ８３を備えていることが好ましい。このストッパ８３は、移動装置８１の採掘側とは反対側に備えられている。ストッパ８３には、例えば、ブルドーザの排土板を用いることが挙げられる。
【００８１】
上記採掘装置１０には、台座１１上にオペレータによって稼働を可能とする運転装置１００が備えられていても良い。この運転装置１００は、例えば、移動装置８１の運転、オーガー駆動部２５、前後進駆動部２６の稼働、仰俯角調節部３１の調節、圧縮気体の送給、ストッパ８３の動作等の指令を行う。運転装置１００は、台座１１上に配するかわりに、オペレータによる無線操縦または有線操縦によるものであってもよい。すなわち、運転装置１００は採掘装置１０とは別に設けてもよい。
【００８２】
図１６に示すように、上記採掘装置１０は、該採掘装置１０を稼働する動力供給装置９１と、採掘装置１０と動力供給装置９１とを稼働する動力源９２とを有する。動力供給装置９１と動力源９２とは、採掘装置１０を小型にするために、採掘装置１０とは別に配されることが好ましい。
動力供給装置９１としては、電動機、オイルポンプ、オイルタンク等が挙げられる。また動力供給装置９１には、油圧供給装置に加えて、圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置を配してもよい。圧縮気体供給装置としては、電動機、圧縮機等が挙げられる。
動力源９２は、例えば、発電装置からなる。動力源９２で得た電力は電気配線９３によって動力供給装置９１へ供給される。また、図示はしていないが、動力源９２で得た電力の一部を駆動装置１０のオーガー駆動部２５に供給してもよい。動力供給装置９１から採掘装置１０へは、油圧配管９４、圧縮気体配管９５等で伝達する。またこれらの動力供給装置９１と動力源９２とは、図１に示した運転装置１００によって制御されてもよい。
【００８３】
本発明の採掘方法について、以下に説明する。この採掘方法は、一例として上記採掘装置１０を用いて行う。
図１及び図２に示したように、採掘装置１０を稼働する前に、オーガー駆動部２５の駆動軸２８にチャック機構２７を介してスパイラルオーガー２１を取り付けておく。スパイラルオーガー２１の先端部にはオーガーヘッド４１を配しておく。またオーガーヘッド４１にはオーガーチップ５１を配しておく。オーガーチップ５１は採掘で得ようとする採掘物の形状に合わせて選択される。オーガーチップ５１の形状と採掘物の形状との関係は上述した通りである。
【００８４】
そして、スパイラルオーガー２１の先端に配したオーガーヘッド４１を採掘位置に合わせてオーガーヘッド４１とともにスパイラルオーガー２１を回動かつ前進させて採掘する工程を行う。
具体的には、採掘装置１０を移動し、仰俯角調節部３１によって鉱脈が存在する方向に支持台１２の仰俯角を合わせ込むとともに、採掘する鉱脈の位置にオーガーヘッド４１を合わせ込む。これによって、オーガーヘッド４１が採掘位置に合わされ、オーガーヘッド４１の進行方向が決定される。この状態で、オーガー駆動部２５を回動駆動するとともに、前後進駆動部２６を支持台１２の軌道１７に沿って前進させて、回動するオーガーヘッド４１で鉱脈の採掘を開始する。
【００８５】
具体的には、採掘が開始されると、前後進駆動部２６によってスパイラルオーガー２１が前進され、オーガー駆動部２５によってスパイラルオーガー２１とともにオーガーヘッド４１が回動する。すると、オーガーチップ５１の刃部５３が鉱脈に切込み、鉱脈を含む採掘面を削り取っていく。
このように採掘する工程では、ヘッド軸４２からオーガーヘッド４１の採掘部に配したオーガーチップ５１に向けて圧縮気体を吹き出すとともに、採掘物の搬送方向に圧縮気体を吹き出す。具体的には、採掘の際に、オーガー軸流路２４およびヘッド軸流路７１を通って前方噴出孔７２および後方噴出孔７３から圧縮気体、例えば圧縮空気を噴出させる。前方噴出孔７２から噴出することで、断熱膨張させて冷却した圧縮空気をオーガーチップ５１に吹き付けて、オーガーチップ５１を冷却する。圧縮空気の圧力は前述した通りである。
【００８６】
続いて、採掘によって得られた採掘物を順次オーガーヘッド４１のヘッド軸４２にそってスパイラルオーガー２１方向に移動させ、移動させた採掘物をスパイラルオーガー２１の回動によって後方に搬送する工程を行う。
具体的には、後方噴出孔７３から噴出させた圧縮空気をスパイラルオーガー２１方向に噴出することで、採掘物をヘッド軸４２にそってスパイラルオーガー２１方向に移動させやすくする。スパイラルオーガー２１に移動してきた採掘物は、スパイラルオーガー２１の回動によって採掘により掘られた孔の外部に排出される。
【００８７】
そして前後進駆動部２６によってスパイラルオーガー２１が前進され、チャック機構２７が採掘面近くまで到達すると、いったん、前後進駆動部２６の駆動を停止するとともに、オーガー駆動部２５の回動を停止させる。次にチャック機構２７からスパイラルオーガー２１（２１Ａ）を取り外し、前後進駆動部２６を後進させて、元の位置まで戻す。そして新たな図示していないスパイラルオーガーをチャック機構２７と採掘孔に突き刺さった状態のスパイラルオーガー２１Ａとに接続する。
【００８８】
この状態で、上記説明したのと同様にして、オーガー駆動部２５を再び回動駆動するとともに、前後進駆動部２６を支持台１２の軌道１７に沿って再び前進させて、オーガーヘッド４１で鉱脈の採掘を再開する。
そして、オーガーヘッド４１での鉱脈の採掘、スパイラルオーガー２１の継ぎ足しを繰り返すことで、採掘を進めていく。
【００８９】
上記採掘方法によれば、採掘時に水の代わりに圧縮気体を用いるので、水分を避ける採掘に対応することができる。また、鉱脈に沿って採掘することができ、採掘物をスムースに後方に送り出すことができるため、無駄な採掘を極力抑えて、効率よい採掘が可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  採掘装置
１１  台座
１２  支持台
１３  揺動軸
１４  支持部
１５  シリンダ支持部
１６  ピストン支持部
１７  軌道
２１  スパイラルオーガー
２２  オーガー軸
２３  羽部
２４  オーガー軸流路
２５  オーガー駆動部
２６  前後進駆動部
２７  チャック機構
２８  駆動軸
２９  オーガー支持部
３１  仰俯角調節部
３２  シリンダ
３３  ピストン
３３Ｔ  ピストンの端部
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ  オーガーヘッド
４２  ヘッド軸
４３  ブレード
４３Ｓ  採掘側の面
４４  支持部
４５  取り付け部
４６  盤状部
４７  板状部
４８  ブレード間補強部
４９  隙間
５１  オーガーチップ
５２  本体部
５３  刃部
６１  パイロットビット
７１  ヘッド軸流路
７２  前方噴出孔（噴出孔）
７３  後方噴出孔（噴出孔）
８１  移動装置
８３  ストッパ
９１  動力供給装置
９２  動力源
９３  電気配線
９４  油圧配管
９５  圧縮気体配管
１００  運転装置
Ａ  空間
Ｈ  突出高さ
Ｓ、ＳＡ、ＳＢ  同心円領域
Ｒ  回転方向
α  すくい角
β  刃物角
γ  逃げ角
θ  オーガーヘッドの先端角
θｅ  スパイラルオーガーの仰角
θｄ  スパイラルオーガーの俯角
【図１】
2018044411.tif 000003
【図２】
2018044411.tif 000004
【図３】
2018044411.tif 000005
【図４】
2018044411.tif 000006
【図５】
2018044411.tif 000007
【図６】
2018044411.tif 000008
【図７】
2018044411.tif 000009
【図８】
2018044411.tif 000010
【図９】
2018044411.tif 000011
【図１０】
2018044411.tif 000012
【図１１】
2018044411.tif 000013
【図１２】
2018044411.tif 000014
【図１３】
2018044411.tif 000015
【図１４】
2018044411.tif 000016
【図１５】
2018044411.tif 000017
【図１６】
2018044411.tif 000018