(57)【要約】【課題】トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を防止して、作業環境を大幅に改善することのできるトンネル坑内の換気方法及び換気装置を提供する。【解決手段】給気ダクト１を、トンネル坑Ｔ内の上部側の横断方向略中央位置に、トンネル坑Ｔの坑口Ｔｒから切羽Ｔｆ方向に延在するように配置するとともに、一対の排気ダクト２，３を、給気ダクト１の両脇位置に、切羽近傍位置から坑口方向に延在するように給気ダクト１と並列に配置し、給気ダクト１を用いて、トンネル坑Ｔ外から吸入した新鮮空気を、排気ダクト１の切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ排気ダクト１の坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、トンネル坑Ｔの横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、排気ダクト２，３を用いて、切羽方向端部側から吸入した切羽近傍位置の空気を、坑口方向端部側から坑口側へと排気するようにした。【選択図】      図１
2004339780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気方法であって、
給気ダクトを、前記トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置に、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように配置するとともに、
一対の排気ダクトを、前記給気ダクトの両脇位置に、前記切羽近傍位置から坑口方向に延在するように前記給気ダクトと並列に配置し、
前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、
前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気することを特徴とするトンネル坑内の換気方法。
【請求項２】
前記新鮮空気の給気量を、前記切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定することを特徴とする請求項１に記載のトンネル坑内の換気方法。
【請求項３】
前記新鮮空気の給気流速を、１０ｍ／ｓ以下に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネル坑内の換気方法。
【請求項４】
トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気装置であって、
前記トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置に、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように配置された給気ダクトと、
前記給気ダクトの両脇位置に、前記切羽近傍位置から坑口方向に延在するように前記給気ダクトと並列に配置された一対の排気ダクトと、
前記排気ダクトに連結され、前記排気ダクト内の空気中に含まれる粉塵を除去する集塵機とを備え、
前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、
前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気することを特徴とするトンネル坑内の換気装置。
【請求項５】
前記給気ダクト又は前記排気ダクトを、前記トンネル坑の長手方向に走行させる走行手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のトンネル坑内の換気装置。
【請求項６】
前記給気ダクト及び排気ダクトを支持する支持台部と、該支持台部の左右両側から柱状あるいは壁状をなして下方に延出する脚部とからなり、正面視門型構造をなすフレームを備えたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のトンネル坑内の換気装置。
【請求項７】
前記給気ダクト又は前記排気ダクトを長手方向に伸縮可能としたことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のトンネル坑内の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル坑の切削途中において、このトンネル坑内を換気するための換気方法及び換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削途中のトンネル坑内、特に切羽の近傍位置においては、地山を切削することによって発生した多量の粉塵が存在している。トンネル坑内に粉塵が充満したままでは、作業環境上好ましくなく、また機械等の運転・保守にも悪影響を及ぼすおそれがあるため、粉塵を含んだ空気をトンネル坑外に排出するとともに、トンネル坑外の新鮮空気を取り入れて、換気を行う必要がある。これまでのトンネル坑内の換気方法は、空気を送り込む等してトンネル坑内の粉塵を希釈した後に、トンネル坑外へと排出することを基本としていた。しかしこうした換気方法では、粉塵が希釈されることで、切羽側等といった特定箇所への粉塵の充満は防止されるが、トンネル坑内全体に粉塵が拡散し易くなってしまう。すなわち、希釈されたとはいえ、粉塵がトンネル坑内全体に行き渡ってしまうので、作業環境の改善効果はさほど高いとは言えなかった。
【０００３】
こうした従来の問題点を解決するものとして、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の換気方法においては、切羽から坑口側に離間した位置において、トンネルの径方向に新気を噴出させて、このトンネル坑内を塞ぐようにエアカーテンを形成するとともに、前記切羽近傍の空気を吸引することにより、前記エアカーテンを前記切羽に向けて移動させつつ前記切羽近傍の空気を排出するようにしている。これにより、切羽において発生する粉塵を、エアカーテンによって切羽近傍に封じ込めてその飛散領域を狭めることができ、かつ、粉塵の吸引効率を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４９１９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした換気方法においては、トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置から新気を噴出させて、下部側の両脇位置から切羽近傍の空気を吸引するようにしている。給気位置と排気位置とがこのような位置関係であると、トンネル坑内の径方向（横断方向）において空気流の流速分布にムラが発生してしまい、万遍なく空気流を発生させることが困難であると考えられる。すなわち、均一な流れのエアカーテンを形成することは困難であり、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を的確に防止し得るものとは言えなかった。
【０００６】
本発明者等は独自に鋭意検討した結果、給気位置と排気位置とを所定の位置関係に設定することで、より均一な空気層を形成することができ、粉塵の拡散をより的確に防止し得ることを見出した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を防止して、作業環境を大幅に改善することのできるトンネル坑内の換気方法及び換気装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気方法であって、給気ダクトを、前記トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置に、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように配置するとともに、一対の排気ダクトを、前記給気ダクトの両脇位置に、前記切羽近傍位置から坑口方向に延在するように前記給気ダクトと各々並列に配置し、前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気することを特徴とする。
【０００９】
このトンネル坑内の換気方法を実施するに際しては、予め、トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置に給気ダクトを配置するとともに、その両脇位置に一対の排気ダクトを各々並列に配置しておく。こうしておいて、トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、トンネル坑の横断方向つまり径方向に放射状に内に吹き出して給気するようにしているので、給気された新鮮空気は横断方向に拡散しながら、切羽方向及び坑口方向の各々に向かって徐々に移動していく。こうした新鮮空気の空気流によって、トンネル坑内には、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気の層が形成される。こうした空気層が形成されることで、切羽近傍位置で発生した多量の粉塵は、坑口側へと拡散することが抑制され、切羽近傍位置に封じ込められる。
そして、粉塵を多量に含む切羽近傍位置の空気を、前記空気層の形成位置である前記所定位置よりも坑口側へと排気するようにしているので、切羽近傍位置の粉塵は迅速且つ的確に除去されて、特定の箇所に粉塵が充満することが防止される。
このとき、給気ダクトと排気ダクトとの位置関係を上記の通りとしているので、トンネル坑内の横断方向全域にわたって新鮮空気を万遍なく行き渡らせ、流速分布のムラを減少させて、より均一な流れの空気層を形成することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトンネル坑内の換気方法であって、前記新鮮空気の給気量を、前記切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のトンネル坑内の換気方法であって、前記新鮮空気の給気流速を、１０ｍ／ｓ以下に設定したことを特徴とする。
【００１１】
このように、新鮮空気の給気量を排気量よりも多く設定することで、より幅が厚い空気層を形成することができるとともに、切羽近傍位置の気流の流速分布のムラを少なくして、より均一な流れの空気層を形成することができる。
また、新鮮空気の給気流速を遅くして、１０ｍ／ｓ以下に設定するようにすれば、均一な空気層を形成する上において、より好ましい。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、トンネル坑の切削途中に該トンネル坑内を換気するための換気装置であって、前記トンネル坑内の上部側の横断方向略中央位置に、前記トンネル坑の坑口から切羽方向に延在するように配置された給気ダクトと、前記給気ダクトの両脇位置に、前記切羽近傍位置から坑口方向に延在するように前記給気ダクトと並列に配置された一対の排気ダクトと、前記排気ダクトに連結され、前記排気ダクト内の空気中に含まれる粉塵を除去する集塵機とを備え、前記給気ダクトを用いて、前記トンネル坑外から吸入した新鮮空気を、前記排気ダクトの切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ前記排気ダクトの坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、前記トンネル坑の横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、前記排気ダクトを用いて、前記切羽方向端部側から吸入した前記切羽近傍位置の空気を、前記坑口方向端部側から坑口側へと排気することを特徴とする。
【００１３】
トンネル坑内の換気装置をこのような構成としているので、請求項１〜３の何れかに記載のトンネル坑内の換気方法を、好適に実施することができる。
また、給気ダクト及び排気ダクトをトンネル坑内の上部側に設けているので、トンネル坑Ｔ内の下部側における各種作業を阻害することなく、常時的確に換気を行うことができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のトンネル坑内の換気装置であって、前記給気ダクト又は前記排気ダクトを、前記トンネル坑の長手方向に走行させる走行手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このように、給気ダクト又は排気ダクトを走行可能としているので、給気ダクト又は排気ダクトを切羽面に対して容易に接近・退避可能とでき、機動性を高めることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のトンネル坑内の換気装置であって、前記給気ダクト及び排気ダクトを支持する支持台部と、該支持台部の左右両側から柱状あるいは壁状をなして下方に延出する脚部とからなり、正面視門型構造をなすフレームを備えたことを特徴とする。
【００１７】
このように、正面視門型構造をなすフレームによって、給気ダクト及び排気ダクトを支持するようにしているので、このフレームの内側を、作業用車両の通行用あるいは作業用のスペース等として利用することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の何れかに記載のトンネル坑内の換気装置であって、前記給気ダクト又は前記排気ダクトを長手方向に伸縮可能としたことを特徴とする。
【００１９】
このように、給気ダクト又は排気ダクトを長手方向に伸縮可能としているので、これら給気ダクト又は排気ダクト全体を移動させることなく、各々の切羽側端部を切羽面に対して容易に接近・退避可能とできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル坑内の換気方法及び換気装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）には、切削途中である馬蹄形断面のトンネル坑Ｔを示す。これらの図においては、切羽面（切羽）を符号Ｔｆとして、坑口を符号Ｔｒとして、各々図示している。このトンネル坑Ｔ内には、給気ダクト１と、一対の排気ダクト２，３とが配置され、切削途中のトンネル坑Ｔ内を換気できるようになっている。
【００２１】
給気ダクト１は、トンネル坑Ｔ外の新鮮な空気（新鮮空気）をトンネル坑Ｔ内に給気するもので、トンネル坑Ｔ内の上部側の横断方向略中央位置に、トンネル坑Ｔの坑口Ｔｒの側（坑口側）から切羽面Ｔｆの方向（切羽方向）に延在するように配置されている。ここでいう「上部側」とは、トンネル坑Ｔ内の高さ方向において、少なくとも中間位置よりも上側であることを意味する。また排気ダクト２，３は、一対をなして、切羽面Ｔｆの近傍位置（切羽近傍位置）の粉塵を多量に含んだ空気を排気するもので、給気ダクト１の左右両脇位置に、切羽近傍位置から坑口Ｔｒの方向（坑口方向）に延在するようにして、給気ダクト１と各々並列に配置されている。これら排気ダクト２と排気ダクト３とは、給気ダクト１と高さ方向に略同一位置となるように配置されるとともに、給気ダクト１を挟んでほぼ左右対称となるように配置されていることが好ましい。
【００２２】
給気ダクト１及び排気ダクト２，３は、ともに中空筒型をなして長尺状に延在し、内部に空気を流すものである。給気ダクト１の坑口方向端部側には、トンネル坑Ｔ外からの新鮮空気を吸入するための吸入口（図示省略）が形成されているとともに、切羽方向端部側には、給気ヘッド１ａが形成されている。また、排気ダクト２，３の切羽方向端部側には、切羽近傍位置の空気を吸入する吸入口２ａ，３ａが各々形成されているとともに、坑口方向端部側には、吸入された切羽近傍位置の空気を坑口側へと排出するための排出口（図示省略）が各々形成されている。
【００２３】
給気ダクト１の切羽方向端部側には、給気ダクト１の主要部分における径よりも大径とされた、略円筒形状をなす給気ヘッド１ａが形成されている。この給気ヘッド１ａの前面、つまり切羽Ｔｆの側（切羽側）の端部は閉塞されており、側部には全周にわたって多数の吹出口１ｈが形成されている。このため、坑口側から給気ダクト１内を流れてきた新鮮空気は、ほぼ全量が、給気ヘッド１ａの外周側からトンネル坑Ｔの横断方向に放射状に吹き出される。なお、給気ヘッド１ａの径を、給気ダクト１の主要部分における径よりも大きくし、断面積を拡げているので、給気ダクト１内を流れてきた新鮮空気の流速を給気ヘッド１ａ内で下げることができ、吹出口１ｈから吹き出される新鮮空気の流速を、側部の吹出口１ｈの開口面積を調整することで、所定の流速まで容易に下げることができる。
【００２４】
給気ダクト１は、排気ダクト２，３における吸入口２ａ，３ａよりも坑口側であって排気口よりも切羽側である位置まで、つまりトンネル坑Ｔの延在方向における吸入口２ａ，３ａと排気口との間の所定位置まで延在するようにして、配設されている。すなわち、給気ヘッド１ａはこの所定位置に位置しており、ここからトンネル坑Ｔ内に新鮮空気が給気されるようになっている。
【００２５】
なお、給気ダクト１には、吸入された新鮮空気を給気ヘッド１ａへと送風する給気用送風機（図示省略）が連結されている。また排気ダクト２，３には、坑口側へ向かって空気中の粉塵を除去する集塵機（図示省略）、吸入された切羽近傍位置の空気を排出口へと送風する排気用送風機（図示省略）が、ダクトの適宜位置に各々連結されている。
【００２６】
こうした給気ダクト１及び排気ダクト２，３を用いてトンネル坑Ｔ内を換気する方法について、以下に説明する。
給気用送風機を作動させることによって、トンネル坑Ｔ外からの新鮮空気は、吸入口から給気ダクト１内に吸入され、上記所定位置の給気ヘッド１ａへと送風される。そして給気ヘッド１ａの吹出口１ｈからトンネル坑Ｔ内の横断方向に放射状に吹き出され、トンネル坑Ｔ内に給気される。こうして給気された新鮮空気は、トンネル坑Ｔ内の横断方向に万遍なくほぼ一様に拡散していきながら、切羽方向及び坑口方向の各々に向かって徐々に移動していく。図１（ｃ）においては、新鮮空気の流線（空気流）を符号Ｆとして示している。このような空気流が発生することによって、トンネル坑Ｔ内には、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気の層が形成される。こうした空気層が形成されることで、切削により切羽近傍位置で発生した多量の粉塵は、切羽近傍位置からトンネル坑Ｔ内の坑口側へと拡散することが抑制される。
【００２７】
そして、排気用送風機を作動させることによって、切羽近傍位置の粉塵を多量に含んだ空気は、吸入口２ａ，３ａから排気ダクト２，３内の各々に吸入され、集塵機を経て粉塵が除去された後に、排出口から坑口側へと排気される。このように切羽近傍位置の空気は、前記空気層の形成位置である前記所定位置よりも坑口側まで送風されるので、切羽方向へと流れる空気流Ｆとの干渉が防止された状態で排気される。また、切羽近傍位置の空気は、集塵機によって粉塵が除去された後に坑口側へと排気されるので、坑口側の空気が粉塵によって汚染されるおそれが殆どない。
【００２８】
坑口側への拡散が抑制されて切羽近傍位置に封じ込まれた粉塵は、排気ダクト２，３によって、迅速且つ的確に除去されて、トンネル坑Ｔ内の特定の箇所に粉塵が充満することが防止される。加えて、切羽近傍位置の空気は所定量づつ排気されていくので、切羽近傍位置は負圧となって、切羽方向へと流れる空気流Ｆの流量は、坑口方向へと流れる空気流Ｆの流量よりも多くなる。こうした空気流Ｆによって、給気ダクト１の吹出口１ａの位置、つまり上記所定位置から、排気ダクト２，３の吸入口２ａ，３ａの位置までの区間内を、新鮮空気で満たすことができるとともに、粉塵の拡散をより的確に防止して、より確実に粉塵を封じ込めることができる。
【００２９】
本発明者等は、トンネル坑Ｔ内の気流の流速分布に関して、コンピュータを用いたシミュレーションを行った。その結果、給気ダクト１と排気ダクト２，３との位置関係を上記の通り、すなわち給気位置をトンネル坑Ｔ内上部側の横断方向略中央位置とし、排気位置をその両脇位置とすることで、横断面内における空気流が切羽方向に向かってほぼ均一となることが判明した。すなわち、トンネル坑Ｔ内の横断方向全域にわたって新鮮空気が万遍なく行き渡り、流速分布のムラが少なくなっていると考えられ、このため、より均一な流れの空気層を形成することが可能であると考えられる。
【００３０】
また、上記のシミュレーションによれば、切羽近傍位置の空気の排気量よりも新鮮空気の給気量の方が多くなるように設定することが好ましいことも判明した。仮に給気量よりも排気量を多くした場合であれば、負圧となったトンネル坑Ｔ内には、坑口Ｔｒからも新鮮空気が流入することにより、こうした新鮮空気が、給気ダクト１から給気される新鮮空気と干渉し、トンネル坑Ｔ内における気流の流速分布のムラを大きくすると考えられる。しかしこのように、排気量よりも給気量を多く設定すれば、新鮮空気が坑口Ｔｒからトンネル坑Ｔ内に直接流入することは殆どなくなる。そのため、新鮮空気同士の干渉が殆どなくなるとともに、給気ヘッド１ａから坑口方向へと流れる空気流の流量も多くすることができ、より幅の厚い空気層が形成されると考えられる。
【００３１】
例えば、給気ダクト１からの給気量を３１０ｍ３／ｍｉｎに設定したとすれば、排気ダクト２，３からの排気量を各々１３０ｍ３／ｍｉｎ程度に設定して、給気量を排気量よりも５０ｍ３／ｍｉｎ程度多くなるようすることが好ましい。
【００３２】
更に、上記シミュレーションによれば、給気用送風機の出力を調整する等して、吹出口１ｈからの給気流速を１０ｍ／ｓ以下に設定することが好ましく、１〜５ｍ／ｓ程度に設定できれば、より好ましいことも判明した。すなわち、新鮮空気を横断方向に給気する際には、給気流速を上記の程度まで遅くすることで、従来の換気方法と比較して、より均一な流れの空気層が形成できると考えられる。
【００３３】
本実施形態に係るトンネル坑Ｔ内の換気方法においては、トンネル坑Ｔ内の上部側の横断方向略中央位置に配置された給気ダクト１を用いて、トンネル坑Ｔ外から吸入した新鮮空気を、排気ダクト２，３の切羽方向端部側よりも坑口側であって、且つ排気ダクト２，３の坑口方向端部側よりも切羽側の所定位置から、給気ダクト１の横断方向に放射状に吹き出して給気するとともに、排気ダクト２，３を用いて、切羽方向端部側の吸入口２ａ，３ａから吸入した切羽近傍位置の空気を、坑口方向端部側から坑口側へと排気するようにしている。このようにしているので、給気された新鮮空気は、切羽方向及び坑口方向の各々に向かって徐々に移動していく。こうした新鮮空気の空気流によって、トンネル坑内には、坑内空間を切羽方向前方側と後方側とに仕切る空気の層が形成される。すなわち、こうした空気層が形成されることで、切羽近傍位置で発生した多量の粉塵は、坑口側へと拡散することが抑制され、切羽近傍位置に封じ込められる。
そして、粉塵を多量に含む切羽近傍位置の空気を、前記空気層の形成位置である前記所定位置よりも坑口側へと排気するようにしているので、切羽近傍位置の粉塵は迅速且つ的確に除去される。
【００３４】
このとき、給気ダクトと排気ダクトとの位置関係を上記の通りとしているので、トンネル坑内の横断方向全域にわたって新鮮空気を万遍なく行き渡らせ、流速分布のムラを減少させて、より均一な流れの空気層を形成することができる。このように、給気した新鮮空気によって均一な流れの空気層を形成して、粉塵の拡散を防止し、切羽近傍位置といった特定箇所に粉塵を封じ込めておいて、その多量の粉塵を空気とともに坑口側へと排気するようにしているので、トンネル坑Ｔ内を速やかに且つ的確に換気することができ、作業環境を大幅に改善することができる。
【００３５】
また、新鮮空気の給気量を、切羽近傍位置の空気の排気量よりも多く設定すれば、より幅が厚い空気層を形成することができ、この空気層が形成された区間内を新鮮空気で満たすことができるとともに、切羽近傍位置の空気流の流速分布のムラを少なくして、より均一な流れとなった空気層を形成することができる。そのため、トンネル坑Ｔ内の大部分の区間内を新鮮空気で満たすことができるとともに、より効果的に粉塵の拡散を防止して、より確実に粉塵を切羽近傍位置に封じ込めることができる。これにより、更に的確に作業環境の改善を図りつつ、粉塵の除去効率を向上させることができる。
【００３６】
また、吹出口１ｈからの新鮮空気の給気流速を遅くして、１０ｍ／ｓ以下に設定するようにすれば、より均一な流れの空気層を形成することができるので、粉塵の拡散を更に的確に防止することができる。
【００３７】
こうした換気方法を実施するに好適な換気装置の具体例について、図２乃至図５を用いて説明する。この換気装置Ｖは、図２乃至図４に示すように、給気装置１０と、排気装置２０，３０と、これら給気装置１０及び排気装置２０，３０を支持するフレーム４０と、フレーム４０の下端側に設けられたキャタピラ式走行装置（走行手段）５０Ａ，５０Ｂと、を備えている。
【００３８】
フレーム４０は、平板状をなして給気装置１０及び排気装置２０，３０を各々支持・固定する支持台部４１と、この支持台部４１の左右両側から下方に向けて柱状をなして延出する脚部４２Ａ，４２Ｂとを備えた構成とされており、正面視門型構造をなしている。このフレーム４０によって、給気装置１０及び排気装置２０，３０は、トンネル坑Ｔ内上部側に常時位置するように支持・固定されている。またこのフレーム４０は門型構造をなしているので、右側の脚部４２Ａと左側の脚部４２Ｂとの間の支持台部４１下側、つまりフレーム４０の内側には、所定のスペースが形成されている。このスペースは、作業用車両の通行用あるいは作業用のスペース等として利用することができるので、トンネル坑Ｔ内における切削作業等を殆ど阻害することなく、好適に換気を行うことができるようになっている。
【００３９】
脚部４２Ａは、支持台部４１右側端部の前後側に各々一本づつ設けられており、また脚部４２Ｂは、支持台部４１左側端部の前後側に各々一本ずつ設けられている。つまり支持台部４１は、４本の脚部４２Ａ，４２Ｂによって支持されている。そして、前後の脚部４２Ａ，４２Ｂ同士は、連結部材４３によって各々強固に連結されることにより、補強されている。なおここでは、脚部を柱状としているが、前後の脚部同士を一体とした構造、つまり前後方向に延在する壁状の脚部としてもよい。
【００４０】
脚部４２Ａ，４２Ｂの各々の下端側には、キャタピラ式走行装置（走行手段）５０Ａ，５０Ｂが設けられており、給気装置１０及び排気装置２０，３０はフレーム４０とともに、少なくともトンネル坑Ｔの長手方向に走行可能となっている。切削途中のトンネル坑Ｔ内においては、良好な走行路の確保が困難であることから、走行手段としてはこのようなキャタピラ式が好適といえるが、これに限定されるものではない。例えばレール走行式のものであっても差し支えない。
【００４１】
給気装置１０は、トンネル坑Ｔ外の新鮮な空気（新鮮空気）をトンネル坑Ｔ内に給気するもので、支持台部４１上側の横方向略中央位置に固定・支持されている。この給気装置１０は、坑口Ｔｒから切羽面Ｔｆの方向（切羽方向）に延在するように配設された給気ダクト１１と、給気ダクト１１の坑口方向に連結された給気用送風機（図示省略）とを備えている。なおこの給気装置１０の坑口方向端部側には、新鮮空気の吸入口（図示省略）が形成されている。
【００４２】
給気ダクト１１は、上記図１において示した給気ダクト１に相当する構成要素であり、互いに入れ子式となるように連結された基部１１Ａ及びスライド部１１Ｂからなる、伸縮可能とされた略円筒形状のダクトである。基部１１Ａはフレーム４０に固定されており、この基部１１Ａに対して、スライド部１１Ｂがスライドすることで、長手方向に伸縮可能となっている。
【００４３】
スライド部１１Ｂの前端部つまり切羽方向端部側には、給気ダクト１１の主要部分における径よりも大径とされた、略円筒形状をなす給気ヘッド１１Ｃが形成されている。この給気ヘッド１１Ｃは、上記図１において示した給気ヘッド１ａに相当する構成要素であり、前端部は閉塞されており、側部には全周にわたって多数の吹出口１１ｈが形成されている。すなわち、坑口側から給気ダクト１１内を流れてきた新鮮空気は、ほぼ全量が、給気ヘッド１１Ｃの外周側からトンネル坑Ｔの横断方向に放射状に吹き出される。なお、給気ヘッド１１Ｃの断面積を、他の主要部分における給気ダクトの断面積よりも拡げているので、給気ダクト１１内を流れてきた新鮮空気の流速を給気ヘッド１１Ｃ内で下げることができ、吹出口１１ｈから吹き出される新鮮空気の流速を、所定の流速まで容易に下げることができる。
【００４４】
排気装置２０は、切羽面Ｔｆの近傍位置（切羽近傍位置）の空気、つまり粉塵を多量に含んだ空気を坑口側へと送気するもので、給気装置１０の右脇位置、つまり支持台部４１上側の右側位置に固定・支持されている。この排気装置２０は、切羽近傍位置から坑口方向に延在するように配設された排気ダクト２１と、排気ダクト２１の後方側に異型ダクト２２を介して連結された集塵機２３と、集塵機２３の後方側に異型ダクト２４を介して連結された排気用送風機２５と、排気用送風機２５の後方側に連結されたサイレンサー２６とを備えている。なお、排気ダクト２１の前端部には吸入口２０Ａが形成されており、サイレンサー２６の後方側には排出口２０Ｂが形成されている。
【００４５】
排気ダクト２１は、上記図１において示した排気ダクト２に相当する構成要素であり、互いに入れ子式となるように連結された基部２１Ａ及びスライド部２１Ｂからなる、伸縮可能とされた略筒状のダクトである。基部２１Ａはフレーム４０に固定されており、この基部２１Ａに対してスライド部２１Ｂがスライドすることで、長手方向に伸縮可能となっている。すなわち、吸入口２０Ａは、スライド部２１Ｂの前端部に形成されている。
【００４６】
また、排気装置３０は、給気装置１０の左脇位置、つまり支持台部４１上側の左側位置に固定・支持されている。この排気装置３０は、切羽近傍位置から坑口方向に延在するように配設された排気ダクト３１と、排気ダクト３１の後方側に異型ダクト３２を介して連結された集塵機３３と、集塵機３３の後方側に異型ダクト３４を介して連結された排気用送風機３５と、排気用送風機３５の後方側に連結されたサイレンサー３６とを備えている。なお、排気ダクト３１の前端部には吸入口３０Ａが形成されており、サイレンサー３６の後方側には排出口３０Ｂが形成されている。
【００４７】
排気ダクト３１は、上記図１において示した排気ダクト３に相当する構成要素であり、互いに入れ子式となるように連結された基部３１Ａ及びスライド部３１Ｂからなる、伸縮可能とされた略筒状のダクトである。基部３１Ａはフレーム４０に固定されており、この基部３１Ａに対してスライド部３１Ｂがスライドすることで、長手方向に伸縮可能となっている。すなわち、吸入口３０Ａは、スライド部３１Ｂの前端部に形成されている。
【００４８】
これら排気装置２０と排気装置３０とは一対をなし、給気装置１０と高さ方向に略同一位置となるように配置されるとともに、給気装置１０を挟んでほぼ左右対称となるように配置されている。すなわち、排気装置３０における前方側の排気ダクト３１から後方側のサイレンサー３６までの各構成要素は、排気装置２０における排気ダクト２１からサイレンサー２６までの各構成要素に各々対応するもので、互いの構成は各々ほぼ同一となっている。
【００４９】
なおこの換気装置Ｖには、排気用送風機２５，３５の出力を調整して風量を制御するための風量制御装置（図示省略）や、キャタピラ式走行装置５０Ａ，５０Ｂの運転を制御する運転制御装置（図示省略）、各装置に電力を供給する電源コードを巻き取るコードリールＲや、作業員をフレーム４０上に搭乗させる梯子Ｌ等が、適宜設けられている。
【００５０】
こうした換気装置Ｖを用いてトンネル坑Ｔ内の換気を行うには、先ず、換気装置Ｖをトンネル坑Ｔ内へと走行させて、換気を好適に行える位置に予め停止させておく。そしてこの位置で、給気用送風機を作動させることによって、トンネル坑Ｔ外からの新鮮空気は、吸入口から給気ダクト１１内に吸入され、給気ヘッド１１Ｃへと送風され、吹出口１１ｈからトンネル坑Ｔ内の横断方向に放射状に吹き出されて、トンネル坑Ｔ内に給気される。
【００５１】
そして、排気用送風機２２，３２を各々作動させることによって、切羽近傍位置の粉塵を多量に含んだ空気は、吸入口２０Ａ，３０Ａから排気ダクト２１内，３１内に各々吸入され、集塵機２３，３３を経て粉塵が除去され、サイレンサー２６，３６で消音された後に、排出口２０Ｂ，３０Ｂから坑口側へと各々排気される。
【００５２】
なお、切羽近傍位置で例えば発破を使用する場合等には、給気ダクト１１あるいは排気ダクト２１，３１を縮退させて、一時的に後方に退避させる。そして作業終了後に再び伸長させ、切羽面Ｔｆに対して接近させて、再び切羽近傍位置の換気を行うようにする。また、大規模な発破を使用する場合や、フレーム４０の内側を通過できない大型作業車を切羽側へと進入させる際には、換気装置Ｖ全体が走行可能であるので、トンネル坑Ｔ外へと一時的に退避させることもできる。このように、換気装置Ｖを用いることで、トンネル坑Ｔ内における各種の作業に的確に対応することができる。
【００５３】
本実施形態に係るトンネル坑Ｔ内の換気装置Ｖにおいては、給気装置１０及び排気装置２０，３０を、フレーム４０によってトンネル坑Ｔ内上部側に常時位置するように的確に支持・固定している。このように、給気装置１０及び排気装置２０，３０をトンネル坑Ｔ内上部側に設けているので、トンネル坑Ｔ内下部側における各種作業、例えば切削作業等を阻害することなく、常時的確に換気を行うことができ、坑内作業と換気とを両立させることができる。
【００５４】
また、排気装置２０，３０に集塵機２３，３３を設けて、切羽近傍位置の空気中に含まれる多量の粉塵を除去した後に、この切羽近傍位置の空気を坑口側へと排気するようにしている。そのため、排出口２０Ａ，２０Ｂよりも坑口側の空気が粉塵によって汚染されるおそれは殆どなくなる。これにより、例えば坑口側の後方作業箇所で、下半切削等の粉塵発生作業が行われたとしても、そこでの粉塵のみを希釈して坑口Ｔｒ外へと排出すればよいので、坑口側の作業環境も大幅に改善することができる。
【００５５】
更に、フレーム４０にキャタピラ式走行装置５０Ａ，５０Ｂを設けて、換気装置Ｖを走行可能、つまり給気装置１０及び排気装置２０，３０を移動可能としているので、給気ダクト１１及び排気ダクト２１，３１を切羽面Ｔｆに対して容易に接近・退避可能とでき、機動性を高めることができる。そのため、トンネル坑Ｔ内における各種作業に的確に対応することができ、作業効率を大幅に高めることができる。
【００５６】
更に、給気装置１０及び排気装置２０，３０を支持する支持台部４１と、支持台部４１の左右両側から柱状なして下方に延出する脚部４２Ａ，４２Ｂとから、正面視門型構造をなすようにフレーム４０を構成するようにしている。このように、正面視門型構造をなすフレーム４０によって、給気装置１０及び排気装置２０，３０を支持するようにしているので、このフレーム４０の内側を、作業用車両の通行用あるいは作業用のスペース等として利用することができる。このため、換気装置Ｖを移動させることなく、換気装置Ｖの前後にわたっての作業用車両の通行が可能となり、またトンネル坑Ｔ内における有効作業スペースを拡げることも可能となる。
【００５７】
更に、給気ダクト１１及び排気ダクト２１，３１を長手方向に伸縮可能としているので、換気装置Ｖ全体を移動させることなく、各々の切羽側端部、つまり給気ヘッド１１Ｃ及び吸入口２０Ａ，３０Ａの各々を、切羽面Ｔｆに対して容易に接近・退避可能とできる。このため、切羽近傍位置で例えば発破を使用する場合等には、これら給気ダクト１１あるいは排気ダクト２１，３１を縮退させて、一時的に後方に退避させる。そして作業終了後に再び伸長させ、切羽面Ｔｆに対して速やかに接近させて、再び切羽近傍位置の換気を行うことができる。切羽近傍位置は、発破を使用する等といった様々な作業が交錯する場所であるが、このようにダクトのみを伸長させることができるので、切羽近傍位置において大きな有効作業スペースを確保することができ、トンネル坑Ｔ内における作業効率を更に高めることができる。
【００５８】
なおこの換気装置Ｖにおいては、給気ダクト及び排気ダクトを、基部及びスライド部とからなる２段の入れ子式構造としているが、より長尺なスパンで伸縮させたい場合には、３段以上の入れ子式構造としてもよい。
【００５９】
また、入れ子式とする替わりに、図５に示すような蛇腹式としてもよい。この例における排気ダクト３１は、基部３１Ａの前端部上側から切羽方向に延在する板部３１Ｅと、フック３１ｆを介して板部３１Ｅに前後方向スライド可能に吊り下げられた蛇腹ダクト部３１Ｇと、を備えている。すなわち、板部３１Ｅに形成されたレール３１ｒに沿ってフック３１ｆが移動し、蛇腹ダクト部３１Ｇが長手方向に伸縮されることで、蛇腹ダクト部３１Ｇの吸入口３１Ａを切羽面Ｔｆに対して接近・退避可能とできる。このような蛇腹式とすれば、各ダクトをより簡易な構成として、長手方向に伸縮可能とすることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトンネル坑内の換気方法及び換気装置においては、上記の如き構成を採用しているので、トンネル坑内で発生した粉塵の拡散を防止して、粉塵を的確に除去することができ、作業環境を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル坑内の換気方法を示す図であって、（ａ）はトンネル坑内の平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。
【図２】本実施形態に係るトンネル坑内の換気装置の一実施形態を示す平面図である。
【図３】同側面図である。
【図４】同正面図である。
【図５】図３において示した排気装置の変形例を示す図であって、排気ダクトの部分を拡大して示す側面図である。
【符号の説明】
１  給気ダクト
１ａ  給気ヘッド
１ｈ  吹出口
２，３  排気ダクト
２ａ，３ａ  吸入口
Ｖ  換気装置
１０  給気装置
１１  給気ダクト
１１Ａ  基部
１１Ｂ  スライド部
１１Ｃ  給気ヘッド
１１ｈ  吹出口
２０，３０  排気装置
２１，３１  排気ダクト
２１Ａ，３１Ａ  基部
２１Ｂ，３１Ｂ  スライド部
２３，３３  集塵機
４０  フレーム
４１  支持台部
４２Ａ，４２Ｂ  脚部
５０Ａ，５０Ｂ  キャタピラ式走行装置（走行手段）
【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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