(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にセンタービットを設けたインナードリルストリングスと、該インナードリルストリングスに外嵌すると共に先端にアウタービットを設けたアウタードリルストリングスとからなり、インナードリルストリングスが、センタービットの上部に設けたダウンザホールドリルと、該ダウンザホールドリルの上部に連結したウエイトロッドと、ハンガー部材とを有しており、アウタードリルストリングスがアウタービットの上部に設けたケリーバー付きケーシングとを有しており、センタービットがアウタービットに係合してセンタービットの掘進によって前記ケーシングが連行される二重管掘削装置であって、
前記アウタービットの下部の孔の内壁と、該下部の孔に対して拡開した上部の孔の外周壁にそれぞれスプラインが形成されており、
ロータリーテーブルで前記ケーシングが回転されると、該回転力はアウタービットに伝達され、該アウタービットはセンタービットとの接触面間に形成された一対のスプラインによってセンタービットを介してダウンザホールハンマーに回転力を伝達してなり、
前記ハンガー部材には一対のハンガーロッドを着脱可能に貫通させ
インナードリルストリングスに外方へ延びるハンガー部材を有するハンガーサブを設け、
インナードリルストリングスを引き上げると前記ハンガー部材が前記ハンガーロッドに掛け止められてケーシングを吊り上げることができるようになっていることを特徴とする二重管掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロータリーテーブルで回転させてケーシングを連行させるダウンザホールドリルを有する二重管掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、掘削するに際し、掘削に伴う孔壁の崩壊を防止するために二重管掘削工法が適用されている。この二重管掘削工法は、内管先端に設けたリトラクトビットにより外管（ケーシング）を連行しながら、リトラクトビットにより保護ケーシングよりも大径の孔を掘削し、保護ケーシングにより孔壁崩壊を防止している。
一方で、ロータリーテーブルマシンは軽量小型であり、狭所での施工も容易であるので、例えば特開２００２−２５６７８８号では、ダウンザホールハンマーを内蔵した内管（ケリーバー）の先端にリトラクトビットが連結されており、該リトラクトビットが保護ケーシング（外管）の先端内周壁に係合しており、内管の掘進によりケーシングが連行される構成であって、ロータリーテーブルマシンを使用してリトラクトビットによるケーシング連行掘削を可能とする二重管掘削装置が提案され相応の効果を挙げている。
【特許文献１】特開２００２−２５６７８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、ロータリーテーブルマシンを使用して、インナードリルストリングスの先端に設けられたセンタービットと、アウタードリルストリングスの先端に設けられたアウタービットによるケーシング連行掘削を可能とする二重管掘削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
先端にセンタービットを設けたインナードリルストリングスと、該インナードリルストリングスに外嵌すると共に先端にアウタービットを設けたアウタードリルストリングスとからなり、インナードリルストリングスが、センタービットの上部に設けたダウンザホールドリルと、該ダウンザホールドリルの上部に連結したウエイトロッドと、ハンガー部材とを有しており、アウタードリルストリングスがアウタービットの上部に設けたケリーバー付きケーシングとを有しており、センタービットがアウタービットに係合してセンタービットの掘進によって前記ケーシングが連行される二重管掘削装置であって、
前記アウタービットの下部の孔の内壁と、該下部の孔に対して拡開した上部の孔の外周壁にそれぞれスプラインが形成されており、
ロータリーテーブルで前記ケーシングが回転されると、該回転力はアウタービットに伝達され、該アウタービットはセンタービットとの接触面間に形成された一対のスプラインによってセンタービットを介してダウンザホールハンマーに回転力を伝達してなり、
前記ハンガー部材には一対のハンガーロッドを着脱可能に貫通させ
インナードリルストリングスに外方へ延びるハンガー部材を有するハンガーサブを設け、
インナードリルストリングスを引き上げると前記ハンガー部材が前記ハンガーロッドに掛け止められてケーシングを吊り上げることができるようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
この発明は先端にセンタービットを設けたインナードリルストリングスに先端にアウタービットを設けたアウタードリルストリングスを外嵌した二重管のケーシングを、ロータリーテーブルを使用して回転させながらケーシングを連行する二重管掘削施工を可能とした。これにより、小型化や省スペースを図ることができるので現場施工コストの低減を図ることができる。
また、ハンガーロッドを引き抜くことで、ケーシングを残して孔からインナードリルストリングスを簡単に引き上げることができるので、崩壊性のある地層でも確実にＨ鋼の建て込みが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、この発明の二重管掘削装置の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
ここで、説明の便宜上、掘進方向、即ち、二重管掘削装置のビット側を下とし、スイベル側を上とする。
【０００７】
この装置は、アウタードリルストリングス１０にインナードリルストリングス２０をスライド可能に嵌合した構成からなっている。
【０００８】
［アウタードリルストリングス］
アウタードリルストリングス１０は、図１に示すように、アウタービット１と、アウタービットガイド５と、両者を連結するアウタービットリテーナリング４と、ケリーバー付ケーシング６と、ハンガーロッド７とからなっている。
【０００９】
［アウタービット］
まず、アウタービットガイド５の下にアウタービット１を外嵌する。
ここでアウタービット１は、略筒体からなっており、先端面に沿って環状に多数の超硬チップ１ａが植設されている。  
また、アウタービット１の内壁面は下部の孔に対して上部の孔が拡開した段部が形成されている。
そして、前記段部に接する下部の孔の内壁のには下方中途位置まで延びる第２’スプラインＳ２’が形成されている。
また上方の外周壁には上端まで続く第１’スプラインＳ１’が刻設されている。
【００１０】
［アウタービットガイド］
アウタービットガイド５は、下部外周壁に突条からなる第１スプラインＳ１を設けた筒状体からなっている。
このアウタービットガイド５の上部を、ケーシング６に下方から嵌合し、一体に溶着する。
【００１１】
［ケーシング］
ケーシング６は、外周壁面に、軸線を中心に等間隔に複数の突条６ａを長手方向に設けて断面略多角形状となるケリーバーからなっており、ロータリーテーブルＲにより回転しうるようになっている。
また、上端側には鍵穴状の孔６ｂが軸芯を通らないように貫通しており、２本のハンガーロッド７を離間した状態で略平行に差し込むことができるようになっている。
【００１２】
そして、ケーシング６の先端に固着されたアウタービットガイド５にアウタービット１が嵌合し、アウタービットガイド５の第１スプラインＳ１とアウタービット１の前記第１’スプラインＳ１’とが噛み合わされる。
【００１３】
［アウタービットリテーナリング］
この状態で、次に、内壁面に環状の段差部４ａを有する二つ割りのアウタービットリテーナリング４を、前記アウタービット５を挟み込むように取り付け、アウタービット１とアウタービットリテーナリング４相互とを溶接し一体化する。
これによりアウタードリルストリングス１０が組み立てられる。
【００１４】
［インナードリルストリングス］
次に、インナードリルストリングス２０は図２に示すように、略中央にダウンザホールドリル本体１３を稼働させるために圧気を送り、ダウンザホールドリル本体１３から排出されたエアーをセンタービット１１から吐出させてスライム（切り屑）の上昇力とさせるためのエアー流通路を有している。
【００１５】
［ダウンザホールドリル本体］
本実施例でダウンザホールドリル本体１３は公知の構成からなっており、該ダウンザホールドリル本体１３の下端にセンタービット１１が取付けられている。
【００１６】
［センタービット］
このセンタービット１１は、大径の頭部１１Ａと係止段部１１ｂを介して連設される小径の頸部１１Ｂとからなっており、頭部１１Ａの先端面に多数の超硬チップ１１ａが植設されている。  
そして、前記頸部１１Ｂはダウンザホールドリル本体１３の下部１３ａに係止段部１１ｂの位置まで挿入されている。
【００１７】
頭部１１Ａの側壁面の中途位置には、前記第２’スプラインＳ２’と噛合する第２スプラインＳ２が刻設されている。
また、第２スプラインＳ２は、前記第２’スプラインＳ２’に掛止められており、センタービット１１の掘進によりアウタービット１を介してケーシング６を下向きに連行することができる。
【００１８】
［ロッドサブ］
前記ダウンザホールドリル本体１３の上部には、センタライザ付のロッドサブ１４が接続されている。
ロッドサブ１４は、上下に延びる貫通路Ｌ２を有し、該貫通孔Ｌ２の下部にダウンザホールドリル１３の上部に設けた断面梯形状の連結部１３ｂを嵌着する受部１４ａを有している。
また、ロッドサブ１４の上部には、貫通孔Ｌ２に沿って延びる連結軸部１４ｂが形成されている。
【００１９】
［ウエイトロッド］
本実施例では、ダウンザホールドリル本体１３の必要荷重はドリルストリングスの質量に依存している。
そのため、ダウンザホールドリル本体１３のハンマーのサイズやエアー圧力に応じて質量を調整する必要があるため、前記ロッドサブ１４の上部には錘としてのウエイトロッド１７が接続されている。
【００２０】
ウエイトロッド１７には中央に貫通路Ｌ３が形成されており、下部に形成された下端受部１７ａで開口している。
そして、この下端受部１７ａには前記連結軸部１４ｂが嵌合し、ジョイントピン１６によってウエイトロッド１７に固着されている。
また連結軸部１４ｂの上端はクッションラバー１２を介して前記ウエイトロッド１７の貫通孔Ｌ３とロッドサブ１４の貫通路Ｌ２とを一体に連通させている。
【００２１】
［ハンガーサブ］
上記ウエイトロッド１７の上部には、貫通孔Ｌ３の上部に沿って小径の連結軸部１７ｂが設けられており、該連結軸部１７ｂにハンガーサブ１８が連結されている。
ハンガーサブ１８は、貫通孔Ｌ４を有する筒体からなっており、上下に連結用に拡開する下方受部１８ａおよび上方受部１８ｂが形成されている。
【００２２】
そして、下方受部１８ａには前記連結軸部１７ｂがクッションラバー１２を介して嵌合されジョイントピン１６によって固着しており、ウエイトロッド１７の貫通孔Ｌ３をハンガーサブ１８の貫通孔Ｌ４と一体に連結している。
また、ハンガーサブ１８は、筒体の下方寄りに、ハンガー部材の一例として示すフック付きのアーム１８Ａを直径方向に突設している。
【００２３】
図示例の場合、前記フックは上向きに開口しているので、インナードリルストリングス２０をラフタークレーンなどで懸吊し上昇させることで上記一対のアーム１８Ａも上昇し、前記ハンガーロッド７にフックが掛止められてケーシング６が上向きに連動しうるようになっている。
【００２４】
［ホイスティングエアスイべル］
また、上方受部１８ｂにはクッションラバー１２を介してホイスティングエアスイべル１９の基部を嵌合し、ジョイントピン１６によって固着している。
ここで、ホイスティングエアスイべル１９は公知の構成からなっており、ハンガーサブ１８の貫通孔Ｌ４とホイスティングエアスイべル１９のエアー流路Ｌ５とを一体に連結している。
【００２５】
このようにしてインナードリルストリングス２０が形成される。
そして、このインナードリルストリングス２０を前記アウタードリルストリングス１０の中空内へインセットする。
次いで、前記ケーシング６の上端の鍵穴状の孔６ｂには、一対のハンガーロッド７を挿人する。
この一対のハンガーロッド７間の間隔は、ハンガーサブ１８の上部が上下に摺動自在な隙間を有しているが、アーム１８Ａのフックがそれぞれハンガーロッド７に掛止められるようになっている。
【００２６】
［作動手順］
図３（ａ）で示すロータリーテーブルＲのロータリーブッシュ（図示省略）からケリーバー６ａを介して回転トルクがケーシング６に伝達される。
この回転トルクは、図３（ｂ）で示すように、アウタービットガイド５に設けた第１スプラインＳ１からアウタービット１に設けた第１’スプラインＳ１’に伝達される。
そしてアウタービット１の下部に設けられた第２’スプラインＳ２’からセンタービット１１に設けた第２スプラインＳ２を介してインナードリルストリングス２０へ伝達される。
【００２７】
このようにしてロータリーテーブルからダウンザホールドリル１３に回転力が伝達される。
この場合、アウタードリルストリングス１０の回転方向は、例えばダウンザホールドリル本体１３が右回転用であれば左回転用で使用しなければならず、ダウンザホールドリル本体１３が左回転用であれば右回転用で使用しなければならない。
【００２８】
インナードリルストリングス２０はラフタークレーンなどで懸吊されているので、図３（ｂ）に示すように、ホイスティングエアスイべル１９を、所定長、本実施例では約１０ｃｍ程度引き上げると、圧気が抜けてダウンザホールドリル本体１３は打撃を停止し、フラッシングを開始する。
【００２９】
次いで、図４（ａ）に示すように、更にホイスティングエアスイべル１９を引き上げると、前記ハンガーサブ１８がハンガーロッド７を引っ掛けて、アウタードリルストリングス１０およびインナードリルストリングス２０の全体を引き上げる。
また、一般的には、所定深度までの掘削が完了した時点で、図４（ｂ）に示すように、ハンガーロッド７を外し、インナードリルストリングス２０を引き抜く。
【００３０】
そして、アウタードリルストリングス１０内に、所定の杭を挿入した後、図示しない吊り治具によりアウタードリルストリングス１０を回収する。
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１のアウタードリルストリングスの取付状態を示す側面図である。
【図２】実施例１のインナードリルストリングスの取付状態を示す側面図である。
【図３】（ａ）は実施例１の掘削時の二重管掘削装置の側面図、（ｂ）はフラッシング時の二重管掘削装置の側面図である。
【図４】（ａ）はケーシング吊り上げ時の二重管掘削装置の側面図、（ｂ）はケーシングを残留してインナードリルストリングスのみを吊り上げる場合の側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    アウタービット
４    アウタービットリテーナリング
４ａ  段差部
５    アウタービットガイド
５ａ  係止鍔部
６    ケリーバー付ケーシング
６ａ  ケリーバー
６ｂ  孔
７    ハンガーロッド
１０    アウタードリルストリングス
１１    センタービット
１１Ａ  頭部
１１Ｂ  頸部
１１ａ  ビット
１１ｂ  係止段部
１２    クッションラバー
１３    ダウンザホールドリル本体
１４    センタライザ付のロッドサブ
１４ａ  連結軸部
１６    ジョイントピン
１７    ウエイトロッド
１７ａ  連結軸部
１８    ハンガーサブ
１８ａ  下方受部
１８ｂ  上方受部
１９    ホイスティングエアスイべル
２０    インナードリルストリングス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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