(57)【要約】【課題】残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する。【解決手段】残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を所定領域を囲むように形成する工程と、該連続地中壁に囲まれた所定領域を露天掘りして、該地下空洞上方の石層及び地下空洞内の柱部から石材を採石する工程と、からなる残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法である。【選択図】  図７
2007146561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を形成する工程と、
該連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、該地下空洞上方の石層及び地下空洞内の柱部から石材を採石する工程と、
からなる残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法。
【請求項２】
前記連続地中壁を形成する工程は、
地下空洞上方の石層を覆う表土を取り除く工程と、
該石層から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を形成する工程と、
を含む、請求項１に記載の採石方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石材の採掘方法に係り、詳しくは残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大谷石の採石作業は地盤沈下や地盤陥没等の事故を未然に防止し、地盤の安定性を図る見地から残柱式採掘方法が採用されている。しかし、採石作業により形成された地下空洞は、地震等の自然災害や地表面を頻繁に往来する重量物積載車両の振動により経時的に安定性が損なわれ、しばしば各種の地盤沈下や地盤陥没等の事故を引き起こしている。このため、その対策として、前記地下空洞を埋め戻す各種の充填工法が提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２には、大谷石の地下空洞充填工法が開示されている。
【０００３】
一方、残柱式採掘方法により形成された地下空洞において、残った柱も当然ながら大谷石から形成されており、しかも、地盤の安全性の見地から、柱は断面寸法が１０ｍ四方にも及ぶため、残柱式採掘方法により形成された地下空洞においては、相当量の大谷石が残存していることになる。したがって、従来の地下空洞充填工法によって地下空洞を埋めることは、見す見す貴重な資源を放棄してしまうことになる。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９０００
【特許文献２】特開平８−２８２００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、地下空洞を埋め戻すという従来手法とは全く異なる斬新な着想に基づくものであって、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することを目的とするものである。
【０００６】
また、如何にして石材の採掘後の空間を有効に利用するかも重要であり、したがって、本発明の他の目的は、石材の採掘後の空間の利用を考慮した石材を採掘する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するため、本発明が採用した採石方法は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を形成する工程と、該連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、該地下空洞上方の石層及び地下空洞内の柱部から石材を採石する工程と、からなる残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法である。すなわち、所定領域を囲むように石材の地下空洞の上方から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁（例えば円筒状のような周壁である）を形成し、該連続地中壁に囲まれた所定領域を露天掘りすることで該所定領域内の石材を採石していくというものである。1つの好ましい態様では、前記連続地中壁を形成する工程は、地下空洞の上方の石層を覆う表土を取り除く工程と、該石層から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を形成する工程と、を含む。他の態様では、連続地中壁は、地表から地下空洞の床部に達する深さを有している。さらに他の態様では、前記石材採石工程は、地下空洞の床部からの石材の採石を含む。
【０００８】
本発明が特徴とするところは、石材の地下空洞が地盤沈下や地盤陥没等の事故を引き起こすおそれがあることを解決するにあたり、従来は地下空洞を埋め戻すことしか考えつかなかったことに対して、発想を転換して地下空洞から石材を採石することによって、これを解決するという発想のユニークさにある。しかも、本発明によれば、地盤の陥没を防止することができることに加えて、石材を採石することで資源の有効利用が図れると共に、採石後の空間の有効利用が可能となる。本発明の個々の構成要素において、連続地中壁の形成方法自体は土木業界においては周知であり、本発明においては公知の連続地中壁の形成方法(例えば、地下ダム止水壁の施工に用いられる方法)を採用することができる。露天掘りによる石材の採取方法自体も周知であり、本発明においては公知の露天堀りを採用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
（１）従来は、地下空洞としてそのまま放置されるか、地下空洞を埋め戻すことで、地中に眠ってしまい活用されることの無かった地下空洞上層や内部の石材を採石することができ、限られた資源の有効活用を図ることができる。
（２）地下空洞自体を無くしてしまうので、地盤の陥没を防止することができる。
（３）採石後の空間は、周壁が連続地中壁から構成された巨大な凹部であり、この凹部は数々な目的に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［Ａ］残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞
残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞について説明する。図１は、過去に採掘された大谷石の廃坑であり、現状では大規模な地下空洞１となっている。地下空洞１は、複数の柱部２、２…を残して複数の横坑３、３…が交差する、いわゆる残柱式の採掘方法によって形成されている。地下空洞１の天井部４、及び、地下空洞１の床部５も大谷石層から構成されている。具体的には、地下空洞１の上方には、上から、土砂等からなる表土層、大谷石Ｉ層、大谷石ＩＩ層が存在し、地下空洞１の下方には、大谷石ＩＩＩ層、大谷石層ＩＶが存在している。地下空洞１の天井部４、及び、地下空洞１の床部５も大谷石層から構成されている。地下空洞１は竪抗６によって地表７と連通されている。なお、８は竪坑６の開口部に付設された石加工工場跡及び石置き場である。図２は、地下空洞１の概略平面図であって、地下空洞１は、経緯状に連通する横抗３と、所定間隔を存して立設された断面視方形状の複数の柱部２と、を有している。このように、地下空洞１内には、良質の大谷石から構成された複数の柱体が残存している。尚、廃坑となった地下空洞１内には地下水が充満している場合が多い。
【００１１】
［Ｂ］大谷石の地下空洞からの大谷石の採石方法
［Ｂ−１］採掘領域の決定
地下空洞１の上方の地表７に、竪坑６を含むように円形の採掘領域を設定する。採掘領域の大きさは限定されないが、１つの例では、設定した採掘領域を囲むように直径５０ｍの円形領域が設定され、円形領域の円周に沿って、厚さ８０ｃｍの連続地中壁を形成する。連続地中壁は、地表から、あるいは、地表の表土を除去した場合には、最上層の大谷石層から、地下空洞１の床部に達する深さを有している。連続地中壁の深さは、地下空洞１の深さに依存し、地下空洞毎に異なるが、一般に、数十ｍである。1つの好ましい態様では、連続地中壁は円筒形状を有するが、連続地中壁は、それによって囲まれた採掘領域を形成して採石後に凹部の周壁を構成するものであれば、その形状は円筒形状に限定されない。本実施例では、後述するように連続地中壁は２つの部分、すなわち、下方の連続地中壁９Ａ，上方の連続地中壁９Ｂから一体的に形成されている。
【００１２】
［Ｂ−２］連続地中壁の施工
［Ｂ−２−１］表土の除去工程（図３）
連続地中壁の施工に先立って、先ず、円形領域を含む範囲において、地下空洞の上方の地表を覆う表土（土砂）を除去する。1つの態様では、採掘領域より大きい領域に亘って表土を除去する。表土の崩れや地下水の流入を防止するために、適宜、土留壁９が形成される。表土の深さは場所によって異なるが、例えば、十数ｍである。
【００１３】
［Ｂ−２−２］大谷石層の掘削（図４）
表土層Ａを除去した後において、円形の採掘領域に沿って地下空洞１の上方の大谷石層を掘削する。円形領域の円周に沿って、掘削機で円筒状の溝を連続的に形成していき、地下空洞１の上方の大谷石層に平面視円形状の溝Ｓ１を形成する。地下空洞１の床面にも、当該円形状の溝Ｓ１の直下に位置して、所定深さの根入れ掘削を行い、床面にも平面視円形状の溝Ｓ２を形成する。円形領域の周縁の一部が地下空洞１の柱部２上に位置する場合には、当該柱部２についても掘削する。地下空洞１内に地下水が充満している場合には、この段階で、地下水をくみ上げてもよい。あるいは、採掘領域を囲繞する地中壁を形成した後で、地下水をくみ上げてもよい。地下空洞1内に地下水が存在する場合において、地下水をくみ上げる段階は、連続地中壁施工、石材の採石作業との関連において、適宜選択され得る。
【００１４】
［Ｂ−２−３］地下空洞内における連続地中壁の形成（図５、図６）
平面視円形状の採掘領域の外周に沿って、円筒状の連続地中壁を形成する。地下空洞部の上方の大谷石層に形成した平面視円形状の溝部Ｓ１から地下空洞１内にケーシングＣを挿入し、ケーシングＣの下端を溝部Ｓ２に挿入して、ケーシングＣに鉄筋かご（図示せず）を挿入し、トレミー管（図示せず）を設置してコンクリートを打設し、トレミー管、ケーシングを引き抜く。ケ−シングを取り付けた削孔機により削孔を行い、地下空洞１内部にケ−シングを残して削孔機を引き上げた後に、削孔内にコンクリートを打設しながらケ−シングを引き抜くようにしてもよい。この作業を先行エレメントと後行エレメントとを交互に行い、インターロッキングパイプを用いて先行エレメントと後行エレメントを打ち継ぐことで、地下空洞１内に円筒状の連続地下壁９Ａを形成する。
【００１５】
［Ｂ−２−４］地下空洞上方における連続地中壁の形成（図７）
次いで、地下空洞１上方に形成された平面視円形状の溝部Ｓ１に対して、鉄筋かごを挿入し、コンクリート打設する。地下空洞上方は大谷石層からなるので、大谷石層自体を型枠として機能させることで、ケーシング等を用いることなく、コンクリート打設を行うことができる。この作業を先行エレメントと後行エレメントとを交互に行い、インターロッキングパイプを用いて先行エレメントと後行エレメントを打ち継ぐことで、円筒状の連続地下壁９Ａの上に、円筒状の連続地下壁９Ｂを連続的に一体形成する。図８は、上方の連続地中壁９Ｂの平面図であり、図９は、下方の連続地中壁９Ａの平面図である。
【００１６】
石材の地下空洞の上方から該地下空洞の床部に達する深さの連続地中壁を形成する工程は、上述した手法に限定されるものではなく、地下空洞の寸法や形状、採掘領域の寸法や形状等に応じて、適切な手法を採用することができる。
【００１７】
［Ｂ−３］露天掘りによる採石工程
露天掘りによって、円筒状の地中壁９Ａ，９Ｂで囲まれた領域において、大谷石の採石を行う。露天掘りは、表層から順次段階式に採石していく採石方法である。石材を採取するための露天掘り自体は周知手法であるので、ここでは詳細な説明は省略する。露天掘りによって、先ず、大谷石Ｉ層、大谷石ＩＩ層の大谷石が順次採取される。ここで、過去に残柱式採掘方法が採用された1つの理由には、比較的浅部に存在する大谷石の商品価値が低く、良質の大谷石が比較的深部に存在していたことがあげられる。しかしながら、時代の変化に伴い需要者が欲する大谷石の質も変化しており、当時は商品価値が低く採石の対象にならなかった地下空洞１の上方の大谷石層の大谷石が現在では商品価値を有する場合もある。したがって、地下空洞１の上方に存在する大谷石層も有効な資源となり得る。次いで、地下空洞１内の柱部２を採石する。そして、最後に床部５の採石を行う。柱部２、床部５の採石についても、従来の採石手法によって、大谷石を切り出せばよい。
【００１８】
［Ｃ］採石後の空洞の利用法
採石後の空間は、上方が開口状の巨大円筒状の凹部であり（凹部の寸法は限定されないが、直径数十ｍ、深さ数十ｍである）、凹部の側壁は、連続地下壁９Ａ，９Ｂからなる周壁であり、凹部の床部は大谷石から構成されている（図１０）。図１０は、凹部を簡略して示すものであるが、実際には、石材は平面状に切り出されるので、側壁を構成する連続地下壁９Ａ，９Ｂの内側には、ある程度の石材が残っていてもよい。連続地下壁９Ａ，９Ｂの内側に石材が残っていることは、凹部の利用方法に大きな影響を与えるものではない。また、床部に必要に応じてコンクリートを打設してもよい。このような巨大凹部には多種多様な用途がある。例えば、巨大凹部に、溶融スラグ等の廃棄物を埋設することができる。また、凹部であることを利用して貯水池やプールとして利用することもできる。また、本発明の採石法で形成される凹部は巨大であるので、凹部の床部を水平状に均せば、通常の平地として用いることができ、その用途は限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することに利用することができる。また、採掘後に得られる空間を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の大谷石の地下空洞充填工法を採用する廃坑およびその周辺を示す要部縦断面図である。
【図２】廃坑内を示す水平断面図である。
【図３】表土層を除去する工程を示す概略図である。
【図４】地下空洞の上方の大谷石層の掘削及び地下空洞の床面の根入れ掘削工程を示す概略図である。
【図５】ケーシングの挿入を示す概略図である。
【図６】地下空洞部の部分の連続地中壁の施工を示す概略図である。
【図７】地下空洞部の上方の連続地中壁の施工を示す概略図である。
【図８】地下空洞部の上方の連続地中壁の概略平面図である。
【図９】地下空洞部の部分の連続地中壁の概略平面図である。
【図１０】掘削後の空洞部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    地下空洞
２    柱部
３    横坑
４    天井部
５    床部
６    竪坑
７    地表
９Ａ  連続地中壁
９Ｂ  連続地中壁
【図１】
2007146561.tif 000003
【図２】
2007146561.tif 000004
【図３】
2007146561.tif 000005
【図４】
2007146561.tif 000006
【図５】
2007146561.tif 000007
【図６】
2007146561.tif 000008
【図７】
2007146561.tif 000009
【図８】
2007146561.tif 000010
【図９】
2007146561.tif 000011
【図１０】
2007146561.tif 000012