(57)【要約】【課題】ボーリング掘削孔内の圧力変動が起きないようにすると共に、暴噴による急激な圧力上昇においても、削孔システムを健全な形で保護できるようにする。【解決手段】ボーリングマシン２１を介して掘削孔３先端部に削孔水を放出しつつ、掘削孔３先端部におけるコアチューブ５内にコアを採取するボーリングマシンを用いた削孔システムであって、前記削孔水の給水流量と、前記掘削孔３先端部からの戻り水である排水流量とを計測して照合し、照合結果に応じて、流量制御手段４３によって、給水流量、排水流量の調整を行う。また、前記掘削孔３先端部のコアチューブ５に接続されるロッド２のコアチューブ５側の中空内に逆止弁６を設置し、急激な湧水の逆流を防止するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔先端部に削孔水を放出しつつ、掘削孔先端部におけるコアチューブ内にコアを採取するボーリングマシンを用いた削孔システムであって、
前記削孔水を供給する給水流量と、前記掘削孔先端部からの戻り水である総排水流量とを計測して照合し、照合結果に応じて、流量制御手段によって、給水流量、総排水流量の調整を行うことを特徴とするボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【請求項２】
前記掘削孔先端部のコアチューブに接続されるボーリングロッドの中空内に湧水による逆流を防止する逆止弁を備えていることを特徴とする請求項１に記載のボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【請求項３】
前記流量制御手段は、湧水か逸水かを判断する処理ステップと、湧水と判断されると排水調整弁の開度を確認する処理ステップと、排水調整弁の開度を小さくする処理ステップで順次処理される湧水対応の流量制御手段である請求項１記載のボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【請求項４】
前記流量制御手段は、湧水か逸水かを判断する処理ステップと、湧水と判断されると排水調整弁の開度を確認する処理ステップと、次に給水弁の開度を確認し、給水弁の開度を大きくして給水流量を増加させる処理ステップとで順次処理する湧水対応の流量制御手段を備える請求項１のボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【請求項５】
前記流量制御手段は、湧水か逸水かを判断する処理ステップと、逸水と判断されると給水弁の開度を確認し、給水弁の開度を小さくして給水流量を減少させる処理ステップ、あるいは、給水ポンプを停止して給水弁を閉じるステップと、排水調整弁の開度を大きくして総排水流量を増やす処理ステップとを実行する請求項１記載のボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【請求項６】
前記流量制御手段は、湧水か逸水かを判断する処理ステップと、湧水と判断されると、削孔水として供給する給水流量とは別に湧水に対抗する給水流量を、ボーリング削孔の坑内に送り込む処理ステップとを実行する請求項１に記載のボーリング削孔の孔内流量管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーリング削孔の孔内流量管理システムに係り、ボーリング削孔における削孔水、排水の流量制御に関する。詳しくは、湧水、逸水さらには暴噴等が発生したときに掘削孔内の圧力、流量を制御することよる湧水、逸水さらには暴噴等による悪影響の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下地盤の微生物学的調査や、水利的現象調査に用いる岩芯試料（コア）や地下水試料を採取することを目的としたボーリングマシンを用いた削孔システムが知られている。このような削孔システムでは、タンクに溜められた水を削孔水として、ボーリングマシンを介して掘削孔先端部に放出しながら削孔作業を行い、掘削孔先端部のコアチューブ内にコアを採取するようにしている。削孔作業の間、継続的に新しい削孔水を供給することが困難な場合には、掘削孔先端部で放出した削孔水（湧水を含む場合もあり。）を掘削孔において回収し、さらに土砂を除いて、再び削孔水として利用している。
【０００３】
ところが、現実の削孔作業では、地下地盤の状況によって、地下水の噴出（以下、湧水と称す。）や、地中への削孔水の浸水（以下、逸水と称す。）が起きると、削孔作業に使用する削孔水の過不足が生じて、原位置透水試験のための削孔が達成できなくなったり、岩盤の初期間隙水圧を維持できなくなる等の問題が生じることがあった。
【０００４】
また、削孔作業の途中で地下のガス溜り等に到達したときの急激な圧力上昇等による暴噴が発生して削孔の安全性に係る事象が過去にいくつか発生事例として公表されている。
【０００５】
この対応として、特許文献１のように、掘削孔の周りに２重管を打設し、この２重管の内管上部に冷却水を導入し、削孔泥水を冷却後に冷却水導入手段に供給することで、暴噴する蒸気を冷却して暴噴現象を回避する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、上記事象に対しては効果があるものの、冷却反応は、蒸気の冷却時間との関連で必ずしも万全の対応ではなく、かつ、瞬間的な暴噴への対応に問題がある。また、暴噴までには至らない湧水、あるいは逸水等への対応ができるものではない。
【０００７】
また、特許文献２のように、地盤の削孔システムであって、地盤内の滞水圧を一定に維持する制御手段を備え、該制御手段によって、供給手段による掘削水の供給と、排泥手段による泥水の排出とを調整しつつ地盤内の滞水圧を一定に保ちながら、地盤を削孔する地盤の削孔システムが提案されている。
【０００８】
しかしながら、この方法では、湧水あるいは逸水が発生している掘削孔に対して常に一定圧力の掘削水を供給することになるため、この一定圧力の掘削水の浸透によって掘削孔周辺の地盤が乱され、掘削後の透水試験等に多大な影響をもたらす結果となる。
【０００９】
さらに、特許文献３のように、掘削水の排水流量と、排水流量を管理するための管理値（管理範囲の上限値及び下限値）を設定して、排水調整弁の開閉を制御する地盤の削孔方法が提案されている。
【００１０】
しかしながら、この特許文献３における実施例の方法は、給水流量計を基にして管理値
を設定し、掘削水の排水流量と固定化された管理値との比較により排水流量の管理を行うものであり、管理値は上限値と下限値として決められ固定化されている。そのため、給水流量＝排水流量となるようにバランスするのではなく、給水流量を上回る排水流量であったり、給水流量を下回る排水流量であってもよい。特に、特許文献３の方法は、逸水に対しては、排水弁の開放による対応のみであるために、逸水への根本的な対応には不充分であった。
【００１１】
結果として、掘削水の浸透あるいは地下水の噴出等によって掘削孔周辺の地盤が影響を受ける事象が発生し、掘削後の透水試験等に多大な影響をもたらす結果となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−０６２４５９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３９８９０号公報
【特許文献３】特開２００８−０６９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、削孔によって掘削孔周辺の地下地盤に影響を与える圧力変動が起きないようにすると共に、暴噴による急激な圧力上昇及び逸水時においても、削孔システムを健全な形で保護ならびに削孔作業を継続することができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、実際の削孔作業では、時々刻々と変化する給水流量と排水流量とのバランスを監視しないと、湧水ならびに逸水の判断とそれに伴う対応が不十分となることに鑑み、給水流量と排水流量の両方を監視してその制御を行うことにより、逸水に対して充分な対応を実現するものである。
【００１５】
本発明の第１の特徴は、ボーリングマシンを介して掘削孔先端部に削孔水を放出しつつ、掘削孔先端部におけるコアチューブ内にコアを採取するボーリングマシンを用いたボーリング削孔の孔内流量管理システムにおいて、前記削孔水を供給する給水流量と、前記掘削孔先端部からの戻り水である排水流量とを計測して照合し、照合結果に応じて、流量調整手段によって、給水流量ならびに排水流量の調整を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記第１の特徴に付加して、前記掘削孔先端部のコアチューブに接続されるボーリングロッド（以下、ロッドと称す。）の中空内に、湧水の逆流を防止する逆止弁を備えていることにある。
【００１７】
尚、本発明は、削孔のみならず、グラウト注入についても同様に実施が可能なものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、流量調整手段によって、給水流量ならびに排水流量の調整を行うことから、給水およびボーリング掘削孔内と排水系統の孔内圧力を常に一定に保つことができ、安定した削孔を実現できる。
【００１９】
また、コアチューブに接続されるロッドの中空内に逆止弁を設けたことにより、削孔用の給水が停止しても孔内圧力を一定に保つことができる。このことから、削孔用のロッドの引抜き、注水用パッカーの挿入時にも、孔内圧力を維持することができる。
【００２０】
また、コアチューブに接続されるロッドの中空内に逆止弁を設けたことにより、掘削孔内の急激な圧力上昇時にも、逆止弁によってボーリングマシン内の圧力上昇を物理的に阻止するために、ボーリングマシンを用いた削孔システムの健全性を維持することができる。
【００２１】
さらに、給水流量と排水流量とを常時監視できることから、湧水、逸水の事象を早期に把握することができ、発生事象に対する対応を迅速に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係るボーリング削孔の孔内流量管理システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るボーリング削孔の孔内流量管理システムの処理手順を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る流量制御手段の処理の基本形態を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る流量制御手段の処理手順の一実施例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係るボーリング削孔の孔内流量管理システムにおける機器の一部を示す配置図である。
【図６】本発明の実施例２に係る流量制御手段の処理手順の一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、ボーリングマシンを介して掘削孔先端部に削孔水を放出しながら、掘削孔先端部のコアチューブ内にコアを採取するボーリングマシンを用いた削孔システムにおけるボーリング削孔の孔内流量管理システムにおいて、前記削孔水を供給する給水流量と、前記掘削孔先端部からの戻り水である排水流量とを計測して照合し、照合結果に応じて、流量調整手段によって、給水流量ならびに排水流量の調整を行うように構成する。
【００２４】
また、前記掘削孔先端部のコアチューブに接続されるロッドの中空内には、湧水の逆流を防止する逆止弁を備えている。
【００２５】
尚、本発明は、削孔のみならず、グラウト注入についても同様に実施が可能であり、削孔水の代わりにグラウトを使用することで、グラウト注入においての孔内流量管理システムに利用できる。
【００２６】
このボーリング削孔の孔内流量管理システムは、貯水槽の削孔水を、吸水ポンプによって高圧の削孔水とし、ボーリングマシンを介して、後述する実際の削孔作業を行なう削孔系へ前記削孔水を供給する給水系と、給水系から供給された高圧の削孔水を削孔部に送り、回転するロッドによって実際の削孔作業を行なう削孔系と、削孔によって発生する削孔物を含む削孔の戻り水を排水し前記給水系の貯水槽へ戻す排水系を備える。前記排水系は、戻り水の流量、圧力状況を監視することによって、前記削孔系での正常削孔状態、湧水状態ならびに逸水状態を判断し、排水流量ならびに給水流量の調整を行なう。さらに、給水ポンプの運転、給水圧力計、給水流量計の計測データ取得、給水弁の開閉、排水圧力計
の計測データ取得、排水弁の開閉、および、それらの各事象を参照して全体の制御を行う制御系を備える。
【００２７】
また、前記削孔系での正常削孔状態、湧水状態ならびに逸水状態を判断し、排水流量ならびに給水流量の調整は、制御系に配設されている流量検出コントローラ、流量管理装置および流量管理装置に内蔵あるいは接続された流量制御手段によって行なう。
【実施例１】
【００２８】
本発明のボーリング削孔の孔内流量管理システムの具体的な構成を実施例１として、図１を参照して説明する。尚、図１は概念図であり、システムを構成する各機器は一般的なものを利用していることから、各機器内の詳細な構造説明等は省略する。
【００２９】
また、本実施例の説明は、石油掘削に利用されているロータリー掘削法を例に説明するが、削孔水の圧力によって先端部のカッターを回転させ削孔する方法であってもよい。
【００３０】
本実施例のボーリング削孔の孔内流量管理システムは、給水系１０、削孔系２０、排水系３０ならびに制御系４０で構成される。
【００３１】
以下、各系の詳細について説明するが、各機能の動作等については、自動制御による操作を前提にした記載とし、手動操作を主体とするものについては適宜注釈を記載する。
【００３２】
給水系１０は、開放型の貯水槽１１に溜められた削孔水を給水ポンプ１２によって所定圧力で圧送し、給水圧力計１３によって給水圧力の計測による圧力監視と、給水ポンプ１２へのフィードバック制御を行い、所定圧力による圧送の維持を行なう。その後、給水流量計１４による流量計測確認を行ないながら給水弁１５を開いて給水配管１６を経てボーリングマシン２１への削孔水の圧送を行なう。
【００３３】
また、前記給水圧力計１３で計測した給水圧力、ならびに給水流量計１４で計測した給水流量は、逐次、各種入出力の制御を行う流量検出コントローラ４２を介して流量管理装置４１に送信し、該流量管理装置４１に内蔵あるいは接続された制御システムである流量制御手段４３を機能させることで孔内流量管理システム１の流量管理に利用する。
【００３４】
削孔系２０は、前記給水系１０からボーリングマシン２１、プリベンタ２２を貫通して配設されたロッド２の内孔（図示省略）を介して給水された削孔水を、前記ロッド２の先端に接続されて掘削孔３内に配置されたコアチューブ５へ給水し、コアチューブ５の先端へ吐出しながら、削孔作業を行う。この削孔作業に使用された削孔水は、コアチューブ５を内部に収納する形態で配置されたケーシング４と掘削孔３との間隙を通り、掘削孔３の上部へ排水される。この掘削孔３の上部への排水は、掘削孔３が孔口弁２２ｄによって閉塞されているために、排水分岐２３を通り、排水管３５へ導出される。ロッド２のコアチューブ５側の中空内には逆止弁６を内蔵する。尚、２２ａは上部パッカー、２２ｂは締付ゴム、２２ｃは積層ゴム、２４は緊急排水分岐である。
【００３５】
排水系３０は、削孔作業に使用された削孔水の排水圧力と排水流量を、排水圧力計３１と排水流量計３３を利用して計測し、その計測結果に基づいて、流量検出コントローラ４
２と、流量管理装置４１と、該流量管理装置４１に内蔵あるいは接続されている流量制御手段４３によって、排水弁３４の開閉を調整すると共に、給水系１０に配設された給水ポンプ１２の運転制御を行う。尚、３２は非削孔用排水弁、３５は配水管である。
【００３６】
制御系４０は、前述したように機能する流量管理装置４１と流量検出コントローラ４２と流量制御手段４３と、入出力装置４４を備える。
【００３７】
次に、本実施例の孔内流量管理システム１の処理内容を、作業工程にあわせて図２を参照して説明する。
【００３８】
作業工程は、削孔作業の内容に合わせて、削孔作業の準備を行う「削孔準備：Ａ処理」工程、削孔作業を行う「削孔中：Ｂ処理」工程、日々の作業の終了、あるいは種々のトラブル等で作業を中止する「削孔中断・停止：Ｃ処理」工程、ボーリング削孔は１ロッド長を基本として、そのロッドを複数本継足すことで深孔を削孔するが、そのロッドを継足し延長する「ロッドの継ぎ足し：Ｄ処理」工程からなる。
【００３９】
以下、これらの工程毎に処理内容を説明する。ボーリングマシン２１の設置、ロッド２の削孔開始時の配設等の削孔作業の一般的な準備作業等の内容については、説明を省略し、孔内流量管理システム１の給水流量と総排水流量の流量制御関係を説明する。尚、総排水流量の内容については、後述する。
【００４０】
「削孔準備：Ａ処理」工程は、削孔作業に必要な給水、総排水についての削孔作業を行う条件設定の処理である。この処理は初期条件の設定であり、流量管理装置４１に備えられた入出力装置４４に給水ポンプ１２の起動、給水弁１５の開度等の処理手順を表示し、その表示内容に沿った手動操作によって行うこともできる。
【００４１】
ステップＳ１−１
非削孔用排水弁３２を開き、給水、排水の導通流路を開放する。
ステップＳ１−２
その後、給水ポンプ１２を起動させ、貯水槽１１から給水を行い、給水圧力計１３の計測データを参照して給水が所定圧力となったか否かの確認を行い、給水弁１５を開放し、給水配管１６を経てボーリングマン２１へ削孔水を圧送する。この圧送された削孔水は回転するロッド２、逆止弁６を介してコアチューブ５の先端から放出される。
ステップＳ１−３
そのとき、排水弁３４を徐々に開放していき、給水流量と総排水流量とのバランスが取れる、いわゆる同等となるまで、排水弁３４の開度を調整、維持する。
【００４２】
「削孔中：Ｂ処理」工程は、削孔作業中の処理である。ボーリングマシン２１に接続、垂下された回転するロッド２による削孔作業を行うが、前記削孔開始ＡのステップＳ１−３の条件での削孔作業を開始し、給水、排水における流量ならびに圧力を、削孔の状態に応じて、各時点での削孔条件に適するように制御し維持していく。
【００４３】
具体的には、
ステップＳ２−１
給水流量計１４からの給水流量と排水流量計３３からの総排水流量の計測値を照合し、給水流量と総排水流量との対比を行う。
ステップＳ２−２
総排水流量＞給水流量の場合には、給水流量と同量となるまで排水弁３４の開度を閉める。
ステップＳ２−３
その後、排水弁３４の開度を確認し、排水弁３４の最小開度でも総排水流量が多い場合には、給水弁１５の開度を大きくして給水流量を増加させる。
ステップＳ２−４
一方、総排水流量＜給水流量の場合には、まず、現時点の給水流量が標準よりも多いか否かの確認を行う。そして、給水流量が標準よりも多い場合には、給水弁１５の開度を標準に戻し、給水流量を減ずる。
ステップＳ２−５
総排水流量が給水流量と同量になるまで排水弁３４の開度を大きくする。
ステップＳ２−６
その後、１ロッド長の削孔が完了したか否かの確認を行う。未完の場合には、ステップＳ２−１へ戻る。この１ロッド長の削孔が完了したか否かの判断は、詳述しないが、本ボーリング削孔の孔内流量管理システムとは別に配設された掘削長監視手段等によって人が判断し、その情報を入出力装置４４から入力する。
【００４４】
「削孔中断・停止：Ｃ処理」工程は、削孔作業を中止するときの処理である。所定深さのボーリングを行った後の透水試験等のために削孔作業を停止する場合、日々の終業時の停止等に係る場合、あるいは、1ロッド長の削孔作業を完了して中断し、ロッドの継ぎ足
しを行う場合等の作業がある。
【００４５】
前記１ロッド長の削孔が完了したか否かの判断の結果、１ロッド長が完了した場合、流量管理装置４１に備えられた入出力装置４４から、１ロッド長の削孔完了情報を入力することで、流量管理装置４１からその後の処理手順を入出力装置４４に表示し、その表示内容に沿って手動で操作することができる。
【００４６】
ステップＳ３−１
「削孔中：Ｂ処理」工程の状態から、削孔が所定の深さに到達した場合、削孔作業を停止する。
ステップＳ３−２
その後、排水弁３４を閉じる。
ステップＳ３−３
給水弁１５を閉じて給水を停止する。
ステップＳ３−４
さらに、非削孔時用排水弁３２を閉じる。この処理によって、ボーリングマシン２１から掘削孔３内を完全に密閉な状態とする。
ステップＳ３−５
その後、透水試験を行う、あるいは、削孔作業を完全に停止し、終業に備える。
【００４７】
「ロッドの継足し：Ｄ処理」工程は、「削孔中：Ｂ処理」工程で１ロッド長の削孔が終了した段階で、「削孔中断・停止：Ｃ処理」工程を行った後に実施するものである。
【００４８】
ステップＳ４−１
削孔予定長（削孔予定深さ）の削孔を完了したか否かを掘削長監視手段（図示省略）によって判定する。
ステップＳ４−２
完了していない場合には、新しいロッドを追加して接続する。その後、「削孔準備：Ａ処理」工程に戻り、削孔作業を再開する。削孔予定長に達した場合には、削孔終了として作業を完了させる。
【００４９】
次に、図３、図４を参照して、孔内流量管理システム１の流量制御装置４１と流量制御手段４３による流量制御の詳細について説明する。
【００５０】
削孔中に湧水、逸水が発生したときの対応を基本形態として図３に示す。
【００５１】
湧水が発生した場合には、そのまま通常の削孔を行うと、湧水が起こることによって、湧水分だけ岩盤内の水圧が低下する。この岩盤内水圧低下防止のために、掘削孔３内の坑内水頭を上げる。具体的には、まず、排水弁３４を閉じて排水流量を減らし、その後、給水弁１５の開度を大きくして給水流量を増大させる。
【００５２】
一方、逸水が発生した場合には、そのまま通常の削孔を行うと、逸水が起こることによって、岩盤内の水圧が高くなっていき初期の岩盤圧力を維持することができなくなる。そこで、この岩盤内水圧上昇防止のために、掘削孔内の坑内水頭を下げ、岩盤内へ浸透する逸水流量を低減させる。具体的には、まず、給水弁１５を閉じて給水流量を減らし、その後、排水弁３４を開放して総排水流量を増加させる。
【００５３】
この一連の処理を流量制御手段４３にて行うが、その処理手順を図４に示す。尚、これらの操作は、流量管理装置４１を中心に自動で行なう制御方式とするが、流量制御装置４１での処理を自動で行い、その後の各機器の操作手順を入出力装置４４に表示して、その表示された内容に沿って各機器の操作を手動で行うこともできる。
【００５４】
ステップＳＱ−１
給水流量計１４からの給水流量計測値と排水流量計３３からの総排水流量計測値を比較する。総排水流量が給水流量を上回った場合には湧水と判断する。また、給水流量が総排水流量を上回った場合には逸水と判断する。ここで、総排水流量とは、（総排水流量）＝（給水による排水流量）＋（湧水流量）−（逸水流量）を意味する。尚、各計測値は、所定時間間隔毎の計測値とする。
ステップＳＱ−２
総排水流量が給水流量を上回った（湧水と判断した）場合には、排水弁３４の開度が最小か否かを判断する。開度が最小ではない場合（図４のフローでＮＯの場合）はステップＳＱ−３へ移行する。開度が最小の（ＹＥＳ）場合には、ステップＳＱ−４に移行する。
ステップＳＱ−３
排水弁３４の開度を小さくし、総排水流量を減らす。これは湧水対応の第一次対策である。
ステップＳＱ−４
給水弁１５の開度を大きくして給水流量を増加させる。これは湧水対応の第二次対策である。その後、ステップＳＱ−１の処理に戻る。
ステップＳＱ−５
給水弁１５の開度を小さくして給水流量を減らす。これは逸水対応の第一次対策である。
ステップＳＱ−６
排水弁３４の開度を大きくして総排水流量を増加させる。これは逸水対応の第二次対策である。その後、ステップＳＱ−１の処理に戻る。
【００５５】
特に、逸水に対しては、前記ステップＳＱ−５、ＳＱ−６に記載のように、第一次対策としての給水流量の制御（給水弁１５の開度制御）と、第二次対策としての総排水流量の制御（排水弁３４の開度制御）の２つの制御を併せて行なうことで逸水への充分な対応を実現することができる。
【００５６】
以上の処理を所定時間間隔で行うことによって給水流量と総排水流量の流量制御を行う。
【００５７】
また、これらの所定時間間隔毎の給水流量計１４の給水流量、排水流量計３３の総排水流量、さらには、給水圧力計１３の給水圧力、排水圧力計３１の排水圧力の計測データを時系列的に、流量管理装置４１内の記憶装置（図示せず）に記憶し、必要に応じて、あるいは、所定時間間隔毎に表示することによって、掘削孔３内の湧水、逸水の傾向を把握することができるようにする。
【００５８】
一方、湧水、逸水は、上記のように徐々に発生するものだけではなく、突発的に発生する場合がある。特に湧水の場合にはその影響が大きい。そこで、前記流量制御と合わせて、コアチューブ５に接続されるロッド２のコアチューブ５側の中空内に逆止弁６を内蔵することによって、突発的な湧水の逆流を防止する機能を持たせ、逆流によるボーリングマシン２１の破損等の弊害を防止する構成としている。
【００５９】
また、これらの流量制御とは別に、図１の破線で図示した緊急排水分岐２４を設けることで、上記の流量制御範囲を超える湧水、いわゆる暴噴が発生した場合にも、緊急排水分岐２４からの排水を行うことで、メカ的に、ボーリングマシンを用いた削孔システムの健全性を維持することができる。
【実施例２】
【００６０】
次に、湧水が発生した場合に、湧水に対抗する給水流量をボーリング掘削孔３内に送り込む機能を持たせたボーリングマシンを用いた削孔システムを実施例２として、図５及び図６を基に説明する。
【００６１】
通常の掘削時の給水を行う給水ポンプ１２を第１給水ポンプとし、湧水が発生したときに給水を行う給水ポンプを第２給水ポンプ１２ａとし、この２台のポンプを用い、各々で給水系を構成し、これらの給水系を並列に配設することで、給水ポンプ１２の大型化を防止し、通常状態時と湧水状態時の給水を給水ポンプ１２、１２ａの制御によって実現する構成とする。
【００６２】
図５に、実施例２における機器の配置を示すが、実施例１と同一のものは省略している。
【００６３】
実施例１の貯水槽１１と共用でもよいが、開放型の貯水槽１１ａに溜められた削孔水を給水ポンプ１２ａによって所定圧力で圧送し、給水圧力計１３ａによる給水圧力の計測による圧力監視と、給水ポンプ１２ａへのフィードバック制御を行ない、三方コック１５ｂ、給水弁１５ａを開き、所定圧力による削孔水圧送の維持を行ない、その後、給水流量計１４ａによる流量計測確認を行ないながら、給水配管１６ａを経て、緊急排水分岐２４への削孔水の圧送を行なう構成とする。
【００６４】
また、前記給水圧力計１３ａで計測した給水圧力、ならびに給水流量計１４ａで計測した給水流量は、逐次、各種入出力の制御を行う流量検出コントローラ４２を介して流量管理装置４１に送信し、該流量管理装置４１に内蔵あるいは接続された制御システムである流量制御手段４３を機能させることで孔内流量管理システム１の流量管理に利用する構成とする。その他の機器の構成は、実施例１と同じである。
【００６５】
ステップＳＲ−１
給水流量計１４からの給水流量計測値と排水流量計３３からの総排水流量計測値を比較する。総排水流量が給水流量を上回った場合には湧水と判断する。また、給水流量が総排水流量を上回った場合には逸水と判断する。総排水流量の定義は実施例１と同じである。
ステップＳＲ−２
総排水流量が給水流量を上回った（湧水と判断した）場合には、〔湧水・暴噴対応〕として排水弁３４の開度が最小か否かを判断する。排水弁３４の開度が最小ではない（図６のフローでＮＯ）場合はステップＳＲ−９へ移行する。排水弁３４の開度が最小（ＹＥＳ）の場合にはステップＳＲ−３に移行する。
ステップＳＲ−３
給水弁１５の開度は最大か否かを確認し、給水弁１５の開度が最大ではない（図中のＮＯ）場合にはステップＳＲ−４に移行する。給水弁１５の開度が最大（図中のＹＥＳ）の場合にはステップＳＲ−５に移行する。
ステップＳＲ−４
給水弁１５の開度を大きくして給水流量を増加させていき、ステップＳＲ−１に戻る。
ステップＳＲ−５
給水弁１５の開度制御では調整が困難であることから、第２給水ポンプ１２ｂを起動して給水流量を増加させる。この給水は、緊急排水分岐２４を通り、ケーシング４と掘削孔３の間隙に送られる。
【００６６】
さらに、フローチャートには記載していないが、排水圧力計３１での排水圧力の計測結果から、異常時流量制御範囲を超える湧水、暴噴が発生したときには、第２給水ポンプ１２ｂからの給水の給水方向を、三方コック１５ｂを切り替えることでＸ方向からＹ方向に変更し、リターン配管を経由して貯水槽１１ａへ給水（排水）する。
【００６７】
ステップＳＲ−６
給水弁１５の開度を最大とし、第２給水ポンプ１２ｂの運転によって湧水あるいは暴噴に対抗できる給水圧力を得るように給水流量を増加させていく。
ステップＳＲ−７
給水圧力計１３の圧力上昇が止まり一定化した段階で、その状態を維持する。
ステップＳＲ−８
排水弁１５の開度が最小で、かつ、第２給水ポンプ１２ｂによる給水では、掘削孔３内の圧力が一定の頭打ち状態となり、これ以上の掘削孔３内の制御が不可能であることから、孔口弁２２ｄを閉じ、かつ、入出力装置４４に、湧水・暴噴による停止の表示を行い、ボーリング削孔の孔内流量管理システムを停止させる。
ステップＳＲ−９
湧水による総排水流量を減らすために排水弁６を閉じていき、その後、ステップＳＲ−１へ移行する。
ステップＳＲ−１０
給水流量が総排水流量を上回った（逸水と判断した）場合には、〔逸水対応〕として排水弁３４の開度が最大か否かを判断する。排水弁３４の開度が最大ではない（図６のフローでＮＯ）の場合はステップＳＲ−１２へ移行する。排水弁３４の開度が最大（ＹＥＳ）の場合にはステップＳＲ−１１に移行する。
ステップＳＲ−１１
給水弁１５の開度が最小か否かを確認し、給水弁１５の開度が最小ではない（図中のＮＯ）場合にはステップＳＲ−１５へ移行する。給水弁１５の開度が最小（図中のＹＥＳ）の場合にはステップＳＲ−１３に移行する。
ステップＳＲ−１２
排水弁３４の開度を大きくして総排水流量を増加させることにより掘削孔３内の圧力を
低下させていき、ステップＳＲ−１に戻る。
ステップＳＲ−１３
逸水であることから給水流量を確保した後、給水ポンプ１２を停止し、給水弁１５を閉じる。
ステップＳＲ−１４
この段階では、給水弁１５が閉じられて、かつ、排水弁３４の開度が最大であり、これ以上の制御は困難であることから、入出力装置４４に、逸水による停止の表示を行い、ボーリング削孔の孔内流量管理システムを停止させる。
ステップＳＲ−１５
給水流量を少なくするために給水弁１５の開度を小さくしていき、ステップＳＲ−１へ移行する。
【００６８】
以上の構成のボーリング削孔の孔内流量管理システムによれば、徐々に発生する湧水、逸水の対応と、突発的に発生する湧水への対応を行うことで、岩盤内の雰囲気を壊さない削孔作業を実現することができ、しかも、ボーリングマシンを用いた削孔システムの健全性を維持することができる。
【００６９】
さらに、給水流量と総排水流量とを常時監視することができることから、湧水、逸水の事象を早期に把握することができ、発生事象に対する対応を迅速に実施することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…孔内流量管理システム、２…ボーリングロッド（ロッド）、３…掘削孔、４…ケーシング、５…コアチューブ、６…逆止弁、１０…給水系、１１、１１ａ…貯水槽、１２…給水ポンプ（第１給水ポンプ）、１２ａ…第２給水ポンプ、１３、１３ａ…給水圧力計、１４、１４ａ…給水流量計、１５、１５ａ…給水弁、１５ｂ…三方コック、１６、１６ａ…給水配管、２０…削孔系、２１…ボーリングマシン、２２…プリベンタ、２２ａ…上部パッカー、２２ｂ…締付ゴム、２２ｃ…積層ゴム、２２ｄ…孔口弁、２３…排水分岐、２４…緊急排水分岐、３０…排水系、３１…排水圧力計、３２…非削孔時用排水弁、３３…排水流量計、３４…排水弁、３５…排水管、４０…制御系、４１…流量管理装置、４２…流量検出コントローラ、４３…流量制御手段、４４…入出力装置。
【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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