(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの切羽を切削手段により切削する掘削装置に設置される換気装置において、
前記切削手段による切削位置における切削によって発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、
前記切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除去手段と、
前記掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段と、を備え、
前記エアカーテン生成手段が、エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管を備え、
前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうちの前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とするトンネル内の換気装置。
【請求項２】
トンネルの切羽を切削手段により切削する掘削装置に設置される換気装置において、
前記切削手段による切削位置における切削によって発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、
前記切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除去手段と、
前記掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段と、を備え、
前記エアカーテン生成手段が、前記エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管と、
前記送気風管における吹出口から吹き出された空気をトンネルの坑口側に送気する通風路を形成する排気風管を備え、
前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうちの前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とするトンネル内の換気装置。
【請求項３】
前記送気風管における空気導入口側に、集塵機が取り付けられている請求項２に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項４】
前記掘削装置が前記切羽における切削位置を移動するブームを備えており、
前記上方粉塵除去手段が、前記切削手段とともに前記ブームに取り付けられており、
前記ブームの移動により、前記上方粉塵除去手段が前記切削手段に伴って移動する請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項５】
前記掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であり、
前記下方粉塵除去手段は、前記走行手段の側方に配置されている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項６】
前記上方粉塵除去手段および前記下方粉塵除去手段が、空気を吐出する吐出手段、または空気とこの空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段である請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項７】
前記上方粉塵除去手段および前記下方粉塵除去手段が、それぞれ吐出手段または吸引手段のいずれに切替え可能である請求項６に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項８】
トンネルの切羽を切削する切削手段を有する掘削装置と、
前記掘削装置に設けられた粉塵除去手段と、
前記粉塵除去手段によって切羽から除去された粉塵を集塵する集塵機とを備え、
前記掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であり、
前記集塵機は、前記自走式掘削装置から独立した集塵機搭載車両に搭載されており、
前記掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段をさらに備え、
前記エアカーテン生成手段が、エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管を備え、
前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうちの前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とするトンネル内の換気装置。
【請求項９】
トンネルの切羽を切削する切削手段を有する掘削装置と、
前記掘削装置に設けられた粉塵除去手段と、
前記粉塵除去手段によって切羽から除去された粉塵を集塵する集塵機とを備え、
前記掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であり、
前記集塵機は、前記自走式掘削装置から独立した集塵機搭載車両に搭載されており、
前記掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段をさらに備え、
前記エアカーテン生成手段が、前記エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管と、
前記送気風管における吹出口から吹き出された空気をトンネルの坑口側に送気する通風路を形成する排気風管を備え、
前記送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、前記トンネル内のうちの前記エアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とするトンネル内の換気装置。
【請求項１０】
前記集塵機搭載車両が、前記自走式掘削装置に連結されている請求項８または請求項９に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項１１】
前記集塵機搭載車両が、自走式である請求項８〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項１２】
前記集塵機搭載車両が前記自走式掘削装置に対して非連結状態とされている請求項１１に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項１３】
前記集塵機搭載車両に設けられた走行手段が、クローラ式である請求項１１または請求項１２に記載のトンネル内の換気装置。
【請求項１４】
前記集塵機が、前記粉塵除去手段に対してフレキシブル管を介して接続されている請求項８から請求項１３のうちのいずれか１項に記載のトンネル内の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削作業が行われているトンネル内における粉塵濃度を低減するためのトンネル内の換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、山岳トンネルなどの掘削工事を行う際には、掘削作業に伴い切羽を掘削した位置から大量の粉塵が発生する。発生した粉塵は、作業者の視界を妨げたり、健康を害したりするおそれがあるので、切羽を切削したときに発生した粉塵は極力速やかに除去させる必要がある。このような粉塵の除去を行うにあたり、従来においては、散水やウォータージェットを使用して、粉塵を水滴粒子により捕捉する方法や、送気式や排気式などの強制換気による方法があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の換気方式では、いずれもトンネル内の粉塵を除去する能力は低いので、トンネル内の粉塵を十分に除去することができなかった。このため、トンネル内の作業者は十分な視界を得ることが困難であった。その結果、切羽の切削部の視認が不正確になり、トンネル縁部のプロフィールをオーバーする余掘りが発生し不経済となる問題があった。また、視界不良により、切削部における岩の肌落ち、吹付コンクリートの剥落などの安全確認が困難となるという問題があった。
【０００４】
あるいは、トンネル内の作業員が高濃度の粉塵にさらされることになるので、塵肺の危険性が増したり、坑内の換気の悪化により、ずり処理など坑内車両運行の危険が増したりするなどの問題もあった。
【０００５】
他方、トンネル内の粉塵を除去するにあたり、トンネル内に集塵機を持ち込んで、粉塵を集塵することも行われている。ここで、掘削作業で発生する粉塵量は多大であるため、大型の集塵機を用いなければ粉塵を十分に除去することができない。ところが、トンネル内に大型の集塵機を設けたとしても、トンネルの掘削を進むにつれて、その都度集塵機を移動させなければならず、集塵機が大型であるために、その移動は非常に手間の掛かるものとなる。
【０００６】
また、掘削装置が自走式の場合には、掘削装置に集塵機を搭載して、掘削が進行するとともに集塵機も移動させることが考えられる。ところが、掘削装置の搭載量には限度があるため、大型の集塵機を搭載することができず、小型の集塵機しか搭載することができない。このため、結局十分な集塵能力を得ることができないものであった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、トンネルの切羽を掘削する際に生じる粉塵の除去効率を高めることにより、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少なくするトンネル内の換気装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係るトンネル内の換気装置は、トンネルの切羽を切削手段により切削する掘削装置に設置される換気装置において、切削手段による切削位置における切削によって発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除去手段と、掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段と、を備え、エアカーテン生成手段が、エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管を備え、送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、トンネル内のうちのエアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とする。また、送気風管における吹出口から吹き出された空気をトンネルの坑口側に送気する通風路を形成する排気風管を備え、送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、トンネル内のうちのエアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されている態様とすることもできる。
【０００９】
本発明に係るトンネル内の換気装置においては、切削手段による切削位置における切削によって発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段と、切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除去手段とを備えている。このため、切削手段による切削で発生した粉塵と、切削ずりの落下によって発生した粉塵との両方を除去することができ、効果的に粉塵除去が行える。また、掘削装置の後方にエアカーテンを生成することにより、エアカーテンを境として、エアカーテンよりも前方側と後方側で、独立した空気領域を形成することができる。この独立した空気領域内、特にエアカーテンよりも前方位置における空気領域内で、粉塵除去手段により粉塵の除去を行うことにより、計画的かつ効率的に粉塵の除去を行うことができる。なお、本発明において、上方粉塵除去手段は、切削手段による切削で発生した粉塵を主に除去するが、切削ずりの落下によって発生した粉塵やその他の粉塵もわずかに除去するものであってもよい。また、下方粉塵除去手段は、切削ずりの落下によって発生した粉塵を主に除去するものであるが切削手段による切削で生じた粉塵やその他の粉塵もわずかに除去するものであってもよい。
また、送気風管における空気導入口側に、集塵機が取り付けられているのが好適である。このような集塵機が取り付けられていることによりエアカーテンが形成されている位置よりも後方位置の作業場所の空気を清浄に保つことができる。
【００１０】
また、掘削装置が切羽における切削位置を移動するブームを備えており、上方粉塵除去手段が、切削手段とともにブームに取り付けられており、ブームの移動により、上方粉塵除去手段が切削手段に伴って移動する態様とするのが好適である。
【００１１】
トンネルの切羽を切削する場合に、切羽における切削位置を移動するブームを備える自由断面切削手段が好適に用いられている。このとき、切削手段はブームに取り付けられるが、本発明では、上方粉塵除去手段を切削手段とともにブームに取り付けている。そして、ブームの移動により、切削手段の移動に伴って上方粉塵除去手段が移動するので、切削手段による切削に伴って発生する粉塵を、上方粉塵除去手段により、確実に除去することができる。
【００１２】
さらに、掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であり、下方粉塵除去手段は、走行手段の側方に形成されているのが好適である。
【００１３】
切削ずりに伴う粉塵は、下方位置において大量に発生し、通常、自走式掘削装置における走行手段が設けられている高さ位置において大量に発生する。したがって、本発明においては、下方粉塵除去手段を自走式掘削装置における走行手段の高さ位置にくるように、走行手段の側方に設けている。このため、切削ずりの落下によって発生する粉塵を下方粉塵除去手段によって好適に除去することができる。
【００１４】
また、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段が、空気を吐出する吐出手段、または空気とこの空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段である態様とすることができる。
【００１５】
このように、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段として、空気を吐出する吐出手段、または空気およびこの空気に含まれる粉塵を吸引する吸引手段とすることにより、切削または切削ずりの落下によって発生した粉塵を効果的に除去することができる。ここで、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段の両方を吐出手段とすることができる。この場合は、切削や切削ずりによって生じた粉塵は、吐出手段から吐出される空気によって走行手段よりも後方に吹き飛ばすことにより、粉塵を除去することができる。また、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段の両方を吸引手段とすることもできる。この場合には、切削や切削ずりによって生じた粉塵は、周囲の空気とともに吸引手段によって吸引することにより、粉塵を除去することができる。さらには、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段の一方を吐出手段、他方を吸引手段とすることもできる。この場合には、吐出手段によって吐出された空気によって粉塵が切羽近傍から排除され、吐出手段から吐出された空気に含まれる粉塵が空気とともに吸引手段に吸引されることにより、粉塵を除去することができる。
【００１６】
また、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段が、それぞれ吐出手段または吸引手段のいずれかに切替え可能である態様とすることもできる。
【００１７】
このような態様とすることにより、掘削が行われている切羽の状態やトンネル工事の規模等に応じて、適切な状態で粉塵の除去を行うことができる。
【００１８】
トンネルの切羽を切削する切削手段を有する掘削装置と、掘削装置に設けられた粉塵除去手段と、粉塵除去手段によって切羽から除去された粉塵を集塵する集塵機とを備え、掘削装置は、走行手段を有する自走式掘削装置であり、集塵機は、自走式掘削装置から独立した集塵機搭載車両に搭載されており、掘削装置の後方位置に設けられ、エアカーテンを生成するエアカーテン生成手段をさらに備え、エアカーテン生成手段が、エアカーテン生成位置に向けて空気を吹き出す吹出口が形成された送気風管を備え、送気風管には、内部を通風する空気を分流させる分岐路が形成されているとともに、トンネル内のうちのエアカーテン生成位置を避けた位置に、分流された空気を吹き出す分岐吹出口が形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
このように、集塵機が自走式掘削装置と独立した集塵機搭載車両に搭載されていることにより、大型の集塵機を自走式掘削装置とともに移動させることができる。したがって、自走式掘削装置に粉塵除去手段を設けた際、粉塵除去手段によって除去された粉塵を大量に集塵機によって集塵しながらトンネルの掘削作業を継続することができる。
【００２０】
また、集塵機搭載車両が、自走式掘削装置に連結されているのが好適である。集塵機搭載車両が、自走式掘削装置に連結されていることにより、自走式掘削装置とともに集塵機搭載車両を移動させることができる。
【００２１】
さらに、集塵機搭載車両が、自走式であるのが好適である。集塵機搭載車両が自走式であることにより、集塵機搭載車両をトンネル内に搬送する際の手間を軽減することができ、また、自走式掘削装置の走行のための動力の負担を軽減することができる。
【００２２】
ここで、集塵機搭載車両が自走式掘削装置に対して非連結状態とされている態様とすることもできる。このように、集塵機搭載車両が自走式掘削装置に対して非連結状態とされていることにより、たとえばリモコン操作によって、集塵機搭載車両を自走式掘削装置から独立させて、自由に移動させることができる。
【００２３】
また、集塵機搭載車両に設けられた走行手段が、クローラ式であるのがさらに好適である。集塵機搭載車両に設けられた走行手段がクローラ式であることにより、トンネル工事を行っているトンネルが悪路であった場合でも、円滑に集塵機搭載車両を移動させることができる。
【００２４】
さらに、集塵機が、粉塵除去手段に対してフレキシブル管を介して接続されているのが好適である。集塵機が粉塵除去手段にフレキシブル管を介して接続されていることにより、自走式掘削装置と集塵機搭載車両の離間距離が変動した際にも、集塵機と粉塵除去手段を接続する風管の破損を防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置の側面図、図２はその平面図、図３はその正面図である。
【００３１】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るトンネル内の換気装置１は、上方噴射装置２および下方噴射装置３を有しており、これらは自由断面掘削装置（以下「掘削装置」という）１０に取り付けられている。
【００３２】
ここで、換気装置１の構造を説明する前に、まず掘削装置１０の構造について説明する。
【００３３】
掘削装置１０は、運転室１１が設けられた本体部１２を備えている。本体部１２の下方位置には、走行手段、本実施形態では、クローラ式の走行部１３が設けられており、自走可能な自走式となっている。また、走行部１３の前方であって、その最前の位置には、土砂を避けるためのアウトリガースカート１４が取り付けられている。
【００３４】
本体部１２の前方位置には、ブーム１５が取り付けられている。ブーム１５は、本体部１２に対して、鉛直軸周りおよび水平軸周りにそれぞれ回動可能に取り付けられている。また、本体部１２およびブーム１５には、一対の水平移動シリンダ１６Ａ，１６Ｂ、および連動して駆動する一対の鉛直移動シリンダ１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ取り付けられている。水平移動シリンダ１６Ａ，１６Ｂの一方を伸長させ他方を収縮させることにより、ブーム１５が鉛直軸周りに揺動する。また、鉛直移動シリンダ１７Ａ，１７Ｂを伸縮させることにより、ブーム１５が水平軸周りに揺動する。さらに、ブーム１５には、自らを伸縮自在とするためのシリンダ機構（図示なし）が設けられている。
【００３５】
ブーム１５の先端部には、切削手段である切削ドラム１８が取り付けられている。切削ドラム１８は、図示しないモータによってブーム１５の長手方向に沿った軸周りに回転可能とされている。また、ブーム１５の移動により、切羽Ｋの切断位置を前後上下左右に自由に移動させることができるようになっている。そして、ブーム１５を移動させながら、切削ドラム１８を回転させることにより、切羽Ｋの切削が行われる。
【００３６】
かかる構造を有する掘削装置１０に換気装置１が設けられている。換気装置１は、切削ドラム１８よる切削位置における切削によって発生する粉塵を除去する上方粉塵除去手段である上方噴射装置２を備えている。上方噴射装置２は、２本の空気噴射部材２Ａ，２Ａと、空気噴射部材２Ａ，２Ａまで空気を案内する風管２Ｂ，２Ｂとを有している。空気噴射部材２Ａ，２Ａは、ブーム１５の先端部に水平方向に併設されて固定されており、ブーム１５の移動に伴い、切削ドラム１８とともに移動するようになっている。このため、空気噴射部材２Ａ，２Ａは、常に切削ドラム１８の近傍に位置することになる。風管２Ｂは、フレキシブルな材料によって形成されており、空気噴射部材２Ａがブーム１５の移動に伴って移動する際にその移動に追従する。風管２Ｂにおける一端部は、空気噴射部材２Ａに接続されており、他端部はエアチャンバ５に接続されている。そして、エアチャンバ５からは風管２Ｂを介して空気噴射部材２Ａに空気が供給される。供給された空気は、空気噴射部材２Ａ，２Ａから噴射され、その空気の風力によって周囲の粉塵が後方に吹き飛ばされる。
【００３７】
また、換気装置１は、切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を除去する下方粉塵除去手段である下方噴射装置３を備えている。下方噴射装置３は、掘削装置１０における走行部１３の左右両側方にそれぞれ１つずつ設けられており、それらは平面視して左右対称の形状をなす以外は同一の構成を有している。その一方について説明すると、下方噴射装置３は、略Ｌ字形状をなす鋼管または樹脂製のパイプ管からなり、直線部３Ａ、湾曲部３Ｂ、および鉛直部３Ｃを備えている。直線部３Ａは、走行部１３に沿って配置され、その高さ位置が走行部１３と同じとなるようにされている。また、走行部１３の側方には、板状の部材からなり、前後方向に延在するダクトサポート４が配設されており、下方噴射装置３における直線部３Ａは、ダクトサポート４によって支持されている。直線部３Ａの一端側には噴射口３Ｄが形成されており、この噴射口３Ｄから空気が噴射され、切削ずりに伴って生じる粉塵を吹き飛ばして除去する。湾曲部３Ｂは、中心角が９０度の円弧状をなしており、一端部が直線部３Ａと、他端部が鉛直部３Ｃと、それぞれ連続している。鉛直部３Ｃは、鉛直方向に沿って延在しており、下端部が湾曲部３Ｂと連続している。
【００３８】
さらに、掘削装置１０には、４ポートチャンバからなるエアチャンバ５が設けられている。エアチャンバ５には、排出ポートが４ポート、吸入ポートが１ポートそれぞれ形成されており、４つの排出ポートのうち、２つの排出ポートには、上方噴射装置２における風管２Ｂ，２Ｂの他端部がそれぞれ接続されている。また、他の２つの排出ポートには、下方噴射装置３，３における鉛直部３Ｃ，３Ｃの上端部がそれぞれ接続されている。
【００３９】
また、エアチャンバ５の吸入ポートには連通管６が接続されている。この連通管６は、集塵機搭載車両２０に搭載された大型の集塵機７に接続されており、エアチャンバ５と集塵機７は、連通管６を介して連通しており、空気の流通が可能となっている。集塵機搭載車両２０は、掘削装置１０の後方に配置されており、けん引部材２１によって掘削装置１０と接続されている。このけん引部材２１を介して、掘削装置１０の走行に伴って集塵機搭載車両２０が移動可能となっている。なお、けん引部材としては、集塵機搭載車両２０が掘削機１０の前後進に追従できるように、剛性のあるものが好ましい。また、連通管６は、フレキシブル管によって構成されている。このため、掘削装置１０と集塵機搭載車両２０の間の離間距離が変動した場合には、連通管６が伸縮することにより、連通管６の破損が防止されている。
【００４０】
さらに、集塵機７には、図示しないファンが設置されており、吐出部７Ａと吸入部７Ｂを備えている。本実施形態では、吐出部７Ａに連通管６が接続されており、連通管６およびエアチャンバ５を介して上方噴射装置２および下方噴射装置３に連通している。そして、集塵機７におけるファンを駆動することにより、吐出部７Ａから空気が吐出され、エアチャンバ５を介して上方噴射装置２および下方噴射装置３に対して空気が供給される。また、吸入部７Ｂでは、吹き飛ばされた粉塵（汚染空気）を集塵機７の後方より集塵し、清浄化している。
【００４１】
また、掘削装置１０の後方位置には、エアカーテンＡＣを生成するため、図４に模式的に示すエアカーテン生成装置３０が設けられている。エアカーテン生成装置３０は、いわゆる排気式の換気システムを応用したものであり、短尺の送気風管３１を備えている。送気風管３１は、トンネルの坑道に沿って配設されており、坑口側端部における空気導入口には、送風機３２が接続されている。この送風機３２を駆動することにより、送気風管３１のエアカーテン生成位置ＡＣ側に清浄な空気が供給される。送気風管３１におけるエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、制御風管３３が形成されている。制御風管３３は、エアカーテン生成位置ＡＣに向けて空気を案内する本管３３Ａと、内部通風する空気を分流させる分岐路が形成され、側方に空気を案内する分岐路が形成された分岐管３３Ｂを備えている。制御風管３３の内部には分岐路が形成されており、送気風管３１から供給された空気を本管３３Ａと分岐管３３Ｂに振り分けている。本管３３Ａの吹出口は、エアカーテン生成位置ＡＣに空気を吹き出す吹出口である。一方、分岐管３３Ｂの吹出口には、本管３３Ａから分流された空気が供給され、その吹出口は、エアカーテン生成位置を避けた位置に空気を吹き出す分岐吹出口である。本管３３Ａから吐出される空気は、トンネルの坑道に沿った方向、換言すれば、エアカーテン生成位置ＡＣに直交する方向に移動する。一方、分岐管３３Ｂから吐出される空気は、エアカーテン生成位置ＡＣを避けて、その側方に向けて移動する。
【００４２】
エアカーテン生成装置３０における送気風管３１に設けられた制御風管３３の本管３３Ａと、集塵機７における後端部との間の距離は、たとえば２０〜６０ｍの範囲内とするのが好ましく、さらには、２０〜３０ｍの範囲内とするのが好ましい。
【００４３】
送気風管３１の側方には、排気風管３４がトンネルの坑道に沿って配置されている。排気風管３４におけるエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、排気用ファン３５が取り付けられている。この排気用ファン３５を駆動することにより、制御風管３３から吐出された空気およびその周囲の空気が排気風管３４内に導かれる。そして、排気風管３４を通過した空気は、その坑口側の端部から排出される。このように、制御風管３３における本管３３Ａおよび分岐管３３Ｂから吐出される空気の吐出方向および排気用ファン３５で空気が吸入される際の吸引力などを適宜調整することにより、エアカーテン生成位置ＡＣにおいてちょうど空気が折り返すようになる空気の層が形成され、エアカーテン生成位置ＡＣには、エアカーテンＡＣが生成された状態となる。このエアカーテンＡＣの存在により、掘削装置１０に設けられた換気装置１の噴射装置２，３によって後方に吹き飛ばされた粉塵を含む空気は、集塵機７の方向に折り返すようになる。
【００４４】
以上の構成を有する本実施形態に係る換気装置１の動作および作用について説明する。
【００４５】
掘削装置１０における運転室１１に作業員が乗車し、掘削装置１０を操作して、トンネルの切羽Ｋの切削を行う。切削を行っているときには、切削ドラム１８によって切羽Ｋを切削する際に、その切削位置で多量の粉塵が発生する。また、切削ドラム１８によって切削を行うと、切削ずりが生じる。この切削ずりによる随伴流に伴い、切削ドラム１８で切削している位置の下方には、やはり多量の粉塵が発生する。これに対して、本実施形態に係る換気装置１では、切削ドラム１８による切削が行われる位置の近傍に上方噴射装置２が設けられ、その下方位置には、下方噴射装置３が設けられている。上方噴射装置２および下方噴射装置３には、集塵機７から吐出された空気が供給されており、それぞれ空気噴射部材２Ａおよび噴射口３Ｄから清浄な空気が噴射され、この空気の風力によって粉塵が後方に吹き飛ばされる。したがって、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去し、トンネル内を好適に換気することができる。また、清浄な空気が噴射されているので、粉塵が除去された後の切羽Ｋの近傍は清浄な空気が残るようになる。
【００４６】
また、集塵機搭載車両２０の後方位置には、エアカーテン生成装置３０によってエアカーテンＡＣが形成されている。このエアカーテンＡＣが生成されていることにより、噴射装置２，３から噴射された空気によって、空気とともに後方に吹き飛ばされた粉塵を含む汚染空気は、エアカーテンＡＣに跳ね返り、集塵機７の方向へと移動する。このとき、集塵機７の吸入部７Ｂは後方を向いているので、エアカーテンＡＣによって跳ね返された汚染空気を良好に導入することができる。そして、汚染空気に含まれる粉塵が集塵機７によって除去される。
【００４７】
また、上方噴射装置２は、切削ドラム１８とともにブーム１５に取り付けられているので、切削ドラム１８の移動に伴って移動する。このため、上方噴射装置２を常に切削ドラム１８の近傍に配置しておくことができるので、より好適に粉塵の除去を行うことができる。
【００４８】
このようなエアカーテンＡＣを生成することにより、トンネル内における粉塵発生エリアをエアカーテンＡＣによって仕切って考えることができる。このため、たとえば、エアカーテンＡＣよりも前方であって、切羽作業を行っているエリアＡでは、大型の集塵機７で粉塵を集塵し、エアカーテンＡＣよりも後方のエリアＢでは、通常の排気式または送気式の換気を行って粉塵を除去することができる（図４参照）。このため、粉塵が多量に発生するエリアＡでは、大型の集塵機を使用し、粉塵の発生量が少ないエリアＢでは、小型の集塵機を用いたり、坑道の外にそのまま排出したりするなどの対策を施すことができる。
【００４９】
また、下方噴射装置３では、切羽Ｋの近傍において粉塵の除去を行うので、その噴射口３Ｄは、切羽Ｋに近い方が、高い除去能力を発揮することができる。この点、本実施形態に係る下方噴射装置３では、噴射口３Ｄがアウトリガースカート１４よりも前方に突出しているので、より切羽Ｋに近い位置で粉塵の除去を行うことができる。
【００５０】
さらに、エリアＡにおける切羽Ｋの掘削作業で発生した粉塵は集塵機７で捕捉されるが、本実施形態に係る換気装置１では、大型の集塵機７、具体的には１２００ｍ3／ｍｉｎ以上の集塵機７を用いているので、切羽Ｋの掘削作業で発生した多量の粉塵を十分に集塵することができる。このような集塵機を用いるにあたり、たとえば掘削装置１０とともに移動させるのが好適であるが、集塵機が大型であると、掘削装置１０に搭載することができず、集塵機を移動させるのは困難であった。従来、掘削装置１０に搭載することができる集塵機としては、掘削装置１０に搭載するものとしての大きさの制限から３００〜５００ｍ3／ｍｉｎのものが限界であった。
【００５１】
この点、本実施形態では、集塵機７が集塵機搭載車両２０に搭載されている。このため、大型の集塵機７を移動させることができるので、切羽Ｋの切削によって発生する大量の粉塵も、十分に集塵できるようになった。また、集塵機搭載車両２０は、掘削装置１０とけん引部材２１で接続されているので、集塵機搭載車両２０を掘削装置１０とともに移動させるのが容易である。ここで用いられる集塵機７としては、切羽Ｋの掘削工事が行われているトンネル内空壁をフードとみなし、トンネル断面風速≒捕集制御風速と考えて、粉塵の捕集制御風速が０．２〜０．３ｍ／ｓとなる容量のものを用いるのが好適である。
【００５２】
こうして、トンネルの切羽を掘削する際に生じる粉塵の除去効率を高めることができる。その結果、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少なくすることができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図５は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。図５に示すように、本実施形態に係る換気装置４０は、上記の第１の実施形態における換気装置１と比較して、エアカーテン生成装置４１のみが異なっている。このエアカーテン生成装置４１について説明すると、エアカーテン生成装置４１は、送気風管４２を備えている。送気風管４２は、トンネルの坑道に沿って配設されており、その坑口側端部には送風機４３が接続されている。この送風機４３によって送気風管４２内に清浄な空気が通風される。
【００５５】
また、送気風管４２のエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、制御風管４４が形成されている。制御風管４４は、エアカーテン生成位置ＡＣに向けて空気を案内する本管４４Ａと、その側方に空気を案内する分岐管４４Ｂを備えている。制御風管４４内には、送気風管４２から供給される空気が導入される。制御風管４４における本管４４Ａから吐出される空気は、トンネルの坑道に沿った方向に移動する。一方、分岐管４４Ｂから吐出される空気は、エアカーテン生成位置ＡＣを避けて、その側方に向けて移動する。
【００５６】
本実施形態に係る換気装置４０においては、上記の第１の実施形態と比較して、エアカーテン生成装置４１が異なる。本実施形態におけるエアカーテン生成装置４１では、排気風管が設けられていないが、送気風管４２におけるエアカーテン生成位置側の端部に接続された制御風管４４における本管４４Ａから吐出する空気の風量と、分岐管４４Ｂから吐出する空気の風量を適宜調整することにより、空気の層を形成し、その結果、エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成することができる。本実施形態に係るエアカーテン生成装置４１では、上記第１の実施形態と比べると、排気風管および排気用ファンなどが設けられていないので、その分装置構成が簡素なものとなり、コストの低減を図ることができる。
【００５７】
また、エアカーテン生成装置４１により、エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成することができる。このエアカーテンＡＣにより、前記第１の実施形態と同様に、噴射装置２，３で後方に吹き飛ばされた空気およびこの空気に含まれる粉塵を前方に跳ね返す。そして、跳ね返された空気および粉塵を集塵機７で集塵することにより、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去し、トンネル内の換気を好適に行うことができる。
【００５８】
続いて、本発明の第３の実施形態いついて説明する。
【００５９】
図６は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【００６０】
図６に示すように、本実施形態に係る換気装置５０は、前記第１の実施形態と比較して、やはりエアカーテン生成装置５１のみが異なる。エアカーテン生成装置５１は、送気風管５２を備えている。送気風管５２における坑口側端部には、送風機が内蔵された集塵機５３が取り付けられている。また、送気風管５２のエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、制御風管５４が接続されている。制御風管５４は、上記の各実施形態と同様に、本管５４Ａと分岐管５４Ｂを備えており、それぞれエアカーテン生成位置ＡＣおよびエアカーテン生成位置ＡＣを避けた側方に空気を吹き出している。また、送気風管５２の側方には、排気風管５５がトンネルの坑道に沿って配置されている。排気風管５５におけるエアカーテン生成位置ＡＣ側の端部には、排気用ファン５６が取り付けられている。この排気用ファン５６を駆動することにより、制御風管５４から吐出された空気およびその周囲の空気が排気風管５５内に導かれる。
【００６１】
以上の構成を有する本実施形態に係るトンネルの換気装置では、第１の実施形態に比較して、送気風管５２の導入口側に集塵機５３が取り付けられている点のおいて異なる。この集塵機５３を設けることにより、送気風管５２および制御風管５４には清浄な空気が導入され、制御風管５４からは清浄な空気が吹き出される。したがって、たとえばエアカーテン生成位置ＡＣの近傍で作業員が作業を行っている場合でも、この作業員に対して清浄な空気を供給することができる。
【００６２】
また、エアカーテン生成装置５１により、エアカーテン生成位置にエアカーテンＡＣを生成することができる。このエアカーテンＡＣにより、前記第１の実施形態と同様に、噴射装置２，３で後方に吹き飛ばされた空気およびこの空気に含まれる粉塵を前方に跳ね返す。そして、跳ね返された空気および粉塵を集塵機７で集塵することにより、切羽Ｋの近傍の粉塵を十分に除去し、トンネル内の換気を好適に行うことができる。
【００６３】
続いて、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００６４】
図７は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【００６５】
図７に示すように、本実施形態に係る換気装置６０は、上記各実施形態で示した換気装置１，４０，５０と同様の部材で構成されているが、掘削装置１０に搭載される車載部６１の使用態様が異なる。また、集塵機７は、集塵機搭載車両２０において、上記第１の実施形態とは前後に反転した状態で配設されており、連通管６が、集塵機７における吐出部７Ａに接続されている点において異なる。そのため、上方噴射装置２に相当する部材は、空気とこの空気に含まれる粉塵を吸引する上方吸引装置６２となっており、下方噴射装置３に相当する部材は、やはり空気およびこの空気に含まれる粉塵を吸引する下方吸引装置６３となっている。また、エアチャンバ５においては、上記第１の実施形態における４つの排出ポートは、本実施形態では４つの吸入ポートとして用いられ、１つの吸入ポートは排出ポートとして用いられる。また、排出ポートには、排出管８が接続されており、集塵機７によって粉塵を集塵されて清浄となった空気は、排出管８を介して後方に排出される。そして、上方吸引装置６２では、集塵機７における図示しないファンによる吸引力により、切削ドラム１８による切削位置における粉塵を空気とともに吸引して除去している。また、下方吸引装置６３では、切削位置から落下した切削ずりによって発生する粉塵を空気とともに吸引して除去している。さらに、集塵機７によって粉塵を集塵され、清浄な空気となって排出管８から排出される。排出管８から排出された清浄な空気は、エアカーテンＡＣに跳ね返されて、切羽Ｋの方向に移動する。こうして、切羽Ｋの付近には、清浄な空気が供給されるので、作業者の塵肺や視界不良による事故などを防止することができる。
【００６６】
このように、粉塵除去手段としては、粉塵を吸引する態様のものを用いることができる。このように、吸引装置６２，６３で粉塵を吸引する場合、吸引装置６２，６３や連通管６（図１）内に粉塵が残留して、これらを閉塞してしまうことを防止する必要がある。そのために、集塵機７から、比較的大きな吸引力で空気および粉塵を吸引することが好適であり、具体的には、たとえば連通管６内の流速が２０ｍ／ｓ以上となるように調整するのが好適である。
【００６７】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００６８】
図８は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【００６９】
図８に示すように、本実施形態に係る換気装置６６は、上記第４の実施形態と同様に、車載部６１において、吸引装置６２，６３を備えるものであり、切羽Ｋの近傍における粉塵を空気とともに吸引することによって除去するものである。また、エアカーテン生成位置ＡＣの後方に配置されているエアカーテン生成装置４１は、上記第２の実施形態に用いたものと同一のものである。このように、換気装置６６として粉塵を吸引して除去するものを用いたときに、いわゆる送気式の換気装置を応用したエアカーテン生成装置４１を用いることもできる。
【００７０】
続いて、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００７１】
図９は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【００７２】
図９に示すように、本実施形態に係る換気装置６７は、上記第４の実施形態と同様に、車載部６１において、吸引装置６２，６３を備えるものであり、切羽Ｋの近傍における粉塵を空気とともに吸引することによって除去するものである。また、エアカーテン生成位置ＡＣの後方に配置されているエアカーテン生成装置５１は、上記第３の実施形態に用いたものと同一のものである。このように、換気装置６６として粉塵を吸引して除去するものを用いたときに、いわゆる排気式の換気装置を応用したエアカーテン生成装置５１を用いることもできる。この場合にも、上記第３の実施形態と同様に、エアカーテンＡＣの後方における作業領域に、清浄な空気を供給することができる。
【００７３】
さらに、本発明の第７の実施形態について説明する。
【００７４】
図１０は、本実施形態に係る換気装置における掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面図である。
【００７５】
図１０に示すように、本実施形態に係る換気装置７０は、上記各実施形態に用いられた掘削装置１０におけるブーム１５に取り付けられた上方噴射装置７１を備えている。この上方噴射装置７１は、風管７２の一端部に接続されており、風管７２の他端部は、集塵機搭載車両２０に搭載された集塵機７に接続されている。また、風管７２は、第１フレキシブル部７２Ａ、鋼管部７２Ｂ、および第２フレキシブル部７２Ｃを備えている。このうちの第１フレキシブル部７２Ａの一端部が上方噴射装置７１に接続され、第１フレキシブル部７２Ａの他端部が鋼管部７２Ｂの一端部に接続されている、また、鋼管部７２Ｂの他端部が、第２フレキシブル部７２Ｃの一端部に接続されている。そして、第２フレキシブル部７２Ｃの他端部が集塵機７の吐出部７Ａに接続されている。
【００７６】
また、集塵機搭載車両２０は、上記第１の実施形態で用いたものと同一のものを用いており、集塵機搭載車両２０はけん引部材２１を介して掘削装置１０と接続されている。さらに、集塵機搭載車両２０の後方である坑口側には、図１０には図示しないが、たとえば第１〜第３の実施形態で用いたエアカーテン形成手段などが設けられている。
【００７７】
かかる構成を有する本実施形態に係る換気装置においては、上方噴射装置７１が設けられているが、下方噴射装置が設けられておらず、そのためエアチャンバも設けられていない。かかる態様では、切削ずりに伴う粉塵の除去性能が低下するものの、切削ドラム１８による切削位置における切削によって発生する粉塵を良好に除去することができる。この切削位置においても、やはり多量の粉塵が発生しており、集塵機７としては大型のものを用いるのが好適であるが、本実施形態では、集塵機７が集塵機搭載車両２０に搭載されているので、切羽Ｋの切削によって発生する大量の粉塵も、十分に集塵できる。また、集塵機搭載車両２０は、掘削装置１０とけん引部材２１で接続されているので、集塵機搭載車両２０を掘削装置１０とともに移動させるのが容易である。
【００７８】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。
【００７９】
図１１は、本実施形態に係る換気装置における掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面図である。
【００８０】
図１１に示すように、本実施形態に係る換気装置１は、第１の実施形態で説明したものと同一の構成を有しており、集塵機搭載車両が自走式でない非自走式集塵機搭載車両２２である点で上記第１の実施形態と異なる。また、非自走式集塵機搭載車両２２は、けん引部材としてロッド２３を介して掘削装置１０と接続されている。
【００８１】
このように、集塵機搭載車両として非自走式のものを用いることもできる。この場合には、集塵機搭載車両の運転をする作業者が不要となる。
【００８２】
さらに、本発明の第９の実施形態について説明する。
【００８３】
図１２は、本実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【００８４】
図１２に示すように、本実施形態に係る換気装置８０においては、掘削装置１０に対して、上方噴射装置８１と下方吸引装置８２が設けられている。上方噴射装置８１および下方吸引装置８２は、いずれもエアチャンバ５および図示しない連通管を介して、図示しない集塵機搭載車両に搭載された集塵機７に接続されている。このように、本実施形態に係る換気装置８０では、粉塵除去手段として、上方に噴射装置８、下方に吸引装置８２を用いている。このため、切削ドラム１８で切削した部分には空気が噴射され、切削による切削ずりが生じた下方位置の粉塵は吸引手段で吸引される。このように、噴射と吸引を適宜使い分けることにより、切羽Ｋの掘削の状況に応じて、換気態様を変えて、効率的に粉塵を除去するようにできる。たとえば、切削ドラム１８の視認のみを優先させたい場合には、上方粉塵除去手段を噴射装置８１とし、下方粉塵除去手段を吸引装置８２とすることができる。
【００８５】
本実施形態では、上方粉塵除去手段を噴射装置、下方粉塵除去装置を吸引装置としているが、逆に上方粉塵除去手段を吸引装置、下方粉塵除去手段を噴射装置とすることもできる。また、これらの上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段に接続されるエアチャンバとして、吸入ポートと排出ポートの切替が可能なものを用いることにより、掘削が進行し、切羽Ｋの状況が変化した場合において、適切に吸引、噴射を交換可能とする態様とすることもできる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。たとえば、噴射装置あるいは吸引装置の設置数は適宜選択することができる。集塵機搭載車両における走行部としては、車輪を用いているが、これをクローラ式のものとすることができる。クローラ式とすることにより、坑道内が悪路であった場合でも、円滑に移動することができる。
【００８７】
さらに、エアカーテン生成手段の制御風管における吹出口と分岐吹出口の分岐路に、風量調整手段が設けられているのが好適である。このような風量調整手段を設けることにより、切羽の形状や粉塵の量に応じて、上方粉塵除去手段および下方粉塵除去手段から噴射され、または吸引される空気の流量を、風量調整手段によって調整することができる。
【００８８】
また、集塵機搭載車両としては自走式のものと非自走式のものについて説明したが、集塵機搭載車両が自走式のものである場合、リモコン式で集塵機搭載車両を走行させて、掘削装置に追従させる態様とすることもできる。
【００８９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、トンネルの切羽を掘削する際に生じる粉塵の除去効率を高めることにより、視界不良による弊害や塵肺などの危険を少なくするトンネル内の換気装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るトンネル内の換気装置の側面図である。
【図２】図１に示すトンネル内の換気装置の平面図である。
【図３】図１に示すトンネル内の換気装置の正面図である。
【図４】図１に示すトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図５】第２の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図６】第３の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図７】第４の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図８】第５の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図９】第６の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【図１０】第７の実施形態に係る換気装置における掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る換気装置における掘削装置および集塵機搭載車両に搭載された部分を示す側面図である。
【図１２】第９の実施形態に係るトンネル内の換気装置を平面視した模式図である。
【符号の説明】
１，４０，５０，６０，６６，６７，７０，８０…換気装置、２…上方噴射装置、２Ａ…空気噴射部材、２Ｂ…風管、３…下方噴射装置、３Ａ…直線部、３Ｂ…湾曲部、３Ｃ…鉛直部、３Ｄ…噴射口、４…ダクトサポート、５…エアチャンバ、６…連通管、７，５３…集塵機、７Ａ…吐出部、７Ｂ…吸入部、１０…掘削装置、１３…走行部、１４…アウトリガースカート、１５…ブーム、１８…切削ドラム、２０…集塵機搭載車両、２２…非自走式集塵機搭載車両、３０，４１，５１…エアカーテン生成装置、３１，４２，５２…送気風管、３２，４３…送風機、３３，４４，５４…制御風管、３３Ａ，４４Ａ，５４Ａ…本管、３３Ｂ，４４Ｂ，５４Ｂ…分岐管、３４，５５…排気風管、３５，５６…排気用ファン、６２…上方吸引装置、６３…下方吸引装置、ＡＣ…エアカーテン（生成位置）、Ｋ…切羽。
【図１】
0003922933.tif 000002
【図２】
0003922933.tif 000003
【図３】
0003922933.tif 000004
【図４】
0003922933.tif 000005
【図５】
0003922933.tif 000006
【図６】
0003922933.tif 000007
【図７】
0003922933.tif 000008
【図８】
0003922933.tif 000009
【図９】
0003922933.tif 000010
【図１０】
0003922933.tif 000011
【図１１】
0003922933.tif 000012
【図１２】
0003922933.tif 000013