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Rの 関 係

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第 5‑ 4図 RIHNと 掘 削能 率

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Rの 関 係 (模 式 図)

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第 5‑ 5図 RIHNと ビ ッ ト 消 費 量 の 関 係 (模 式 図 )

108 

と と も に 岩 石 は 磁 砕 し 難 く な り 、 岩 石 の 切 断 ! 効 率 を 高 め る た め に 切 削 ビ ッ ト の 押 し 付 け 力 を 増 大 さ せ る 必 要 が あ る 。 押 し 付 け 力 が 増 大 す る と ビ ッ ト に 作 用 す る 摩 擦 力 が 増 大 し 、 ビ ッ ト 消 費 量 が 増 大 す るD したがって、 RIHN が 大 き く な る に つ れ て ビ ッ ト 消 費 量 が 大 き く な る と い う 傾 向 が あ る と 考 え

ら れ る 。 ま た 、 ビ ッ ト 消 費 量 は 岩 石 の 摩 耗 性 に 影 響 さ れ 、 同 一 のRIHNをも っ 岩 盤 で も 掘 削 の 対 象 と な る 岩 石 の 摩 耗 性 が 大 き け れ ば ビ ッ ト 消 費 量 は 増 大 す る 。 さ ら に 、 ビ ッ ト 消 費 量 は 地 山 岩 盤 の 亀 裂 密 度 に も 影 響 さ れ 、 イ ン タ ク ト な 岩 盤 は 亀 裂 密 度 の 大 き な 岩 盤 よ リ 、 掘 削 の 際 ビ ッ ト に よ り 大 き な 押 し 付 け 力 が 必 要 と な る た め ビ ッ ト 消 費 量 が 大 き く な る 。 こ の こ と か ら 、 RIHNと ビ γ ト 消 費 量 の 関 係 は 、 掘 削 能 率 の 関 係 と 同 様 )':.:ンド状になると考 える。

稼 働 率 は 、 地 山 岩 盤 の 自 立 性 、 支 保 の 建 付 け や 積 込 ・ 運 搬 シ ス テ ム に 大 き く 影 響 さ れ るo {9JIえ ば 地 山 の 場 合 、 RIHNが 大 き く 亀 裂 密 度 の 大 き な 岩 盤 は、 RIHNが 小 さ く 亀 裂 密 度 の 小 さ な 岩 盤 よ り 自 立 性 が 悪 く な り 、 支 保 の 建 付 け に 費 や さ れ る 時 間 が 多 く な る。 ま た 、 破 砕 性 の 大 き な 岩 盤 の 切 羽 に 多 量 の ; 勇 水 が 発 生 し た 場 合 、 坑 道 床 面 がJ尼 ; 率 化 す る こ と が あ る た め 、 掘 削 機 の め り 込 み が 生 じ た り 、 掘 削 岩 石 の 積 込 や ポ ン プ の 排 水 が 困 難 に な り 、 掘 向JI能 率 が 低 下 す る こ と が 考 え ら れ る。

以 上 の 結 果 よ り 、 施 工 性 の 指 標 で あ る 掘 削 能 率 や ビ γ ト 消 費 量 、 稼 働 率 は 、 掘 削 断 面 、 施 工 設 備 、 ブ ー ム 式 掘 削 機 の 機 種 や 使 用 ビ γ ト の 種 類 等 を 一 定 と す れ ば 、 主 と し て 、 掘 削 現 場 の 状 態 に よ っ て 支 配 さ れ る c こ の 要 因 に は 、 岩 石 の 破 砕 性 、 靭 性 、 亀 裂 の 密 度 と 状 態 、 岩 石 の 摩 耗 性 、 地 山 の 自 立 時 間 、 ; 勇 水 量 等 が 挙 げ ら れ 、 こ れ ら の 影 響 を 定 性 的 に ま と め る と 第 5 ‑

3表 に 示 す よ う で あ る。

( 3 )  地 山 状 態 評 価

ロ ー ド ヘ ッ ダ の 施 工 性 を 評 価 す る た め に は 、 第 5‑ 3表 に 示 し た 施 工 性 を 大 き く 左 右 す る 要 因 に つ い て で き る 限 り 的 確 な評 価 か 行 え る よ う な 事 前 調 査 が 必 要 で あ る 9 0 0 と く に 注 目 す べ き 要 素 を 取 り 出 し て み る と 、

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i也 山 区 分 ; 軟 岩 、 中 硬 岩 、 硬 岩 の ど れ に 属 す る か

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硬 岩 RIHN、 亀 裂 密 度 と 性 状 、 岩 石 の 摩 耗 性 109 

第 5‑3表 ロ ー ド ヘ ッ ダ の 施 工 性 に 影 響 を 与 え る 要 因 と そ の 程 度

治山分類と~;害程度 施 工 性 の 活 苦 ￨ 地 質 的 要 因 軟 岩 中E更宕 硬 岩

在員Ij話 芸 岩 石 の 碗 砕 性 ム

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岩 石 の!章 表T宝 し苧、ー='、 〆品^~ 、 己、穴'古^J 

裂 分 布 否，支 ×  一/、、 」〆:)、

亀 裂 百 の 性 状 ×  r、 C 

課 也 事 i也 山 の 呈 立 時 間

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影 響 さ れ る

一^，~ や や 影 響 さ れ る X  影 響 さ れ な汁

主 中 硬 岩 RIHN、 亀 裂 の 程 度 、 岩 石 の 摩 耗 性 、 湧 氷 の 程 度 、 地 山 の 含 7)(比

4  軟 岩 ; 岩 石 の 摩 耗 性 、 j勇7)(の 程 度 、 地 山 の 含 7K̲::‑: 

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自 立 性 ; 掘 削 断 面 、 土 被 り の 要 素

が 挙 げ ら れ る 。 こ こ で 重 要 な 点 は 、 坑 道 が 線 状 構 造 物 で あ り 、 全 長 に わ た っ て 均 一 な 地 山 が 分 布 す る 場 合 が 少 な い た め 、 地 山 の 性 状 に 応 じ て 適 切 な 区 分 け を 行 い 、 各 区 間 ご と に 平 均 地 山 と し て 評 価 す る こ と で あ る 。 こ れ が 正 し く 行 わ れ る な ら ば.、 ロ ー ド ヘ ッ ダ の 施 工 性 を 的 確 に 評 価 す る こ と が 可 能 と な リ 、 生 産 性 、 コ ス ト 面 等 か ら 問 題 が 発 生 す る こ と を 防 止 で き る。

RIHNが 小 さ い 場 合 、 一 般 に 亀 裂 の 与 え る 効 果 は 微 小 で あ り 、 こ の 地 山 で は む し ろ 掘 削 機 の 作 業 性 の 良 否 の 影 響 力 〈 大 き く な る と と も に 、 地 山 の 自 立 性 や ; 勇 水 が 稼 働 率 に 大 き く 影 響 す る 点 、 に 留 意 す る 必 要 が あ る。 一方、 RIHN

11 0 

が 大 き く な る に し た が い 、 岩 盤 中 の 亀 裂 の 与 え る 影 響 も 大 き く な り 、 室 内 試 験 で 得 ら れ た RIHNを そ の ま ま 地 山 岩 盤 の 破 砕 性 と す る に は 無 理 が 生 じ る 場 合 が 出 て く る 。 ロ ー ド ヘ ッ ダ 掘 削 の 場 合 、 そ の 切 削 機 構 を 考 慮 す れ ば 亀 裂密度が数 cm~

1 0 c m

程 度 の 間 隔 で 密 に 入 っ て い る 場 合 に 顕 著 に 影 響 を 与 え 、 掘 削 能 率 に 与 え る 効 果 が 大 き く な る D

次 に、特 殊 な 岩 盤 と し て 注 意 す べ き も の に 礁 の 混 入 し た 地 山 が あ る 。 例 え ば 礁 の 分 布 が 密 で あ っ た り 、 大 磯 巨 喋 サ イ ズ の も の が 多 く 含 ま れ て い る 場 合 に は マ ト リ ッ ク ス が 弱 固 結 の 場 合 で あ っ て も ビ ッ ト の 破 損 を 生 じ た リ 、 掘 削 不 能 の ケ ー ス を 生 じ る こ と が あ り 、 マ ト リ ッ ク ス の 破 砕 性 が小さ く な る と 、 磯 部 分 の 掘 削 に は 補 助 工 法 の 採 用 が 必 要 と な っ て く る 宮1 。 」ー^} 

の よ う な 特 殊 地 山 に お け る 施 工 性 評 価 に 当 た っ て は 、 慎 重 な 検 討 が 必 要 で ある。

5. 2.  3  掘 削 デ ー タ

前 項 で は 、 掘 削 に 影 響 を 及 ぼ す 要 因 と し て 掘 削 現 場 の 状 態 を 取 り 上 げ たc

そ の 結 果 、 掘 削 能 率 を 予 測 す る パ ラ メ ー タ と し て は 、 一 組 圧 縮 強 度 で は な く、 RIHNを 用 い る べ き で あ る こ と を 述 べ た。 また、 このRIHNを 用 い ブ ー ム 式 掘 削 機 の 施 工 性 に 影 響 を 及 ぼ す 諸 要 因 に つ い て も 種 々 検 討 し た。本 項 で は 、 掘 削 に 影 響 を 及 ぼ す い ま ひ と つ の 要 因 と し て 、 使 用 す る 掘 削 機 の 仕 様 を 取 り 上 げ る。 た だ し 、 現 場 実 績 デ ー タ と し て は ー 詰 圧 縮 強 度 し か 得 ら れ て い な い の で 、 一 軸 圧 縮 強 度 を 用 い て 検 討 を 行 う こ と に す る 。

( 1 )  掘 削 機 の 機 種 と 機 種 別 掘 削 デ ー タ

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1 2 5

、

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型 (三 井 三 池 製 作 所 製 )の 4機 種 に つ い て 行 っ た 実 績 調 査 結 果 に 基 づ い て 以 下 に 考 察 す る。た だ し 参 考 ま で に 、 三 谷 の 現 場 実 績 デ ー タ 92  も 用 い た。第 5‑ 4表 に 、 現 在 用 い ら れ て い る 主 な ロ ー ド ヘ γ ダ の 機 種 と 仕 様 を 示 す。

一 軸 圧 縮 強 度 Sιと 掘 削 能 率

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^Rの 関 係 を 示 し た も の が 第 5‑ 6図 で あ る。 この図 よ り両 者 の 間 に は 負 の 相 関 が 認 め ら れ 、 機 種 に よ る 明 瞭 な 遣 い は 認 め ら れないものの 、 強 度 の 小 さ い地 山 で は

4 5

型 お よ び

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型 が、強 度 が 大 き くな る と

1 2 5

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型 が 使 わ れ る と い う よ う に、基 本 的 に は 対 象 岩

1 1 1 

第 5‑4表 ロ ー ド ヘ ッ ダ の 主 要 機 種 と 仕 様

三井三;也 日本鉱機

仕 様 S45  S65  S90  S100  S125  S200  S300  3J‑7F  7J‑N  7J‑N 

全 長(m) 11. 7 11. 5 14.  1  12.2  12.5  15.0  11.4  14.7  14.7  14.7  全 高(m) 1.8  1.5  3. 2  1.8  2.  2  2. 8  2. 3  2.  55  2.  55  2.  55  全 信(m) 2. 8  2.  8 3.2  2.  8  2. 8  3. 6  3. 8  3.6  3. 6  3. 6  全重量(t) 16.  5  20  40  27  30  50  80  45  50  50  切再IJ高(m) 4.  4  4. 3  5.  2  4. 5  4. 3  6.  0  5. 5  6. 0  6. 0  6.  0 

切削幅(m) 4. 7  4.  7  5. 9  5.1  5.0  6. 4  6. 7  7. 0  7. 0  7.  0  切削動力(kW) 45  112.5  90  100/60  125/75  200/110  300/200  90  132  110 

回転数 (rpm) 46  40/48  57  40/48  23/46  23/46  43 29  29  29/50  19 33 

盤 の 強 度 お よ び 掘 削 断 面 に 応 じ て 機 種 が 選 択 さ れ て い る2 一 軸 圧 縮 強 度 が 比 較 的 大 き な 領 域 で は 負 の 相 関 が 認 め ら れ る の に 対 し 、 一 軸 圧 縮 強 度 が か な り 小 さ い 領 域 で は バ ラ ツ キ が 大 き い 。 こ の こ と は 、 一 討 圧 縮 強 度 が か な り 小 さ い 場 合 、 前 述 し た よ う に 、 掘 削 能 率 は 強 度 に ほ と ん ど 影 響 さ れ ず 、 む し ろ 掘 削 断 面 の 大 小 や 切 羽 の 自 立 性 等 の 影 響 が 大 き く な る こ と を 示 し て いる。 ま た 、 一 軸 圧 縮 強 度 の 大 き い 領 域 で は、そ の 岩 さ の 亀 裂 密 度 に 大 き

く 影 響 さ れ る こ と が 分 か る。

第 5‑ 6図 を 詳 細 に み る と 各 機 種 ご と に 掘 削 上 限 あ る い は 特 徴 的 な 掘 削 能 率 曲 線 が 存 在 す る こ と が 伺 え るロす な わ ち 、 第 5‑ 7図 に 示 す よ う に 、 45型 で は 一 軸 圧 縮 強 度 S，が200kgf'cmⁱ付 近 を 境 に 、 こ れ 以 上 の 強 度 で は 急激に掘削能率が低下すること、 ^{90 型では S ζ が 300kg~} cmζを 境 に 同 様 の

現 象 が み ら れ る こ と 、 これに対し、 125型 で は 掘 削 能 率 の 絶 対 量 が 小 さ く 、 Sιが100kgf/cm²程 度 以 下 の 場 合 に は S，が 低 下 し て も 提 南IJ能 率 は 増 加 し な いものの、 Sιが300kgf/cm²を 越 え て も 掘 削 能 率 の 低 下 傾 向 は 他 の 2機 種 ( ま と 顕 著 に な ら な い 。 ま た 、 200型 も 125型 と 同 様 の 傾 欧 を も ち 、

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ドキュメント内 島田, 英樹 (ページ 117-123)