特許 6433338 試料採取システムおよび試料採取方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6433338

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】試料採取システムおよび試料採取方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 25/02 20060101AFI20181126BHJP

   G01N 1/08 20060101ALI20181126BHJP

【ＦＩ】

   E21B25/02

   G01N1/08 D

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-39813(P2015-39813)

(22)【出願日】2015年3月2日

(65)【公開番号】特開2016-160645(P2016-160645A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2017年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195971

【氏名又は名称】西松建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000420

【氏名又は名称】特許業務法人エム・アイ・ピー

(72)【発明者】

【氏名】山下 雅之

(72)【発明者】

【氏名】石山 宏二

(72)【発明者】

【氏名】引間 亮一

(72)【発明者】

【氏名】塚田 純一

(72)【発明者】

【氏名】塚田 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 正広

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１６９３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０１７３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１６２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭５３−００６０８１（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ １／００−４９／１０

Ｇ０１Ｎ １／００−１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

削孔対象物を削孔し、削孔により発生した削孔物が流入する第１の流入穴と第２の流入穴とを有する削孔部材と、
前記削孔部材の径に比較して小さい径を有し、削孔方向に延びる中空の棒状部材と、
削孔時の回転方向に回転させることにより前記削孔部材と接続し、該回転方向とは反対方向に回転させることにより接続を解除することが可能な先端部と、前記棒状部材と接続する末端部と、前記第２の流入穴から流入した前記削孔物を前記棒状部材の外周側へ排出させる排出溝と、前記第１の流入穴と前記棒状部材の内部とを繋ぐ流通穴とを有する接続部材と、
前記棒状部材内に設置され、前記削孔部材の前記第１の流入穴と前記接続部材の前記流通穴を通して該棒状部材内に流入する前記削孔物を試料として取り込む中空の円筒部材と、
先端から前記試料を取り込む前記円筒部材の末端に接続され、前記棒状部材の末端側へ向けて放射状に延びる２以上の突出部と、前記２以上の突出部を橋渡すように連結する弾性部とを備え、前記棒状部材内の所定位置に設けられた突起に前記２以上の突出部が当接して該棒状部材の末端側への移動を抑止する固定部材と、
前記弾性部を収縮させることにより近接した前記２以上の突出部が挿入されて嵌合する嵌合部材と、
前記嵌合部材に取り付けられ、該嵌合部材と嵌合する前記固定部材が接続された前記試料が取り込まれた前記円筒部材を引き抜くための紐状物とを含む、試料採取システム。

【請求項2】

前記棒状部材内に水を圧送するための圧送手段と、前記圧送手段を前記棒状部材の末端に接続するための接続部材とを備え、圧送される前記水により前記嵌合部材を前記固定部材に押し込み嵌合させる、請求項１に記載の試料採取システム。

【請求項3】

前記突出部は、拡張された端部を有し、前記嵌合部材は、前記拡張された端部と係合する係合部を備える、請求項１または２に記載の試料採取システム。

【請求項4】

前記円筒部材は、内部に流入した水を外部に排水するための水抜き孔を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の試料採取システム。

【請求項5】

前記水抜き孔に逆流防止弁を備える、請求項４に記載の試料採取システム。

【請求項6】

削孔対象物を削孔し、削孔により発生した削孔物が流入する第１の流入穴と第２の流入穴とを有する削孔部材と、前記削孔部材の径に比較して小さい径を有し、削孔方向に延びる中空の棒状部材と、削孔時の回転方向に回転させることにより前記削孔部材と接続し、該回転方向とは反対方向に回転させることにより接続を解除することが可能な先端部と、前記棒状部材と接続する末端部と、前記第２の流入穴から流入した前記削孔物を前記棒状部材の外周側へ排出させる排出溝と、前記第１の流入穴と前記棒状部材の内部とを繋ぐ流通穴とを有する接続部材とを用いて、前記削孔対象物を削孔する段階と、
前記棒状部材内に設置される中空の円筒部材内に、前記削孔部材の第１の流入穴と接続部材の流通穴を通して該棒状部材内に流入する削孔物を試料として取り込む段階と、
先端から前記試料を取り込む前記円筒部材の末端に接続され、前記棒状部材の末端側へ向けて放射状に延びる２以上の突出部と、前記２以上の突出部を橋渡すように連結する弾性部とを備え、前記棒状部材内の所定位置に設けられた突起に前記２以上の突出部が当接して該棒状部材の末端側への移動を抑止する固定部材に、該２以上の突出部を挿入し嵌合させることが可能な嵌合部材を押し付け、該弾性部を収縮させることにより、該２以上の突出部が当接する前記突起から離間し、互いに近接して、該嵌合部材内に挿入し嵌合する段階と、
前記嵌合部材に取り付けられた紐状物を巻き取り、該嵌合部材と嵌合する前記固定部材が接続された前記試料が取り込まれた前記円筒部材を引き抜く段階とを含む、試料採取方法。

【請求項7】

圧送手段により前記棒状部材内に水を圧送する段階をさらに含み、前記嵌合する段階は、圧送される前記水により前記嵌合部材を前記固定部材に押し付ける、請求項６に記載の試料採取方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、先端に削孔部材が取り付けられた中空の棒状部材を用いて削孔し、削孔により発生した削孔物を試料として採取する試料採取システムおよびその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

山岳トンネル工事では、発破用の火薬を充填する孔を形成するための機械として、ドリルジャンボが使用されている。このドリルジャンボは、ドリフターと呼ばれる油圧装置を備え、油圧を使用して回転および打撃を制御し、削孔対象の地山に孔を形成する。

【0003】

ところで、山岳トンネルの施工において、まず、切羽前方の地質性状の調査が行われるが、その手法として、専用の回転式ボーリングマシンを用いたコアボーリングによる調査手法が知られている。この手法では、専用のボーリングマシンが必要なうえ削孔にも多くの時間を要し、調査後は、上記のドリルジャンボを使用するため、機械の入れ替えが必要である。したがって、コストだけではなく、工期への影響も大きい。

【0004】

削孔に要する時間を短縮する手法として、ロッドを取り出すことなく、コアケースを回収することができる回転打撃式のロータリーパーカッションドリルを用いたパーカッションワイヤライン工法が知られている（特許文献１参照）が、専用のボーリングマシンを要することは同じである。

【0005】

このことに鑑み、通常の山岳トンネルの施工で用いられているドリルジャンボのドリフターを利用した岩石コア回収装置が開発されている（特許文献２参照）。この岩石コア回収装置は、削孔により発生した削孔物をロッドの先端に接続されたコアケースに取り込み、調査用の試料である岩石コアとして回収している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平５−２６３５８２号公報

【特許文献2】特願２０１０−２１６２３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の岩石コア回収装置は、岩石コアを回収する際、ロッドを全て取り出した後、先端に接続されたコアケースを取り出す必要がある。また、コアケースを所定の削孔位置に移動させるには、人力によりロッドを継ぎ足しながら送り出す必要がある。このため、岩石コアの採取深度が深くなるほど、岩石コアの採取に時間を要し、岩石コア採取の効率が良くないという問題があった。

【0008】

さらに、ドリルジャンボのドリフターや上記パーカッションワイヤライン工法のような回転打撃式による削孔では、回転式のボーリングマシンによる削孔に比べ、削孔により発生する岩石等（くり粉）が不均質でそのサイズが大きくなる。このため、削孔した孔の孔壁と、ロッドやその先端に取り付けられるビットの外周面との間にくり粉が挟まり、それらの回転が停止する等して削孔が不能になるという問題があった。

【0009】

また、ドリルジャンボのドリフターを利用して削孔する場合、パーカッションワイヤライン工法のような専用のボーリングマシンに比べて回転や打撃等の能力が低いため、孔壁の崩壊等でロッド等の主要部材の回収が不能になるという問題もあった。

【0010】

そこで、短時間で試料を回収し、試料採取の効率を向上させることができるとともに、削孔が不能になることを防止し、ロッド等の主要部材の回収も可能にするシステムや方法の提供が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、上記課題に鑑み、削孔対象物を削孔し、削孔により発生した削孔物が流入する第１の流入穴と第２の流入穴とを有する削孔部材と、削孔部材の径に比較して小さい径を有し、削孔方向に延びる中空の棒状部材と、削孔時の回転方向に回転させることにより削孔部材と接続し、該回転方向とは反対方向に回転させることにより接続を解除することが可能な先端部と、棒状部材と接続する末端部と、第２の流入穴から流入した削孔物を棒状部材の外周側へ排出させる排出溝と、第１の流入穴と棒状部材の内部とを繋ぐ流通穴とを有する接続部材と、棒状部材内に設置され、削孔部材の第１の流入穴と接続部材の流通穴を通して該棒状部材内に流入する削孔物を試料として取り込む中空の円筒部材と、先端から試料を取り込む円筒部材の末端に接続され、棒状部材の末端側へ向けて放射状に延びる２以上の突出部と、２以上の突出部を橋渡すように連結する弾性部とを備え、棒状部材内の所定位置に設けられた突起に２以上の突出部が当接して該棒状部材の末端側への移動を抑止する固定部材と、弾性部を収縮させることにより近接した２以上の突出部が挿入されて嵌合する嵌合部材と、嵌合部材に取り付けられ、該嵌合部材と嵌合する固定部材が接続された試料が取り込まれた円筒部材を引き抜くための紐状物とを含む、試料採取システムが提供される。

【0012】

また、削孔対象物を削孔し、削孔により発生した削孔物が流入する第１の流入穴と第２の流入穴とを有する削孔部材と、削孔部材の径に比較して小さい径を有し、削孔方向に延びる中空の棒状部材と、削孔時の回転方向に回転させることにより削孔部材と接続し、該回転方向とは反対方向に回転させることにより接続を解除することが可能な先端部と、棒状部材と接続する末端部と、第２の流入穴から流入した削孔物を棒状部材の外周側へ排出させる排出溝と、第１の流入穴と棒状部材の内部とを繋ぐ流通穴とを有する接続部材とを用いて、削孔対象物を削孔する段階と、棒状部材内に設置される中空の円筒部材内に、削孔部材の第１の流入穴と接続部材の流通穴を通して該棒状部材内に流入する削孔物を試料として取り込む段階と、先端から試料を取り込む円筒部材の末端に接続され、棒状部材の末端側へ向けて放射状に延びる２以上の突出部と、２以上の突出部を橋渡すように連結する弾性部とを備え、棒状部材内の所定位置に設けられた突起に前記２以上の突出部が当接して該棒状部材の末端側への移動を抑止する固定部材に、該２以上の突出部を挿入し嵌合させることが可能な嵌合部材を押し付け、該弾性部を収縮させることにより、該２以上の突出部が当接する突起から離間し、互いに近接して、該嵌合部材内に挿入し嵌合する段階と、嵌合部材に取り付けられた紐状物を巻き取り、該嵌合部材と嵌合する固定部材が接続された試料が取り込まれた円筒部材を引き抜く段階とを含む、試料採取方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、短時間で試料を回収し、試料採取の効率を向上させることができるとともに、削孔が不能になることを防止し、ロッド等の主要部材の回収も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の試料採取システムの構成例を示した図。

【図2】図１に示す試料回収装置を、先端に削孔部材が取り付けられた中空の棒状部材内にセットした様子を示した図。

【図3】試料採取システムを用いて試料を採取する手順を示した図。

【図4】試料採取システムを用いた試料採取の流れを示したフローチャート。

【図5】削孔部材、接続部材、棒状部材、円筒部材の詳細な構成を示した図。

【図6】削孔部材の別の構成例を示した図。

【図7】接続部材の正面図および側面図。

【図8】試料を回収する方法について説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の試料採取システムは、山岳トンネルの施工で通常に用いられるドリルジャンボのドリフターを利用し、切羽前方の地質性状を調査するためのコアボーリングに用いられるシステムである。コアボーリングに、専用のボーリングマシンを使用しないため、機械の入れ替えが不要になり、工事コストを下げることができ、工期への影響を小さくすることができる。

【0016】

山岳トンネルは、地山の硬い岩盤を破砕するため、火薬を使用して発破を行い、破砕された岩盤のかけらや土砂等を、ずり積機やずり搬送車等によりトンネル坑外へ搬出することにより構築される。この火薬をセットするために、硬い岩盤に孔を形成するが、その孔を形成する機械として、ドリルジャンボが使用される。

【0017】

ドリルジャンボは、岩盤を削孔するための削孔部材としてのビットと、そのビットが先端に取り付けられる中空の棒状部材であるロッドと、ロッドを支持するとともに水平方向へ移動可能にするガイドセルと、ロッドの末端と連結され、ロッドを一定方向に回転させ、ビットにロッドを介して打撃を加える装置（ドリフター）とを備えている。以下、削孔方向を先端側とし、その反対方向を末端側として説明する。

【0018】

ドリルジャンボで火薬をセットするための孔を形成する場合、その孔は、トンネルを掘削する際の掘削面（切羽）の所定位置にガイドセルを固定し、ドリフターにより先端にビットを取り付けたロッドを一定方向に回転させ、ガイドセル上においてロッドを切羽に向けて前進させることにより形成することができる。

【0019】

トンネルの施工において発破してトンネルを構築する前に、その地質性状の調査が行われる。これは、例えば火薬を仕掛ける位置や数、量を決定する等、安全に施工や設計を行うために必要な作業である。その１つの手法として、コアボーリングがある。コアボーリングでは、切羽前方の地質性状を調査するために、調査対象の地山（削孔対象物）を削孔し、削孔により発生した削孔物（岩石等）を、試料（コア）として回収する。この回収したコアの性状の確認やその成分の評価等を行うことで、地質性状を調査する。

【0020】

本発明では、このコアを回収するために、ドリルジャンボを使用し、ドリルジャンボのロッド内に試料回収装置を取り付ける。通常、ビットで削孔していくと、削孔により発生した岩石等は、ロッドの外側を通して外部へ排出されるが、ビットの中央に流入孔を設けることで、中空のロッド内に流入し、そのロッド内に試料回収装置を取り付けておくことで、試料回収装置にそのコアを取り込み、採取することができる。

【0021】

図１は、試料回収装置を含む試料採取システムの構成例を示した図である。試料採取システムは、先端側から見た中央部分に流入穴が形成され、その縁部に複数の先鋭なチップを有するビット１０と、所定の径、長さを有する中空のロッド１１と、ビット１０とロッド１１とを接続する接続部材であるアダプター１２とを備える。ビット１０に設けられた中央部分の流入穴（センターホール）は、コア採取用の穴である。なお、コア採取が不要な区間では、このセンターホールがないビットを用いることで、全断面の削孔が可能である。

【0022】

このようなセンターホールを備えるビット１０には、フラットタイプと、凸型のノーズタイプとがある。ビット１０は、アダプター１２を介してロッド１１の先端に接続され、ドリフターからの回転力および打撃力が加えられることにより削孔対象物を削孔する。

【0023】

ロッド１１の両端は、ねじ切りされていて、複数のロッド１１の継ぎ足しが可能となっている。また、アダプター１２もねじ切りされていて、ねじ込み式でロッド１１を螺合し、接続することができる。ロッド１１は、シャンクスリーブと呼ばれる連結部材を使用して他のロッドやドリフターと接続することができる。なお、ロッド１１は、内部にセットされ、コアを取り込む中空の円筒部材であるコアチューブ２０の外径より大きい内径を有し、コアチューブ２０が挿入可能なものとされる。複数のロッド１１を接続して使用する場合、先端のロッドに連続する中間のロッドや末端のロッドは、コアチューブ２０を先端のロッドへ挿入するために、容易に通過させることが可能な内面に凹凸のない構造とされる。

【0024】

先端のロッド１１は、図２に示すように、所定の位置に挿入されたコアチューブ２０の中心軸を、ロッド１１の中心軸と一致させるべく、ロッド１１内に円弧状あるいはリング状のセントライザー１３を備える。なお、セントライザー１３には、コアチューブ２０をスムーズにセンタリングするため、ドリフター側（末端側）の面にテーパを形成している。また、先端のロッド１１は、セントライザー１３より末端側の所定位置に、コアチューブ２０の末端側へ移動を抑止する固定用の突起１４を備える。この固定用の突起１４も、末端側へ向けてテーパを形成している。

【0025】

再び図１を参照して、試料採取システムは、試料回収装置を備え、その試料回収装置は、ロッド１１内に挿入され、セットされる中空の円筒部材であるコアチューブ２０と、コアチューブ２０の末端に接続され、上記の固定用の突起１４に当接してコアチューブ２０をロッド１１内に固定する固定部材としてのコアチューブセッター２１とを備える。

【0026】

また、試料回収装置は、コアチューブセッター２１が接続されたコアチューブ２０を、ロッド１１内から引き抜き回収するためにコアチューブセッター２１と嵌合する嵌合部材としてのオーバーショット２２と、オーバーショット２２に取り付けられた紐状物２３とを備える。さらに、試料回収装置は、図示しない水を圧送する圧送手段としての給水ポンプと、ロッド１１の末端に連結され、給水ポンプからの水を、ロッド１１内に挿入されたコアチューブセッター２１が接続されたコアチューブ２０やオーバーショット２２に向けて噴射させる接続部材としてのウォータースイベル２４とを備える。

【0027】

試料回収装置のコアチューブ２０は、中空の筒状のケースで、先端がアダプター１２により、末端が上記の固定用の突起１４とコアチューブセッター２１とによりロッド１１内に固定される。そして、コアチューブ２０は、ロッド１１の回転、ビット１０による打撃により、ビット１０の中央部分の穴を通してコアを取り込む。コアチューブ２０の末端は、コアチューブセッター２１により閉鎖されるため、先端から取り込まれたコアは、コアチューブ２０の内部に回収される。コアチューブ２０は、削孔時に供給する削孔水が流入した場合に、その削孔水を排出するための水抜き孔を備えることができ、その水抜き孔には、削孔水が逆流しないように逆流防止弁が設けられる。なお、水抜き孔は、コアチューブ２０の末端側に設けることができる。

【0028】

コアチューブセッター２１は、ロッド１１の末端側へ向けて放射状に延びる２以上の突出部と、２以上の突出部を橋渡すように連結する弾性部とを備える。このため、コアチューブ２０を先端のロッド１１内に挿入していくと、コアチューブ２０の末端に接続されたコアチューブセッター２１の放射状に延びる２以上の突出部が、固定用の突起１４に当接して弾性部を収縮させ、２以上の突出部が接近する。

【0029】

コアチューブ２０をさらに挿入していくと、２以上の突出部が固定用の突起１４を通過し、弾性部が復元して、図２に示すように、２以上の突出部が離間し、固定用の突起１４に当接して、ロッド１１の末端側へは移動しないように固定される。

【0030】

本発明では、上記のコアチューブセッター２１、オーバーショット２２、紐状物２３、ウォータースイベル２４、図示しない給水ポンプを採用することにより、ロッド１１を取り出すことなく、コアチューブ２０を回収することができる。このため、深度が深くても、短時間で、効率良く、コア採取を行うことができる。

【0031】

図３を参照して、試料採取システムを用いたコア採取の手順について説明する。第１段階では、図３（ａ）に示すように、ロッド１１の先端にアダプター１２を介してビット１０を取り付ける。ロッド１１内に、コアチューブセッター２１を接続したコアチューブ２０を挿入する。そして、ロッド１１の末端にウォータースイベル２４を取り付け、そのウォータースイベル２４に給水ポンプを接続する。給水ポンプを起動させ、ウォータースイベル２４を介してロッド１１内に水を圧送し、コアチューブセッター２１を接続したコアチューブ２０を所定位置にセットするため、その水によりロッド１１内を搬送する。コアチューブ２０を所定位置にセットした後、ウォータースイベル２４を取り外し、ロッド１１の末端を、シャンクスリーブ１５を介してドリフター１６と接続する。このようにして、コア採取の準備を行う。

【0032】

第２段階では、図３（ｂ）に示すように、ドリフター１６によりロッド１１を一定方向に回転させ、ビット１０に打撃を与えて、削孔対象の地山１を削孔する。ロッド１１およびドリフター１６は、ガイドセル１７上を一定方向に移動可能に支持されており、矢線で示す削孔方向へそれらを移動させることにより、地山１を所定の深度まで削孔する。目的の深度が深い場合、ロッド１１の末端に他のロッドを複数接続することにより、目的の深度まで削孔する。その際、目的の深度近辺まで、センターホールがないビット１０で削孔し、そこから目的の深度までセンターホールを有するビット１０で削孔することにより、目的の深度のコアを採取することができる。

【0033】

第３段階では、図３（ｃ）に示すように、ドリフター１６をシャンクスリーブ１５毎取り外し、ロッド１１内に紐状物２３が取り付けられたオーバーショット２２を挿入する。コアチューブ２０の場合と同様に、ロッド１１の末端にウォータースイベル２４を取り付け、そのウォータースイベル２４に給水ポンプを接続する。給水ポンプを起動させ、ウォータースイベル２４を介してロッド１１内に水を圧送し、その水によりオーバーショット２２をコアチューブセッター２１へ向けて搬送する。オーバーショット２２は、コアチューブセッター２１に押し付けられると、コアチューブセッター２１の２以上の突出部がオーバーショット２２の嵌合溝に押し込まれて嵌合する。

【0034】

第４段階では、図３（ｄ）に示すように、オーバーショット２２に取り付けられた紐状物２３を、ウインチ等の巻き取り手段を使用して巻き取り、コアチューブ２０をロッド１１内から抜き出し、回収する。これにより、ロッド１１を取り出すことなく、コアチューブ２０を回収することができる。

【0035】

このコア採取の作業をまとめると、図４に示すフローチャートのようになる。すなわち、ステップ４００から開始し、ステップ４１０では、先頭のロッド１１内へコアチューブ２０を挿入し、セットする。コアチューブ２０のセットは、コアチューブセッター２１を用いて行う。ステップ４２０では、削孔対象の地山１を削孔し、コアを採取する。すなわち、コアボーリングを行う。

【0036】

目的の深度まで削孔し、コアチューブ２０内にコアを取り込み、採取した後、ステップ４３０へ進み、オーバーショット２２をロッド１１内に挿入し、コアチューブセッター２１と嵌合させる。そして、ステップ４４０で、紐状物２３を引っ張り、コアチューブ２０をロッド１１内から引き抜き、引き抜いたコアチューブ２０内のコアを回収し、ステップ４５０でこの作業を終了する。

【0037】

試料採取システムおよび試料回収装置の構成、コア採取の全体の流れは、以上の通りである。ここからは、ビット１０、ロッド１１、アダプター１２の詳細な構成、それらの詳細な接続の様子、コアチューブセッター２１およびオーバーショット２２の詳細な構成について説明する。図５は、ロッド１１にアダプター１２を使用してビット１０を接続し、ロッド１１内にコアチューブ２０をセットしたところを示した断面図およびビット１０の正面図である。図５（ａ）は、ビット１０の正面図で、図５（ｂ）は、切断線Ａ−Ａで切断した断面図で、図５（ｃ）は、切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図で、図５（ｄ）は、切断線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。

【0038】

図５（ａ）を参照すると、ビット１０は、中央部分に、コアを取り込むための第１の流入穴である円形の穴３０を有している。また、ビット１０は、その縁部に、岩盤等を削り採るための、ダイヤモンドや超硬合金等で作製された複数の先鋭なチップ３１を備えている。さらに、ビット１０は、削孔時に、ビット１０を冷却し、スムーズな削孔を実現するための削孔水を供給し、削孔することにより発生した岩石等をくり粉として、また、供給した削孔水を排水として排出するための第２の流入穴である給排水用長穴３２を備えている。

【0039】

アダプター１２は、給排水用長穴３２に連続し、くり粉および排水を排出するための排出溝であるくり粉排出用溝４０と、給排水用長穴３２に連続し、削孔水を供給するための削孔水供給用貫通孔４１とを備えている。図５（ａ）では、給排水用長穴３２内に、それに連続して奥に延びるくり粉排出用溝４０と削孔水供給用貫通孔４１とが示されている。なお、アダプター１２は、その中央部分にビット１０の穴３０から流入したコアを、ロッド１１内のコアチューブ２０へ流通させる流通穴を有している。

【0040】

図５（ｂ）を参照すると、ビット１０は、アダプター１２の一端を収容するためのアダプター収容溝３３を有し、アダプター収容溝３３に、ロッド１１およびアダプター１２を介して伝達される打撃伝達部３４と回転伝達部３５とを有している。打撃伝達部３４は、アダプター１２の先端が当接する面とされ、回転伝達部３５は、くり粉排出用溝４０を通して挿入される突起とされる。回転伝達部３５は、アダプター１２を削孔時の回転方向に回転させることにより、アダプター１２が備えるくり粉排出用溝４０に連続する回転伝達部ロック用溝４２へ嵌め込まれ、ビット１０とアダプター１２とを接続する。

【0041】

ちなみに、アダプター１２をその反対方向へ回転させることにより、ビット１０とアダプター１２の接続を解除することができる。このため、アダプター１２を反対方向へ回転し、ロッド１１を引き抜くことで、ビット１０のみを地山１に残置することが可能である。これにより、何らかのトラブルが発生した場合に、ロッド１１、アダプター１２およびコアチューブ２０等の主要部材の損失を回避することができる。

【0042】

アダプター１２は、その長手方向の中央部分にテーパが形成され、先端より末端の外径が大きくなるように形成されている。アダプター１２の末端には、ロッド１１のねじ切りされた先端を螺合することができるように、ねじ部４３を備えるロッド収容溝４４を備えている。

【0043】

図５（ｂ）には図示されていないが、ロッド１１内に設けられたセントライザー１３によりコアチューブ２０は支持されるため、ロッド１１の内壁とコアチューブ２０とが離間しているのが示されている。

【0044】

くり粉が、削孔径の最大となるビット側部を通過すると、その間に挟まったりして、ビット１０が回転しない等のトラブルの原因になる。そのトラブルを回避するため、図５（ｃ）に示すように、くり粉を、ビット１０内を通し、アダプター１２においてロッド１１の外周側に排出させ、孔とロッド１１との隙間を通して外部に排出させる構成とする。具体的には、くり粉は、ビット１０の給排水用長穴３２を通り、その給排水用長穴３２に連続するくり粉排出用溝４０を通り、そのくり粉排出用溝４０の末端においてロッド１１の外側に排出させる。ロッド１１の外径は、ビット１０の径より小さいため、形成された孔の孔壁２とロッド１１との間に隙間が生じ、その隙間を通してくり粉は外部へ排出される。また、形成された孔の径よりロッド１１、アダプター１２の径が小さいため、何らのトラブルが発生した場合にロッド１１、アダプター１２を容易に引き抜くことができる。

【0045】

削孔水の供給は、ロッド１１内に水を供給することにより行われる。コアチューブ２０の末端にはコアチューブセッター２１が取り付けられ、コアチューブセッター２１によりその末端の開口が閉鎖されるので、図５（ｄ）に示すように、ロッド１１とコアチューブ２０との間を通して削孔水が供給される。この削孔水は、ロッド１１とコアチューブ２０との間の隙間に連続する削孔水供給用貫通孔４１を通り、さらに、その削孔水供給用貫通孔４１に連続する給排水用長穴３２を通して削孔方向へ吐出される。

【0046】

図５に示す例では、ビット１０として凸型のノーズタイプのビットを用いたが、ノーズタイプのビットに限定されるものではなく、図６に示すフラットタイプのビットを用いてもよい。ノーズタイプのビットは、先端が凸型とされているが、フラットタイプのビットは、先端が平坦になっている。

【0047】

図７を参照して、アダプター１２の詳細な構造について説明する。アダプター１２は、図７（ａ）に示すように、中央部分が流通穴である穴４５とされ、コアをコアチューブ２０内に取り込むことができるようになっている。また、先端部は、上下２箇所に削孔水供給用貫通孔４１が設けられ、対向する２箇所にくり粉排出用溝４０が形成されている。

【0048】

アダプター１２は、図７（ｂ）に示すように、その長手方向の中央部分にテーパが形成され、末端部は、ロッド１１の先端を収容するためのロッド収容溝４４を備えている。ロッド収容溝４４には、ねじ切りされたロッド１１の先端を螺合させるためのねじ部４３が形成されている。ロッド収容溝４４は、削孔水供給用貫通孔４１に連続していて、ロッド１１内に供給された削孔水を、その削孔水供給用貫通孔４１へ供給することができるようになっている。

【0049】

アダプター１２の先端部の外側面には、くり粉排出用溝４０が所定幅、深さでその長手方向に延びるように形成され、そのくり粉排出用溝４０が、テーパが形成された部分にまで延びている。また、くり粉排出用溝４０が延びる方向に対して垂直な方向に延びる回転伝達部ロック用溝４２が形成されている。

【0050】

ビット１０のアダプター収容溝３３に設けられた回転伝達部３５が、くり粉排出用溝４０を通して挿入されることにより、アダプター収容溝３３内にアダプター１２の先端が収容される。そして、ビット１０を固定し、アダプター１２を削孔時の回転方向に回転させることにより、回転伝達部３５が回転伝達部ロック用溝４２に嵌め込まれ、ビット１０とアダプター１２とが接続される。

【0051】

図８を参照して、試料回収装置によりコアを回収する方法、コアチューブセッター２１およびオーバーショット２２の構成について詳細に説明する。図８（ａ）に示すように、コアチューブセッター２１は、コアチューブ２０と接続するための接続部５０と、２つの突出部５１、５２と、突出部５１、５２を橋渡すように連結する弾性部５３とを備える。各突出部５１、５２は、拡張された端部５４、５５を有している。図８では、突出部５１、５２を、円錐部材を２分割した半円錐状のものとし、その間に弾性部５３としてのばねやゴム等を配し、それらを連結したものとしている。これは一例であるので、突出部は、円錐部材を３以上の分割したものであってもよいし、２以上の平板状の部材を用いて構成してもよい。

【0052】

コアチューブ２０は、先端のロッド１１内に挿入され、セントライザー１３によりセンタリングされる。コアチューブ２０の末端には、コアチューブセッター２１が接続部５０により接続される。接続部５０は、例えば雌ねじとされ、コアチューブ２０に形成された雄ねじと螺合することにより接続することができる。これは一例であるため、これに限定されるものではない。コアチューブセッター２１を接続したコアチューブ２０の挿入は、棒状物で押し込むことにより行うことも可能であるが、給水ポンプによりロッド１１内に水を圧送し、圧送される水でコアチューブ２０を推し進めることにより行うことができる。

【0053】

コアチューブ２０をロッド１１内に挿入する際、２つの突出部５１、５２は、その長手方向のほぼ中央に連結された弾性部５３により離れた状態となっている。ロッド１１内に設けられた固定用の突起１４を通過する際、２つの突出部５１、５２は、突起１４により弾性部５３が収縮して押し込まれ、通過した後、弾性部５３が復元して元の開いた状態に戻る。これにより、２つの突出部５１、５２が固定用の突起１４に当接した状態になる。コアチューブ２０の先端は、ロッド１１に接続されたアダプター１２に当接し、その末端も、２つの突出部５１、５２が固定用の突起１４に当接して両端が固定されるため、コアチューブ２０がロッド１１内に固定される。

【0054】

図８（ｂ）に示すように、削孔を行うと、ビット１０の中央部分の開口を通してコアチューブ２０内にコア３を取り込む。このとき、取り込まれるコア３によりコアチューブ２０が末端側へ押し込まれるが、コアチューブセッター２１の２つの突出部５１、５２が固定用の突起１４に引っ掛かってそれ以上の移動を抑止する。

【0055】

コアを採取した後、図８（ｃ）に示すように、オーバーショット２２を挿入し、コアチューブセッター２１と接続する。オーバーショット２２は、２つの突出部５１、５２を挿入し、嵌合する嵌合溝６０を備え、また、拡張された端部５４、５５と係合する係合部６１、６２を備える。拡張された端部５４、５５は、ロッド１１の内壁に向けて突出するように拡張されていて、係合部６１、６２は、ロッド１１の中心に向けて突出している。

【0056】

オーバーショット２２の嵌合溝６０は、突出部５１、５２をスムーズに挿入させるため、突出部５１、５２に対向する先端側へ向けてテーパが形成されている。突出部５１、５２は、ロッド１１の中心軸に対して斜めに延びているため、固定用の突起１４に当接している端部５４、５５の面は、その中心軸に対して垂直ではなく、斜めになっている。このため、テーパが形成されたオーバーショット２２の先端が、突出部５１、５２とロッド１１の内壁との間へ入り込みやすく、その結果、弾性部５３が収縮して突出部５１、５２がオーバーショット２２の嵌合溝６０に挿入されやすくなっている。

【0057】

端部５４、５５は、オーバーショット２２の係合部６１、６２を超えて挿入される。このため、引き抜く際、係合部６１、６２が端部５４、５５に引っ掛かり、それによって、コアチューブ２０をより確実に回収することができる。

【0058】

オーバーショット２２の挿入も、コアチューブ２０と同様、棒状物で押し込むことにより行うこともできるし、給水ポンプによりロッド１１内に水を圧送し、圧送される水でオーバーショット２２を推し進めることにより行うこともできる。オーバーショット２２が端部５４、５５に当たると、弾性部５３が収縮して端部５４、５５が近接し、オーバーショット２２の係合部６１、６２が端部５４、５５を超えて挿入される。なお、係合部６１、６２が端部５４、５５を超えたところで、弾性部５３は復元し、端部５４、５５が離間することで、係合部６１、６２が端部５４、５５に引っ掛かった状態になる。

【0059】

図８（ｄ）に示すように、オーバーショット２２の末端側には、紐状物２３が取り付けられている。紐状物２３は、金属製であってもよいし、樹脂製であってもよい。紐状物２３は、ウインチ等の巻き取り手段を使用して巻き取られ、それによって、コアチューブ２０がロッド１１内から回収される。このとき、コアチューブセッター２１の２つの突出部５１、５２が固定用の突起１４に引っ掛かった状態であるが、紐状物２３を所定の力で引っ張ることで、弾性部５３が変形し、コアチューブ２０を引き抜くことができる。

【0060】

以上のような、コアチューブセッター２１、オーバーショット２２、紐状物２３を用いる構成を採用することで、ドリルジャンボを用い、短時間で、効率良くコアを採取することが可能となる。また、この構成は、簡単で、信頼性の高い構成であるため、安価で提供することができ、取り扱いが簡単で、確実にコアを回収することができる。

【0061】

これまで本発明の試料採取システムおよび試料採取方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0062】

１…地山、２…孔壁、３…コア、１０…ビット、１１…ロッド、１２…アダプター、１３…セントライザー、１４…突起、１５…シャンクスリーブ、１６…ドリフター、１７…ガイドセル、２０…コアチューブ、２１…コアチューブセッター、２２…オーバーショット、２３…紐状物、２４…ウォータースイベル、３０…穴、３１…チップ、３２…給排水用長穴、３３…アダプター収容溝、３４…打撃伝達部、３５…回転伝達部、４０…くり粉排出用溝、４１…削孔水供給用貫通孔、４２…回転伝達部ロック用溝、４３…ねじ部、４４…ロッド収容溝、４５…穴、５０…接続部、５１、５２…突出部、５３…弾性部、５４、５５…端部、６０…嵌合溝、６１、６２…係合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】