(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】
(24)【登録日】2024-07-05
(45)【発行日】2024-07-16
(54)【発明の名称】掘削物の破砕装置
(51)【国際特許分類】
E21D 9/00 20060101AFI20240708BHJP
E21D 9/12 20060101ALI20240708BHJP
B02C 1/04 20060101ALN20240708BHJP
【ＦＩ】
E21D9/00 C
E21D9/12 Z
B02C1/04
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020209211
(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公開番号】P2022096227
(43)【公開日】2022-06-29
【審査請求日】2023-05-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】100101971
【弁理士】
【氏名又は名称】大畑 敏朗
(72)【発明者】
【氏名】浜田 元
(72)【発明者】
【氏名】浅野 剛
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１９７１２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０７１８４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１９０８５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ ９／００
Ｅ２１Ｄ ９／１２
Ｂ０２Ｃ １／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネルの掘削により生じた掘削物の破砕装置であって、
前記破砕装置は、
トンネルの切羽から坑口に向かって縦列配置された第１の破砕装置および第２の破砕装置であり、
掘削物が投入される投入部と、
前記投入部に投入された掘削物を予め決められた大きさに破砕する破砕部と、
前記投入部への掘削物の投入の可否を表示する第１の検出装置および第２の検出装置とを有し、
前記第１の検出装置は、
前記投入部の前記破砕部側に複数台設置されて、前記投入部における前記破砕部と反対側の内壁面における相互に異なる上端位置に向けて水平に発信した信号の反射信号を受信して検出された距離に基づき、前記投入部の上縁部を含む平面から上方における掘削物の有無を検出するセンサと、
前記センサからの検出結果に基づいて動作し、前記センサで掘削物が検出された場合には掘削物の投入不可と表示し、そうでない場合には掘削物の投入可能と表示する表示手段とを備え、
前記第２の検出装置は、
前記投入部内の掘削物の状況を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置で撮影した画像に前記投入部の上縁部と重なった基準ラインを付加して表示する画像表示装置と、
前記投入部に投入された掘削物が前記基準ラインを超えた場合には掘削物の投入不可と表示し、そうでない場合には掘削物の投入可能と表示する表示手段とを備える、
ことを特徴とする掘削物の破砕装置。
【請求項2】
前記第１の破砕装置および前記第２の破砕装置がともに掘削物を投入可能な場合には、前記第１の破砕装置の前記表示手段のみが掘削物を投入可能と表示し、
前記第１の破砕装置のみが掘削物を投入可能な場合には、当該第１の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入可能と表示し、
前記第２の破砕装置のみが掘削物を投入可能な場合には、当該第２の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入可能と表示し、
前記第１の破砕装置および前記第２の破砕装置がともに掘削物を投入不可の場合には、前記第１の破砕装置の前記表示手段および前記第２の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入不可と表示する、
ことを特徴とする請求項１記載の掘削物の破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネルの掘削工事により生じた掘削物の破砕装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
トンネルの掘削工事において、硬岩等を掘削する場合、岩盤にダイナマイトを仕掛けて爆破することでトンネルを掘削する発破方式が採用されている。発破で生じたズリを切羽からトンネルの抗口に運ぶには、ダンプトランク等を使用する方法の他、発破で生じたズリをクラッシャによりさらに細かくした後、ベルトコンベアに載せてトンネルの抗口に運ぶ方法がある。ベルトコンベアを使用する場合、ダンプトラック等を使用しないことにより、トンネル内の排出ガス汚染や粉塵公害を防止することができる上、作業環境の安全性を高めることができるとともに、省人化により搬送コストの低減を図ることができる。さらに、ベルトコンベアに代えて、延伸ベルトコンベアを使用することにより、ズリをクラッシャに積載する積載用重機の移動距離が短くなるように、延伸ベルトコンベアを延ばすことができるので、運搬作業効率の向上を図ることができる。
【0003】
このような発破方式を用いたトンネルの掘削技術については、例えば、特許文献１に記載があり、トンネルの先端を発破等で破砕したときに生じたズリを、第１のクラッシャと、その後方に縦列配置された第２のクラッシャとで小さくした後、さらに第２のクラッシャの後方に縦列配置された搬出ベルトコンベアでトンネル外に運ぶ技術が開示されている。そして、この特許文献１には、クラッシャを２段にしたことにより、それぞれのクラッシャの能力を下げることができるので、個々のクラッシャを小型にすることができる上、クラッシャからベルトコンベアに運ばれるズリの直径を目標値にできるので、ベルトコンベアを小型にすることができてベルト搬送速度を向上させることができ、ズリの運搬作業効率を向上させることができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１１－３５０８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような上記した特許文献１においては、破砕装置（クラッシャ）の投入部内に掘削物（ズリ）がどの程度入っているのかについての配慮がなされていないために、作業者（積載用重機のオペレータ）が破砕装置内の掘削物の量を運転席から目視で確認して投入の可否を判断しなければならず、作業効率の向上が阻害される。
【0006】
また、このような技術では、投入部内へ掘削物を投入したものの、当該掘削物がこぼれ落ちそうになって途中で投入を中断したり、投入部から掘削物がこぼれ落ちてしまったりすることがある。すると、掘削物投入の中断や投入部からこぼれ落ちた掘削物の後処理により、掘削物の搬出効率が低下する。
【0007】
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、掘削物の投入の可否を作業者が目視で判断することが不要な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の掘削物の破砕装置は、トンネルの掘削により生じた掘削物の破砕装置であって、前記破砕装置は、トンネルの切羽から坑口に向かって縦列配置された第１の破砕装置および第２の破砕装置であり、掘削物が投入される投入部と、前記投入部に投入された掘削物を予め決められた大きさに破砕する破砕部と、前記投入部への掘削物の投入の可否を表示する第１の検出装置および第２の検出装置とを有し、前記第１の検出装置は、前記投入部の前記破砕部側に複数台設置されて、前記投入部における前記破砕部と反対側の内壁面における相互に異なる上端位置に向けて水平に発信した信号の反射信号を受信して検出された距離に基づき、前記投入部の上縁部を含む平面から上方における掘削物の有無を検出するセンサと、前記センサからの検出結果に基づいて動作し、前記センサで掘削物が検出された場合には掘削物の投入不可と表示し、そうでない場合には掘削物の投入可能と表示する表示手段とを備え、前記第２の検出装置は、前記投入部内の掘削物の状況を撮影する撮影装置と、前記撮影装置で撮影した画像に前記投入部の上縁部と重なった基準ラインを付加して表示する画像表示装置と、前記投入部に投入された掘削物が前記基準ラインを超えた場合には掘削物の投入不可と表示し、そうでない場合には掘削物の投入可能と表示する表示手段とを備える、ことを特徴とする。
【0013】
請求項２に記載の本発明の掘削物の破砕装置は、上記請求項１記載の発明において、前記第１の破砕装置および前記第２の破砕装置がともに掘削物を投入可能な場合には、前記第１の破砕装置の前記表示手段のみが掘削物を投入可能と表示し、前記第１の破砕装置のみが掘削物を投入可能な場合には、当該第１の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入可能と表示し、前記第２の破砕装置のみが掘削物を投入可能な場合には、当該第２の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入可能と表示し、前記第１の破砕装置および前記第２の破砕装置がともに掘削物を投入不可の場合には、前記第１の破砕装置の前記表示手段および前記第２の破砕装置の前記表示手段が掘削物を投入不可と表示する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、第１の検出装置では、センサで掘削物が検出された場合には表示手段により掘削物の投入が不可であることが表示され、第２の検出装置では、投入部に投入された掘削物が基準ラインを超えた場合には表示手段により掘削物の投入が不可であることが表示されるので、破砕装置への掘削物の投入の可否を作業者が目視で判断することが不要になる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る運搬装置の平面図である。
【図8】二次クラッシャのズリ投入部でのズリ投入の可否を知らせる検出装置の概略構成図である。
【図9】（ａ）は二次クラッシャの検出装置における検出信号路を側面から示す説明図、（ｂ）は二次クラッシャの検出装置における検出信号路を平面から示す説明図である。
【図10】（ａ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が可能と判断されるズリ投入状態を示す説明図、（ｂ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が不可と判断されるズリ投入状態を示す説明図である。
【図11】トンネル掘削作業における発破工程時のトンネル内の運搬装置の側面図である。
【図17】トンネル掘削作業において発破により生じたズリを二次クラッシャに直接投入している工程時のトンネル内の運搬装置の平面図である。
【図19】運搬装置の一次クラッシャおよび二次クラッシャに対するズリの投入状態と一次クラッシャおよび二次クラッシャに設置されたズリの投入可否を表示する回転灯の信号表示との対応を示す図である。
【図20】本発明の第２の実施の形態に係る運搬装置の二次クラッシャのズリ投入部でのズリ投入の可否を知らせる検出装置の概略構成図である。
【図21】二次クラッシャの検出装置を構成するモニタの画像を示す説明図である。
【図22】（ａ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が可能と判断されるモニタの画像を示す説明図、（ｂ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が不可と判断されるモニタの画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0017】
（第１の実施の形態）
【0018】
【0019】
本実施の形態の運搬装置１は、例えば、トンネルＴの切羽Ｋを発破により掘削した場合に生じたズリ（掘削物）をトンネルＴの抗口へ運ぶズリ運搬装置であり、クラッシャ（掘削物の破砕装置）２と、伸縮ベルトコンベア（コンベア）３とを有している。
【0020】
この運搬装置１は、図１に示すように、トンネルＴの幅方向の一方の片側に寄せられた状態で、切羽Ｋから坑口に向かって順に縦列配置されており、トンネルＴの幅方向の他方の片側は、発破装薬用重機、積載用重機および支保吹付用重機等のような各種の重機の通路として使用可能になっている。
【0021】
クラッシャ２は、発破により生じたズリを伸縮ベルトコンベア３で運ぶことが可能な大きさに破砕する破砕機であり、一次クラッシャ（第１の破砕装置）２ａと、二次クラッシャ（第２の破砕装置）２ｂとを有している。この一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂは、例えば、自走式のクラッシャで構成されており、切羽Ｋから伸縮ベルトコンベア３に向かって順に縦列配置されている。
【0022】
一次クラッシャ２ａの処理能力は、例えば、４００ｔ／ｈ（２６７ｍ３／ｈ）である。排出隙間（オフセット、以下、ＯＳＳという）は、例えば、１９０ｍｍである。破砕後のズリの直径は、例えば、３００ｍｍ以下とする。破砕能力は、例えば、２８０ｔ／ｈ、破砕不要分は、例えば、１２０ｔ／ｈである。
【0023】
二次クラッシャ２ｂの処理能力、破砕能力および破砕不要分は、例えば、上記した一次クラッシャ２ａと同じである。また、二次クラッシャ２ｂのＯＳＳは、一次クラッシャ２ａと同様に、例えば、１９０ｍｍに設定されているが、二次クラッシャ２ｂには一次クラッシャ２ａで破砕されたズリが運ばれること等により、破砕後のズリの直径を、例えば、２５０ｍｍ以下にすることができる。ただし、二次クラッシャ２ｂから排出されるズリの直径が２５０ｍｍ以下になるように二次クラッシャ２ｂのオフセットを調整（１９０ｍｍよりも小さく）する場合もある。
【0024】
伸縮ベルトコンベア３は、二次クラッシャ２ｂから排出されたズリを坑口に向かって運ぶ運搬手段であり、例えば、一次ベルトコンベア３ａと、二次ベルトコンベア３ｂとを有している。この一次ベルトコンベア３ａおよび二次ベルトコンベア３ｂは、相互に独立して移動（自走）可能な搬送装置であり、例えば、トンネルＴの長手方向に沿って伸縮（移動）可能な状態で二次クラッシャ２ｂの後方から坑口に向かって順に縦列配置されている。なお、相互とは、通常、両者間の関係を表現する文言であるが、ここでは伸縮ベルトコンベア３が３台以上ある場合にも適用される。
【0025】
伸縮ベルトコンベア３のベルト幅は、例えば、７５０ｍｍまたは９００ｍｍ程度であり、比較的小型の伸縮ベルトコンベア３を使用することができる。このため、伸縮ベルトコンベア３のコストを低減することができる。また、ズリの運搬速度を向上させることができるので、ズリの運搬効率を向上させることができる。伸縮ベルトコンベア３のズリの運搬能力は、例えば、６００ｔ／ｈである。
【0026】
また、発破の際には、クラッシャ２および伸縮ベルトコンベア３が、切羽Ｋから飛散するズリが届かない位置に移動する。すなわち、一次ベルトコンベア３ａが二次ベルトコンベア３ｂの上方に重なる位置まで移動し、その分、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂも切羽Ｋから離れた位置に移動する。これにより、発破の際に切羽Ｋから飛散したズリに起因してクラッシャ２および伸縮ベルトコンベア３が破損するのを防止することができる。
【0027】
一方、発破後のズリの運搬の際には、クラッシャ２および伸縮ベルトコンベア３が切羽Ｋに近づく。すなわち、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂが切羽Ｋに近づくとともに、一次ベルトコンベア３ａが切羽Ｋに向かって移動する。これにより、切羽Ｋの近傍のズリの集合位置からクラッシャ２までの距離を短くすることができるので、切羽Ｋの近傍からクラッシャ２までズリを運搬する際の運搬時間を短くすることができる。
【0028】
次に、上記したクラッシャ２の構成例について図３～図１１を参照して説明する。図３は図１の運搬装置を構成するクラッシャの斜視図、図４は図３の破線で囲んだ領域Ａの拡大斜視図、図５は図３のクラッシャの概略構成図、図６（ａ）は図３の二次クラッシャのズリ投入部およびズリ破砕部の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の二次クラッシャのズリ投入部およびズリ破砕部を側面側から見た概略構成図、図７（ａ）は図６（ｂ）のズリ破砕部の要部拡大構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）のズリ破砕部の破砕室の平面図である。
【0029】
なお、ズリＺａは発破により生じたズリを示し、ズリＺｂは一次クラッシャ２ａから排出されたズリを示し，ズリＺｃは二次クラッシャ２ｂから排出されたズリを示している。また、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂのズリ投入部およびズリ破砕部の構成は同じなので、代表して二次クラッシャ２ｂのズリ投入部を図６に示している。
【0030】
図３および図５に示すように、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂは、それぞれ走行部４ａ，４ｂと、ズリ投入部（投入部）５ａ，５ｂと、ズリ破砕部（破砕部）６ａ，６ｂと、ベルトコンベア部７ａ，７ｂとを一体的に備えている。
【0031】
一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの走行部４ａ，４ｂは、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂを自走可能とするための機構部であり、例えば、無限軌道によって構成されている。無限軌道は、複数枚の鋼製の履板を鎖のように無端環状に接続することで構成された履帯を、複数の回転ローラの周囲に取り付けることにより構成されている。ただし、走行部４ａ，４ｂは、無限軌道で構成することに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、タイヤ車輪で走行する構成としてもよい。
【0032】
一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ａ，５ｂは、ズリ投入部５ａ，５ｂに投入されたズリをズリ破砕部６ａ，６ｂに運ぶ運搬手段であり、図４～図６に示すように、フィーダ１０と、その上方の枠体に一体的に装着されたホッパ１１とを備えている。
【0033】
フィーダ１０は、例えば、グリズリーフィーダによって構成されており、トラフ１０ａと、その下流のグリズリーデッキ１０ｂとを一体的に備えている。トラフ１０ａは、ズリ投入部５ａ，５ｂのホッパ１１を介して投入されたズリを受け入れるプレートであり、水平または前傾（グリズリーデッキ１０ｂに向かって低くなるように傾斜）した状態で設置されている。このトラフ１０ａに対して上下運動が加わった振動を機械的に与えることにより、トラフ１０ａ上のズリを前方のグリズリーデッキ１０ｂ上に送るようになっている。グリズリーデッキ１０ｂは、トラフ１０ａから送られたズリのうち、破砕の必要のない大きさのズリを、複数本のグリズリーバーによってふるいにかけることで、グリズリーデッキ１０ｂの下方に設置されたベルトコンベア（図示せず）等に載せる機構部である。
【0034】
一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂのズリ破砕部６ａ，６ｂは、ズリを予め決められた大きさ（直径）に破砕するための機構部であり、例えば、シングルトッグル型ジョークラッシャにより構成されている。ただし、ズリ破砕部６ａ，６ｂは、シングルトッグル型ジョークラッシャに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ダブルトッグル型ジョークラッシャまたはローヘッド型ジョークラッシャを用いてもよい。
【0035】
ズリ破砕部６ａ，６ｂは、図５、図６（ｂ）および図７に示すように、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの枠体に装着された固定歯板１３ａと、動力により揺動運動するスイングジョー１４に装着された動歯板１３ｂと、これらの歯板１３ａ，１３ｂが所定の角度を持って対向することで略Ｖ型に形成された破砕室１５とを備えている。
【0036】
ズリ破砕部６ａ，６ｂのスイングジョー１４は、その支持軸１４ａ（図６（ｂ）参照）が偏心軸と一致するように設置されている。破砕処理時には、ズリ破砕部６ａ，６ｂの一枚のトッグルプレート１６（図６（ｂ）および図７参照）と偏心軸とでスイングジョー１４を揺動運動させる。この際、スイングジョー１４の動きが上部で円運動、下部に近づくにつれて細長い楕円運動から円弧状運動となる。この状態でズリ破砕部６ａ，６ｂの破砕室１５に供給されたズリは、重力によって落下しながら動歯板１３ｂの揺動運動による圧縮作用や破砕物同士の衝突等により破砕される。そして、ズリ破砕部６ａ，６ｂの破砕室１５で破砕されたズリは、破砕室１５の下方のベルトコンベア部７ａ，７ｂ上に載せられるようになっている。図７（ｂ）に示すように、固定歯板１３ａの谷と動歯板１３ｂの山との最小間隙Ｄをセットといい、この最小間隙Ｄが最大の時を開き側セット、最小の時を閉じ側セットという。上記したＯＳＳは、開き側セット時の間隔である。
【0037】
一次クラッシャ２ａのベルトコンベア部７ａは、一次クラッシャ２ａのズリ破砕部６ａから排出されたズリＺｂを、トンネルＴの長手方向の後段の二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ｂまで運ぶ運搬手段である。ズリの運搬時において、一次クラッシャ２ａは、そのベルトコンベア部７ａの先端部が、後段の二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ｂの一部に係るように配置される。ベルトコンベア部７ａのズリ運搬能力は、例えば、６００ｔ／ｈである。
【0038】
二次クラッシャ２ｂのベルトコンベア部７ｂは、二次クラッシャ２ｂのズリ破砕部６ｂから排出されたズリＺｃを伸縮ベルトコンベア３の一次ベルトコンベア３ａまで運ぶ運搬手段である。ズリの運搬時において、二次クラッシャ２ｂは、そのベルトコンベア部７ｂの先端部が、後段の一次ベルトコンベア３ａの一部に係るように配置される。ベルトコンベア部７ｂのズリ運搬能力は、例えば、６００ｔ／ｈである。
【0039】
次に、図８は二次クラッシャのズリ投入部でのズリ投入の可否を知らせる検出装置の概略構成図、図９（ａ）は二次クラッシャの検出装置における検出信号路を側面から示す説明図、図９（ｂ）は二次クラッシャの検出装置における検出信号路を平面から示す説明図、図１０（ａ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が可能と判断されるズリ投入状態を示す説明図、図１０（ｂ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が不可と判断されるズリ投入状態を示す説明図である。なお、一次クラッシャ２ａにも検出装置は設置されているが、一次クラッシャ２ａの検出装置と二次クラッシャ２ｂの検出装置とは同じなので、代表して二次クラッシャ２ｂの検出装置を図８に示している。
【0040】
図８において、検出装置（第１の検出装置）２０は、ホッパ１１内のズリの投入状態を検出することでホッパ１１内へのズリの投入の可否を知らせる装置であり、複数台（本実施の形態では２台）のセンサ２０ａと、プログラムリレー回路２０ｂと、回転灯２０ｃとを備えている。
【0041】
各センサ２０ａは、ホッパ１１の上縁部を含む平面から上方におけるズリの有無を検出する装置であり、ホッパ１１よりも僅かに上方の枠体上に装着されている。各センサ２０ａは、例えば、レーザダイオードまたはＬＥＤ（Ｌｉｇｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等を光源とする光学方式の距離センサまたは超音波方式の距離センサによって構成されており、図９（ａ）に示すように、ホッパ１１の内壁面の上端に向けて水平に発信した信号の反射信号を受信して距離を検出している。センサ２０ａは、ズリ投入部５ａ，５ｂのズリ破砕部６ａ，６ｂ側に設置されており、ズリ破砕部６ａ，６ｂと反対側のホッパ１１の内壁面に向けて信号を発信するようになっている。なお、本願において「水平」とは、厳密な意味においての水平（つまり、重力方向と直角に交わった方向）に限定されるものではなく、水平に近い状態つまりほぼ水平であれば足りる。
【0042】
また、図９（ｂ）に示すように、複数台のセンサ２０ａは、ホッパ１１の内壁面の上端の相互に異なる位置に向けて信号を発信するように設置されており、ホッパ１１にズリが偏った状態で投入されていても、確実に検出できるように配慮されている。なお、センサ２０ａは、複数台に限定されるものではなく１台でもよい。しかしながら、ズリの検出範囲が限定的になるためにズリが偏って投入されているときに検出精度が落ちる（ズリが検出されない場合がある）ことから、センサ２０ａは複数台設置されていることが望ましい。
【0043】
センサ２０ａは、配線を通じてプログラムリレー回路２０ｂと電気的に接続されている。このプログラムリレー回路２０ｂは、各センサ２０ａからの検出信号に基づいて回転灯２０ｃのオン（点滅または点灯）またはオフ（消灯）を制御する回路であり、配線を通じて回転灯２０ｃと電気的に接続されている。
【0044】
プログラムリレー回路２０ｂは、何れものセンサ２０ａで警報オフの場合（すなわち、図１０（ａ）に示すように、センサ２０ａの検出箇所において、ホッパ１１の上縁部を含む平面から上方にズリＺｂがない、つまりセンサ２０ａによってズリＺｂが検出されない場合）、回転灯２０ｃをオフ（消灯）してズリＺｂの投入が可能であることを知らせるようになっている。一方、何れかのセンサ２０ａで警報オンの場合（すなわち、図１０（ｂ）に示すように、センサ２０ａの検出箇所において、ホッパ１１の上縁部を含む平面から上方にズリＺｂがある、つまりセンサ２０ａによってズリＺｂが検出された場合）、回転灯２０ｃをオン（点滅または点灯）してズリＺｂの投入が不可であることを知らせるようになっている。但し、ここでは複数のセンサ２０ｃの何れかがオンの場合に回転灯２０ｃをオンする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、全てのセンサ２０ａがオンの場合に回転灯２０ｃをオンにするようにしてもよい。
【0045】
回転灯（表示手段）２０ｃは、プログラムリレー回路２０ｂからの制御信号に基づいてオン（点滅または点灯）またはオフ（消灯）することにより、ホッパ１１内へのズリの投入可否を知らせる表示手段であり、ホッパ１１よりも上方の枠体上の見易い位置に装着されている。一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ａ，５ｂへのズリの投入の可否は、例えば、発破により生じたズリをクラッシャ２に運搬する作業者が、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの各々に配置された回転灯２０ｃのオン・オフ状態を確認することで判断する。
【0046】
次に、本実施の形態のトンネルの掘削方法および掘削により生じたズリの運搬方法の一例を図１１～図１９を参照して説明する。なお、掘削工法は、特に限定されるものではないが、例えば、ＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）である。岩種は、特に限定されるものではないが、例えば、砂岩である。
【0047】
【0048】
ここでは、図１１に示すように、例えば、油圧ジャンボ等のような自走式の装薬用重機によってトンネルＴの切羽Ｋ１にダイナマイトを仕掛けた後、そのダイナマイトを爆破（発破）することにより、図１２に示すように、トンネルＴの切羽Ｋ１を掘削する。なお、図１２の切羽Ｋ２は、発破による掘削後の切羽を示している。
【0049】
この発破工程時においては、一次ベルトコンベア３ａと二次ベルトコンベア３ｂとが重なって配置されており、一次クラッシャ２ａ、二次クラッシャ２ｂ、一次ベルトコンベア３ａおよび二次ベルトコンベア３ｂは、発破により飛散した破砕物が届かない位置に待機している。これにより、発破により飛散した破砕物が一次クラッシャ２ａ、二次クラッシャ２ｂ、一次ベルトコンベア３ａおよび二次ベルトコンベア３ｂに当たるのを防止することができるので、破砕物の衝突に起因する一次クラッシャ２ａ、二次クラッシャ２ｂ、一次ベルトコンベア３ａおよび二次ベルトコンベア３ｂの損傷や破壊を防止することができる。
【0050】
【0051】
ここでは、トンネルＴ内の空気を換気した後、図１３に示すように、一次クラッシャ２ａ、二次クラッシャ２ｂ、一次ベルトコンベア３ａを切羽Ｋ２に向かって移動させる。また、発破により生じたズリＺａをクラッシャ２に積載するためのサイドダンプシャベル等のような自走式の積載用重機３０をトンネルＴの切羽Ｋ２に移動させる。なお、移動停止後の一次クラッシャ２ａの切羽側先端部と切羽Ｋ２との間には、ズリＺａの運搬作業や支保工作業等の各種作業を行えるだけの空間（距離）が確保されている。また、使用する積載用重機３０は１台に限定されるものではなく、例えば、２台でもよい。
【0052】
【0053】
ここでは、一次クラッシャ２ａ、二次クラッシャ２ｂ、一次ベルトコンベア３ａおよび二次ベルトコンベア３ｂの駆動を開始した後、図１５および図１６に示すように、発破により生じたズリＺａを、積載用重機３０によって一次クラッシャ２ａのズリ投入部５ａにホッパ１１を通じて投入する。
【0054】
一次クラッシャ２ａに投入されたズリＺａは、一次クラッシャ２ａのズリ破砕部６ａで予め決められた直径のズリＺｂに破砕された後、一次クラッシャ２ａのベルトコンベア部７ａに載せられて二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ｂにホッパ１１を通じて投入される。ズリＺｂの直径は、例えば、３００ｍｍ以下である。
【0055】
二次クラッシャ２ｂに投入されたズリＺｂは、二次クラッシャ２ｂのズリ破砕部６ｂで、伸縮ベルトコンベア３に積載可能な予め決められた直径のズリＺｃに破砕された後、二次クラッシャ２ｂのベルトコンベア部７ｂに載せられて一次ベルトコンベア３ａ上に積載され、さらに二次ベルトコンベア３ｂに受け渡されてトンネルＴの抗口に運ばれる。ズリＺｃの直径は、例えば、２５０ｍｍ以下である。
【0056】
ところで、このまま一次クラッシャ２ａのみにズリＺａを投入し続けると、一次クラッシャ２ａの処理能力によってズリの運搬量が決められてしまうため、ズリの運搬作業効率が低下してしまう場合がある。そこで、本実施の形態においては、発破により生じたズリＺａを二次クラッシャ２ｂに直接投入する。図１７はトンネル掘削作業において発破により生じたズリを二次クラッシャに直接投入している工程時のトンネル内の運搬装置の平面図、図１８は図１７の運搬装置の側面図である。この場合、一次クラッシャ２ａでは処理に余裕が無くズリＺａを投入できないときでも、二次クラッシャ２ｂでは処理に余裕がある場合があるので、処理に余裕のある二次クラッシャ２ｂに発破で生じたズリＺａを直接投入することにより、ズリの運搬処理効率を向上させることができる。
【0057】
しかし、発破で生じたズリＺａを二次クラッシャ２ｂに直接投入することでズリの運搬効率を向上させることができたとしても、発破で生じたズリを単純に二次クラッシャ２ｂに投入してしまうと、二次クラッシャ２ｂから排出されるズリの直径が目標値よりも大きくなってしまう場合がある。その場合、二次クラッシャ２ｂの後段の伸縮ベルトコンベア３の大型化を招くのでコスト高となってしまう。
【0058】
そこで、本実施の形態においては、一次クラッシャ２ａから二次クラッシャ２ｂに送られたズリＺｂが二次クラッシャ２ｂで破砕されている状態で、発破で生じたズリＺａを二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ｂに直接投入する。すなわち、二次クラッシャ２ｂのズリ破砕部６ｂの破砕室１５内に、一次クラッシャ２ａで破砕された後の３００ｍｍ以下のズリＺｂと、発破で生じたズリＺａとが同時に投入される。これにより、二次クラッシャ２ｂのズリ破砕部６ｂの破砕室１５内が圧密状態になるため、二次クラッシャ２ｂのＯＳＳが一次クラッシャ２ａのＯＳＳと同じ１９０ｍｍであっても二次クラッシャ２ｂから直径が２５０ｍｍ以下のズリＺｂを排出することができた。このため、二次クラッシャ２ｂや伸縮ベルトコンベア３の大型化を招くこともないのでコスト高を招くこともない。したがって、本実施の形態によれば、発破方式を用いたトンネルＴの掘削時に生じたズリを予め決められた直径以下にした状態で伸縮ベルトコンベア３に載せて運ぶ場合においてズリの運搬作業効率を向上させることができる。ただし、二次クラッシャ２ｂから排出されるズリの直径が２５０ｍｍ以下になるように二次クラッシャ２ｂのＯＳＳを調整する（１９０ｍｍよりも小さくする）場合もある。
【0059】
次に、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂへのズリの投入について図１９を参照して説明する。図１９は運搬装置の一次クラッシャおよび二次クラッシャにおけるズリの投入状態と一次クラッシャおよび二次クラッシャに設置されたズリの投入可否を表示する回転灯の信号表示との対応を示している。なお、青は投入可能、赤は投入不可を示している。
【0060】
ズリの投入の可否は、発破により生じた切羽周辺のズリを一次クラッシャ２ａまたは二次クラッシャ２ｂまで運ぶ作業者が、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの各々に配置された回転灯２０ｃのオン・オフの表示状態を確認することによって判断する（すなわち、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの各々のセンサ２０ａで検出されたホッパ１１内のズリの投入状態で判断する）。
【0061】
このとき、本実施の形態において、ズリの投入は、一次クラッシャ２ａへの投入を優先させるようになっている。すなわち、一次クラッシャ２ａでズリが投入可能で、二次クラッシャ２ｂでもズリが投入可能となっている場合には、一次クラッシャ２ａの回転灯２０ｃの信号表示を投入可能（青）、二次クラッシャ２ｂの回転灯２０ｃの信号表示を投入不可（赤）とし、一次クラッシャ２ａにズリＺａを投入するように作業者に指示を出す。なお、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂで共にズリが投入可能となっている場合に一次クラッシャ２ａにズリを投入するようにしたのは、前述のように、発破で生じたズリを二次クラッシャ２ｂに投入してしまうと、二次クラッシャ２ｂから排出されるズリの直径が目標値よりも大きくなってしまう場合があるからである。次に、一次クラッシャ２ａでズリが投入可能で、二次クラッシャ２ｂでズリが投入不能となっている場合には、一次クラッシャ２ａの回転灯２０ｃの信号表示を投入可能（青）、二次クラッシャ２ｂの回転灯２０ｃの信号表示を投入不可（赤）とし、一次クラッシャ２ａにズリＺａを投入するように作業者に指示を出す。次に、一次クラッシャ２ａでズリが投入不可で、二次クラッシャ２ｂでズリが投入可能となっている場合には、一次クラッシャ２ａの回転灯２０ｃの信号表示を投入不可（赤）、二次クラッシャ２ｂの回転灯２０ｃの信号表示を投入可能（青）とし、二次クラッシャ２ｂにズリＺａを投入するように作業者に指示を出す。
そして、一次クラッシャ２ａでズリが投入不可で、二次クラッシャ２ｂもズリが投入不可となっている場合には、一次クラッシャ２ａの回転灯２０ｃの信号表示を投入不可（赤）、二次クラッシャ２ｂの回転灯２０ｃも信号表示を投入不可（赤）とし、ズリ投入を待機するように作業者に指示を出す。
そして、一次クラッシャ２ａでズリが投入不可で、二次クラッシャ２ｂもズリが投入不可となっている場合には、一次クラッシャ２ａの回転灯２０ｃの信号表示を投入不可（赤）、二次クラッシャ２ｂの回転灯２０ｃも信号表示を投入不可（赤）とし、ズリ投入を待機するように作業者に指示を出す。
【0062】
このように、一次クラッシャ２ａに対するズリの投入を優先させることにより、発破により生じたズリＺａを二次クラッシャ２ｂに直接投入する際には常に一次クラッシャ２ａから排出されたズリＺｂが二次クラッシャ２ｂで破砕されている状態にすることができるので、二次クラッシャ２ｂから予め決められた直径以下のズリＺｃを排出することができる。
【0063】
次いで、トンネルＴの切羽Ｋ２の周辺のズリをクラッシャ２に運搬する作業が終了したら、自走式の２台の吹付用重機によってトンネルＴの掘削箇所の内壁面にコンクリート等からなる被覆材を吹き付けた後、トンネルＴの内壁面に対して交差する方向に金属製の複数のロックボルトを設置してトンネルＴの掘削箇所の内壁面を補強する（支保工作業）。
【0064】
続いて、トンネルＴ内の支保工作業の終了後、伸縮ベルトコンベア３上にズリが無いことを確認してから一次ベルトコンベア３ａをトンネルＴの抗口に向かって移動（スライド）して二次ベルトコンベア３ｂの上方に重なるように配置し、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂを抗口側に移動する。
【0065】
その後、次の掘削サイクルの発破作業に移行し、上記と同様の作業を進める。そして、上記のような発破による掘削作業およびズリの運搬作業を複数回繰り返すことにより、地山にトンネルＴを形成する。
【0066】
（第２の実施の形態）
【0067】
まず、第２の実施の形態に係る破砕装置の検出装置について図２０～図２２を参照して説明する。図２０は二次クラッシャのズリ投入部でのズリ投入の可否を知らせる検出装置の概略構成図、図２１は二次クラッシャの検出装置を構成するモニタの画像を示す説明図、図２２（ａ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が可能と判断されるモニタの画像を示す説明図、図２２（ｂ）は二次クラッシャの検出装置においてズリ投入部にズリ投入が不可と判断されるモニタの画像を示す説明図である。なお、一次クラッシャ２ａにも検出装置は設置されているが、一次クラッシャ２ａの検出装置と二次クラッシャ２ｂの検出装置とは同じなので、代表して二次クラッシャ２ｂの検出装置を図２０に示している。
【0068】
本実施の形態の破砕装置においては、第１の実施の形態の検出装置（第１の検出装置）２０に代えて、図２０に示す検出装置（第２の検出装置）２１が設けられている。これ以外の構成は、第１の実施の形態と同じである。
【0069】
図２０において、本実施の形態での検出装置（第２の検出装置）２１は、ホッパ１１内のズリの投入状態を画像処理で判断してズリの投入の可否を知らせる装置であり、カメラ（撮影装置）２１ａと、レコーダ２１ｂと、ハブ２１ｃと、パーソナルコンピュータ２１ｄと、モニタ２１ｅと、プログラムリレー回路２１ｆと、回転灯２１ｇとを備えている。なお、本実施の形態では、撮影装置としてＣＣＤカメラが用いられているが、これ以外の撮影装置を用いてもよい。
【0070】
カメラ２１ａは、ホッパ１１内のズリの状況を撮影する装置であり、ホッパ１１よりも上方の枠体上に装着されている。ただし、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂに直接設置すると振動等で画像が不鮮明になる場合もあるので、その場合は、カメラ用の足場を一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂから離れた位置に別途用意してもよい。カメラ２１ａは、配線を通じてレコーダ２１ｂと電気的に接続されている。
【0071】
レコーダ２１ｂは、カメラ２１ａで撮影した動画や静止画などの画像を記憶する装置であり、ハブ２１ｃを介してパーソナルコンピュータ２１ｄと電気的に接続されている。パーソナルコンピュータ２１ｄは、カメラ２１ａから送られた信号を画像に変換してモニタ２１ｅに表示するようになっている。
【0072】
ここで、モニタ２１ｅの画像２１ｅｐを図２１に示す。図示するように、パーソナルコンピュータ２１ｄによって、モニタ２１ｅの画像２１ｅｐには、カメラ２１ａで撮影した画像にホッパ１１の上縁部と重なった基準ラインＬ１，Ｌ２が表示される。基準ラインＬ１はカメラ２１ａの対向に位置するホッパ１１の上縁部と重なったラインであり、基準ラインＬ２はカメラ２１ａの両側に位置するホッパ１１の上縁部と重なったラインである。したがって、基準ラインＬ１は１本であるが、基準ラインＬ２は２本になっている。
【0073】
モニタ２１ｅは、配線を通じてプログラムリレー回路２１ｆと電気的に接続されている。このプログラムリレー回路２１ｆは、モニタ２１ｅの画像２１ｅｐに表示されるホッパ１１内のズリと基準ラインＬ１，Ｌ２との関係に基づいて回転灯２１ｇのオン（点滅または点灯）またはオフ（消灯）を制御する回路であり、配線を通じて回転灯２１ｇと電気的に接続されている。
【0074】
プログラムリレー回路２１ｆは、モニタ２１ｅの画像２１ｅｐに表示されたホッパ１１内のズリが何れかの基準ラインＬ１，Ｌ２を超えた（横切った）場合、回転灯２１ｇをオン（点滅または点灯）してズリの投入が不可であることを知らせるようになっている。すなわち、図２２（ａ）に示すように、ホッパ１１内のズリＺｂが基準ラインＬ１，Ｌ２を超えていない場合には、回転灯２１ｇをオフ（消灯）してズリＺｂの投入が可能であることを知らせるようになっている。一方、図２２（ｂ）に示すように、ホッパ１１内のズリＺｂが何れかの基準ラインＬ１，Ｌ２（ここでは、基準ラインＬ１）を超えている場合には、回転灯２１ｇをオン（点滅または点灯）してズリＺｂの投入が不可であることを知らせるようになっている。また、本実施の形態では、モニタ２１ｅの画像２１ｅｐに「投入禁止！」と文字が表示されるようにし、画像２１ｅｐからもズリＺｂの投入が不可であることが作業者に伝わるようになっている。
【0075】
なお、本実施の形態では基準ラインＬ１，Ｌ２はホッパ１１の上縁部の延長線上まで引かれているが、ホッパ１１の上縁部のみであってもよい。また、基準ラインＬ１，Ｌ２はズリに対して手前になっていてもよいし、逆に、ズリに隠れて後方になっていてもよい。さらに、３本の基準ラインＬ１，Ｌ２が表示されるようになっているが、カメラ２１ａの対向に位置するホッパ１１の上縁部と重なった基準ラインＬ１のみが表示されていれば足り、カメラ２１ａの両側に位置するホッパ１１の上縁部と重なった基準ラインＬ２は表示されていなくてもよい。
【0076】
回転灯２１ｇは、プログラムリレー回路２１ｆからの制御信号に基づいてオン（点滅または点灯）またはオフ（消灯）することにより、ホッパ１１内へのズリの投入可否を知らせる表示手段であり、ホッパ１１よりも上方の枠体上の見易い位置に装着されている。一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂのズリ投入部５ａ，５ｂへのズリの投入の可否は、例えば、発破により生じたズリをクラッシャ２に運搬する作業者が、一次クラッシャ２ａおよび二次クラッシャ２ｂの各々に配置された回転灯２１ｇのオン・オフ状態を確認することで判断する。
【0077】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【0078】
例えば、クラッシャ２は、ホッパ１１内のズリの状態をセンサ２０ａで検出する検出装置（第１の検出装置）２０と、カメラ２１ａで検出する検出装置（第２の検出装置）２１との両方を備えていてもよい。
【0079】
また、上記の説明においては、トンネル掘削方式として発破方式を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、機械掘削方式を用いる場合でも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0080】
以上のように、本発明に係るトンネルの掘削工事により生じた掘削物の破砕装置は、地山の掘削により生じた掘削物を破砕するのに適用して有効である。
【符号の説明】
【0081】
１ 運搬装置
２ クラッシャ（掘削物の破砕装置）
２ａ 一次クラッシャ（第１の破砕装置）
２ｂ 二次クラッシャ（第２の破砕装置）
３ 伸縮ベルトコンベア（コンベア）
３ａ 一次ベルトコンベア
３ｂ 二次ベルトコンベア
４ａ，４ｂ 走行部
５ａ，５ｂ ズリ投入部（投入部）
６ａ，６ｂ ズリ破砕部（破砕部）
７ａ，７ｂ ベルトコンベア部
１０ フィーダ
１１ ホッパ
１３ａ 固定歯板
１３ｂ 動歯板
１４ スイングジョー
１４ａ 支持軸
１５ 破砕室
１６ トッグルプレート
２０ 検出装置（第１の検出装置）
２０ａ センサ
２０ｂ プログラムリレー回路
２０ｃ 回転灯（表示手段）
２１ 検出装置（第２の検出装置）
２１ａ カメラ
２１ｂ レコーダ
２１ｃ ハブ
２１ｄ パーソナルコンピュータ
２１ｅ モニタ
２１ｅｐ 画像
２１ｆ プログラムリレー回路
２１ｇ 回転灯（表示手段）
Ｔ トンネル
Ｋ，Ｋ１，Ｋ２ 切羽
Ｌ１，Ｌ２ 基準ライン
Ｚ，Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ ズリ（掘削物）
２ クラッシャ（掘削物の破砕装置）
２ａ 一次クラッシャ（第１の破砕装置）
２ｂ 二次クラッシャ（第２の破砕装置）
３ 伸縮ベルトコンベア（コンベア）
３ａ 一次ベルトコンベア
３ｂ 二次ベルトコンベア
４ａ，４ｂ 走行部
５ａ，５ｂ ズリ投入部（投入部）
６ａ，６ｂ ズリ破砕部（破砕部）
７ａ，７ｂ ベルトコンベア部
１０ フィーダ
１１ ホッパ
１３ａ 固定歯板
１３ｂ 動歯板
１４ スイングジョー
１４ａ 支持軸
１５ 破砕室
１６ トッグルプレート
２０ 検出装置（第１の検出装置）
２０ａ センサ
２０ｂ プログラムリレー回路
２０ｃ 回転灯（表示手段）
２１ 検出装置（第２の検出装置）
２１ａ カメラ
２１ｂ レコーダ
２１ｃ ハブ
２１ｄ パーソナルコンピュータ
２１ｅ モニタ
２１ｅｐ 画像
２１ｆ プログラムリレー回路
２１ｇ 回転灯（表示手段）
Ｔ トンネル
Ｋ，Ｋ１，Ｋ２ 切羽
Ｌ１，Ｌ２ 基準ライン
Ｚ，Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ ズリ（掘削物）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】