特表 2024-521693 ディスクカッタ及び砕石ツールを使用して岩石層を採掘する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-04

(54)【発明の名称】ディスクカッタ及び砕石ツールを使用して岩石層を採掘する方法

(51)【国際特許分類】

   E21C 25/16 20060101AFI20240528BHJP

   B28D 1/20 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

E21C25/16

B28D1/20

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023571750

(86)(22)【出願日】2022-05-19

(85)【翻訳文提出日】2024-01-12

(86)【国際出願番号】 EP2022063520

(87)【国際公開番号】W WO2022243408

(87)【国際公開日】2022-11-24

(31)【優先権主張番号】2107150.1

(32)【優先日】2021-05-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517056608

【氏名又は名称】エレメント、シックス、（ユーケー）、リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＥＬＥＭＥＮＴ ＳＩＸ （ＵＫ） ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100152423

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 一真

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】シュオ、ルー

(72)【発明者】

【氏名】ハビブ、サリディクメン

【テーマコード（参考）】

2D065

3C069

【Ｆターム（参考）】

2D065DA01

2D065DA07

2D065DA17

3C069AA01

3C069BA04

3C069BB01

3C069BB02

3C069BB03

3C069BB04

3C069BC01

3C069BC04

3C069CA01

3C069EA01

(57)【要約】

本開示は、ディスクカッタ及び砕石ツールを使用して岩石層を採掘する方法に関する。ミニディスクカッタ及び油圧ストライカの形態を含む、砕石ツールのいくつかの例が提供される。ツールは、ディスクカッタによって岩石内に切削されたスリットに挿入されて作動され、岩石に亀裂の開始及び伝播を引き起こす。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削アセンブリと砕石ツールとを備える切削システムを使用して岩石層を採掘する方法であって、
スピンドル上に間隔を置いて配置された複数のディスクカッタを備える切削アセンブリを提供することと、
砕石ツールを有するツールヘッドを提供することと、
前記切削アセンブリを動作位置に前進させることと、
前記ディスクカッタを使用して前記岩石層を切削して、岩石柱によって間隔を置かれた一連の直線状の切込みを作成することと、
前記切削アセンブリを前記動作位置から後退させることと、
前記ツールヘッドが前記切込み内に完全に位置付けられるように、前記ディスクカッタによって作成された前記切込みの１つに前記砕石ツールを挿入することと、
前記砕石ツールを作動させ、それによって前記ツールヘッドをトリガして少なくとも１つの隣接する岩石柱と接触させることと、を含む方法。

【請求項2】

前記砕石ツールを作動させることが、前記砕石ツールをその長手方向軸を中心に挿入方向から砕石方向に回転させることを含み、それにより前記ツールヘッドが少なくとも１つの隣接する岩石柱に衝突する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ツールヘッドを２つの隣接する岩石柱に衝突させることを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記砕石ツールを作動させることが、前記ツールヘッド上の１つ又は複数のミニディスクカッタを使用して前記岩石柱を切削することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

複数の位置で前記岩石柱を切削するために複数のミニディスクカッタを使用する、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記砕石ツールを作動させることが、前記ツールヘッドから前記隣接する岩石柱に向かって１つ又は複数の打撃要素を打ち込むことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記切込みの両側の隣接する岩石柱に向かって２つの対向する打撃要素を打ち込むことを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記砕石ツールが、細長いツール本体と、その一端にツールヘッドとを備え、前記砕石ツールが、長手方向軸を有する、請求項１に記載の方法で使用するための砕石ツール。

【請求項9】

前記ツールヘッドが、その表面から延在する１つ以上の突起を備える、請求項８に記載の砕石ツール。

【請求項10】

前記ツールヘッドの対向する端部にハンドルをさらに備える、請求項９に記載の砕石ツール。

【請求項11】

切削アセンブリの取り付けのために前記ツールヘッドの対向する端部に取り付けユニットをさらに備える、請求項９に記載の砕石ツール。

【請求項12】

前記ツールヘッドが、外側に延在し、内側に後退するように作動可能な１つ又は複数の打撃要素を備える、請求項８に記載の砕石ツール。

【請求項13】

前記打撃要素が、超硬打撃先端を備える、請求項１２に記載の砕石ツール。

【請求項14】

前記砕石ツールが、ツールヘッドであって、前記ツールヘッドが、細長いディスクキャリアと、ベースマウントと、前記ディスクキャリアであって、前記ベースマウントに対して移動可能である、前記ディスクキャリアによって支持された１つ又は複数のミニディスクカッタとを備える、ツールヘッドを備える、請求項１に記載の方法で使用するための砕石ツール。

【請求項15】

前記ディスクマウントに沿って外に間隔を置かれた３つ以上のミニディスクカッタを備える、請求項１４に記載の砕石ツール。

【請求項16】

前記ミニディスクカッタが、カーバイド材料を含む、請求項１４又は１５に記載の砕石ツール。

【請求項17】

前記ミニディスクカッタ又は各ミニディスクカッタが、前記ディスクマウントの前記長手方向平面に直交する平面内に延在する、請求項１４、１５又は１６に記載の砕石ツール。

【請求項18】

前記ミニディスクカッタ又は各ミニディスクカッタが、前記ディスクマウントの前記長手方向平面に対して角度を形成する平面内に延在し、前記砕石ツールが、前記角度が調整可能であるように構成されている、請求項１４、１５又は１６に記載の砕石ツール。

【請求項19】

請求項８から１８のいずれか一項に記載のディスクカッタ及び砕石ツールを備える切削システム。

【請求項20】

前記ディスクカッタが、回転軸を有するカッタ本体と、複数のツールホルダ及び複数の切削要素を備え、前記ツールホルダ及び切削要素が、前記カッタ本体の周りに少なくとも１セットで配置され、各セットが、第１、第２、第３、第４、第５及び第６の位置に配置された６個のツールホルダを備え、前記位置が、回転方向に前後して順次配置され、各ツールホルダが、前記複数の切削要素のうちの１つ又は複数を支持し、前記切削要素が、第１の位置から第６の位置までの所定の構成配列で設けられ、前記所定の構成配列において、切削要素の数及び／又は前記切削要素の横方向間隔が変化する、請求項１９に記載の切削システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、採掘、建設、トレンチ掘削、及びトンネル掘削用途における有用性を見出す掘削機械で使用するための回転可能なディスクカッタに関する。特に、本発明は、ディスクカッタの周縁の周りのツールホルダに取り付けられた超硬切削要素を備えるディスクカッタに関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１９／１８０１６４号パンフレット、国際公開第２０１９／１８０１６９号パンフレット及び国際公開第２０１９／１８０１７０号パンフレットはそれぞれ、地上及び地下の採石場及び鉱山で使用するための切削アセンブリを開示する。切削アセンブリは、典型的には、研磨などのさらなる処理のためにスラブが取られる前に、地面から岩石のスラブを抽出するために使用される。

【0003】

各切削アセンブリは、水平切削方向と垂直切削方向との間で移動可能な円形ディスクカッタを備える。最初に図１及び図２を参照すると、地下の天然層２内をスライスするための切削アセンブリが全体的に１０で示されている。切削アセンブリは、地下鉱山に一般的に見られる長壁採掘システム１の一部を形成する。切削アセンブリは、一連の調節可能な屋根支持体６の中で鉱山床４上で動作する既知のせん断機技術の代替物である。せん断機が採掘方向に前進すると、屋根支持体６は、せん断機の真後ろの鉱山屋根８を持ち上げるように位置付けられる。屋根支持体６の背後では、鉱山屋根６が比較的制御された様式で崩壊する。通常、ギャザリングアームは、切削面で採掘された岩石を収集し、その後の鉱山からの除去のために搬送システムで移送する。

【0004】

図１及び図２に示すように、切削アセンブリ１０は、ベースユニット１２と、ベースユニット１２から延在する一対の間隔を置かれた支持アーム１４と、一対の可動支持アームの間に延在し、一対の可動支持アーム１４に回転可能に取り付けられた駆動スピンドル１６と、駆動スピンドル１６の周りに固定された複数のディスクカッタ１８とを備える。

【0005】

図３及び図４に示す第２の例では、単一の支持アーム１４がベースユニット１２から延在する。駆動スピンドル１６は、単一の支持アーム１４によって中央に支持され、複数のディスクカッタ１８は、単一の支持アーム１４の両側に分散されて駆動スピンドル１６に取り付けられる。

【0006】

ベースユニット１２は、ディスクカッタ１８用の搬送システムとして機能する。ベースユニット１２は、切削される岩石層２に近接して、ディスクカッタ１８を動作位置に前進させ動作位置から後退させるように移動可能である。ベースユニット１２が岩石層２に近づく速度は、岩石層２への切削アセンブリ１０の送り速度を決定するいくつかの変数のうちの１つである。ベースユニット１２（屋根支持体６と協働して）はまた、採掘される岩石層２の長壁に沿って、左から右へ、及びその逆に、横方向に移動可能である。

【0007】

各支持アーム１４は、第１及び第２の切削方向に移動可能であるように構成される。図１及び図２に最もよく見られる第１の切削方向では、駆動スピンドル１６は水平である。結果として、ディスクカッタ１８によって作られた岩石層２の切込みは、対応して垂直である。図３及び図４に最もよく見られる第２の切削方向では、駆動スピンドル１６は垂直である。したがって、ディスクカッタ１８によって作られた岩石層２の切込みは、対応して水平である。

【0008】

各支持アーム１４は、必要とされる切削の深さにしたがって、任意選択的に第１及び第２の切削方向のそれぞれにおいて、第１の動作位置と第２の動作位置との間で移動可能である。これは、図２の両端矢印Ａによって示される。例えば、第１の動作位置では、駆動スピンドル１６が鉱山床４に近接するように下降され、第２の動作位置では、駆動スピンドル１６が鉱山屋根８に近接するように上昇される。

【0009】

使用において、ディスクカッタ１８は岩石層２と接触し、駆動スピンドル１６、したがってそのディスクカッタ（複数可）１８の回転は岩石層２にスライスを生じる。切削アセンブリ１０は、例えば、選択された切削要素２２のサイズに依存するサイズのきれいな直交する切込みを作成するために岩石層２をスライスする。切削された岩石は、それ自体の重量で、又は例えばくさび形の工具を使用して二次的なくさび力で破壊する。

【0010】

上述したアセンブリの問題は、それ自体の重量で破壊する切削された岩石を制御することが困難であり、予測不可能であることが多い。これは、例えばくさび形ツールを使用するなど、二次的なくさび力を使用する場合においてさえも当てはまる。

【0011】

本発明の目的は、より線がきれいで、より迅速に取得される、切削された岩石の遊離をより予測可能にする、切削システムを提供することである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１８０１６４号

【特許文献2】国際公開第２０１９／１８０１６９号

【特許文献3】国際公開第２０１９／１８０１７０号

【発明の概要】

【0013】

本発明の第１の態様では、切削アセンブリと砕石ツールとを備える切削システムを使用して岩石層を採掘する方法であって、
スピンドル上に間隔を置いて配置された複数のディスクカッタを備える切削アセンブリを提供することと、
砕石ツールを有するツールヘッドを提供することと、
切削アセンブリを動作位置に前進させることと、
ディスクカッタを使用して岩石層を切削して、岩石柱によって間隔を置かれた一連の直線状の切込みを作成することと、
切削アセンブリを動作位置から後退させることと、
ツールヘッドが切込み内に完全に位置付けられるように、ディスクカッタによって作成された切込みの１つに砕石ツールを挿入することと、
砕石ツールを作動させ、それによってツールヘッドをトリガして少なくとも１つの隣接する岩石柱と接触させることと、を含む方法が提供される。

【0014】

本発明の第１の態様の任意選択の及び／又は好ましい特徴は、請求項２から７に提供される。

【0015】

本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様の方法で使用するための砕石ツールが提供され、砕石ツールは、細長いツール本体と、その一端にツールヘッドとを備え、砕石ツールは、長手方向軸を有する。

【0016】

本発明の第２の態様の任意選択の及び／又は好ましい特徴は、請求項９から１３に提供される。

【0017】

本発明の第３の態様では、本発明の第１の態様の方法で使用するための砕石ツールが提供され、砕石ツールは、ツールヘッドを備え、ツールヘッドは、細長いディスクキャリアと、ベースマウントと、ディスクキャリアによって支持された１つ又は複数のミニディスクカッタとを備え、ディスクキャリアは、ベースマウントに対して移動可能である。

【0018】

本発明の第３の態様の任意選択の及び／又は好ましい特徴は、請求項１５から１８に提供される。

【0019】

本発明の第４の態様では、第２及び第３の態様によるディスクカッタと砕石ツールとを備える切削システムが提供される。

【0020】

本発明の第４の態様の任意選択の及び／又は好ましい特徴は、請求項１９に提供される。

【0021】

ここで、添付図面を参照して、単なる例として、本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来技術の切削アセンブリの一例を長壁採掘システムの一部として組み込む地下鉱山の概略平面図であり、特に、水平方向の切削アセンブリを示す。

【図2】図１の長壁採掘システムの概略端面図である。

【図3】長壁採掘システムの一部として従来技術の切削アセンブリのさらなる例を組み込む地下鉱山の概略平面図であり、特に垂直方向の切削アセンブリを示す。

【図4】図３の長壁採掘システムの概略端面図である。

【図5】例示的なディスクカッタの斜視図である。

【図6】図５のディスクカッタの一部を形成するカッタ本体の側面図である。

【図7】図５のディスクカッタの一部を形成するツールホルダ及び切削要素のセットの正面図である。

【図8】図５のディスクカッタの部分分解図である。

【図9】図５のディスクカッタの上面図である。

【図10】図５のディスクカッタの別の上面図である。

【図11】図５の切削要素によって提供される有効な複合切削面を示す概略正面図である。

【図12】本発明によるディスクカッタの一実施形態の部分図である。

【図13】本発明によるディスクカッタの別の実施形態の部分斜視図である。

【図14】図１３の切削要素によって提供される同等の複合切削面を示す概略斜視図である。

【図15】図１３の切削要素によって提供される有効な複合切削面を示す概略正面図である。

【図16】図１２又は図１３のディスクカッタで使用するためのツールホルダの一実施形態の平面図である。

【図17】本発明による切削アセンブリを使用する一方法を示す概略流れ図である。

【図18】砕石ツールの一実施形態の平面図である。

【図19】鉱山環境で使用する図１８の砕石ツールの斜視図である。

【図20】砕石ツールの別の実施形態の斜視図である。

【図21】鉱山環境で使用する図２０の砕石ツールの斜視図である。

【図22】鉱山環境で使用する砕石ツールの別の実施形態の概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図面において、同様の部分には同様の符号を付している。

【0024】

図５は、略円形本体２０と、円形本体２０の周囲に配置された複数の切削要素２２とを備えるディスクカッタ１８の一例を示す。駆動スピンドル１６の回転は、ディスクカッタ１８の対応する回転を引き起こす。

【0025】

ディスクカッタ１８は、各々が少なくとも１つの切削要素２２を受け入れるための複数のツールホルダ２４を備える。この例では、４つのツールホルダ２４及び７つの切削要素２２の繰り返しセットが存在する。切削要素２２は合計４２個ある。各セットは、円形本体２０の周りに等しく繰り返される。各セットには、以下でより詳細に説明するように、ツールホルダ２４及び切削要素２２の４つの異なる空間的構成がある。ディスクカッタ１８の回転方向に前後に並べて配置すると、ディスクカッタ１８の必要な切削力が大幅に低減される。

【0026】

各ツールホルダ２４は、本体部分２６と、本体部分２６から延在する一対の間隔を置かれた脚部２８とを備える。本体部分２６は、略直方体である。本体部分２６は、切削要素２２又は各切削要素を収容する。一対の脚部の各脚部２８は、板状である。脚部２８は、円形本体２０の両側のツールホルダ２４の結合を可能にする間隙３０によって間隔を置かれる。複数のスロット３２は、図６に示すように、略円形本体２０の周面３４に沿って周期的に位置付けられる。各スロット３２は、ツールホルダ２４が円形本体２０に取り付けられたときに前述の間隙３０でふさがれる。スロット３２は、使用中にボルトにかかるせん断力を低減する。円形本体２０の周面３４が隣接するスロット３２の間に延在することにより、ツールホルダ２４は、円形本体２０の周りに規則的に間隔を置かれる。この例では、２４個のツールホルダ２４に対して２４個のスロットが設けられている。

【0027】

ここで図７を参照すると、ツールホルダ２４は、各脚部２８の自由端に近接する第２の端部３８に向かって、切削要素２２又は各切削要素２２に近接する第１の端部３６から内向きに先細になる。

【0028】

ツールホルダ２４の第１の変形形態が図７ａに示されており、これは単一の（軸方向に）中央に取り付けられた切削要素２２を着座させるように構成される。

【0029】

ツールホルダの第２の変形形態が図７ｂに示されており、これは、２つの隣接する切削要素２２を着座させるように構成される。

【0030】

ツールホルダ２４の第３の変形形態が図７ｃに示されており、これは、２つの間隔を置かれた切削要素２２を着座させるように構成される。

【0031】

ツールホルダ２４の第４の変形形態が図７ｄに示されており、これは、２つの切削要素２２の間に中央凹状チャネル４０を有する２つの間隔を置かれた切削要素２２を着座させるように構成される。細長いチャネル３６は、ディスクカッタ１８の意図された回転の方向に延在する。図１０を参照されたい。

【0032】

好ましくは、ツールホルダは、図８に示すように、以下の順序、ｄ）、ｃ）、ｂ）、ａ）で配置される。しかしながら、４つすべてのツールホルダ構成が使用されるという条件で、この配列内の任意の順序が想定される。例えば、表１を参照されたい。

【表1】

【0033】

ツールホルダ（複数可）及び切削要素（複数可）の２つ、３つ、又はそれ以上の構成を含むセットを使用することも実現可能である。複数の切削要素が特定のツールホルダ２４上で使用される場合、各切削要素２２のサイズ及び切削要素間の間隔は、それに応じて調整される必要がある。

【0034】

各セットの切削要素２２は、図１１に示すように、岩石に全体として４２で示される重複する切削を生成する。これにより、切削スロットに切削力が均等に分配される。主な実施形態における重複する切削は６０ｍｍであり、これは各セット内の４つのツールホルダ及び切削要素の組み合わせに基づく。より大きな重複する切削が必要とされる場合、より多くのツールホルダ及び切削要素の組み合わせ、例えば、６個、８個、１０個、１２個などが使用される。より小さな重複する切削が必要とされる場合、より少ないツールホルダ及び切削要素の組み合わせ、例えば、２個又は３個が必要とされる。

【0035】

図１２は、本発明で使用するための１００におけるディスクカッタの第１の例を示す。ディスクカッタ１００は、６個のツールホルダ１０２のセットを備える。ツールホルダ１０２に取り付けられた切削要素１０４は、所定の順序で配置される。各セットの切削要素１０４の総数は１１である。複数のセットがディスク本体の周りに取り付けられる。切削要素の数及び間隔は、セット内のツールホルダ１０２の位置に依存する。１０２ａで示された第１の位置にあるツールホルダは、セットの先頭である。第２の位置にあるツールホルダは、１０２ｂを示す。第３の位置にあるツールホルダは、１０２ｃを示す。第４の位置にあるツールホルダは、１０２ｄを示す。第５の位置にあるツールホルダは、１０２ｅを示す。１０２ｆで示された第６の位置にあるツールホルダは、セットの最後である。

【0036】

ツールホルダ１０２は、図７に関して前述したものと同様である。前述のように、第１の位置にあるツールホルダ１０２ａには単一の切削要素が存在する。第２の位置にあるツールホルダ１０２ｂには、２個の隣接する切削要素がある。第３の位置にあるツールホルダ１０２ｃには、間隔を置かれた２個の切削要素がある。配列１０２ｆの最後の位置では、ツールホルダ上に間隔を置かれた２個の切削要素があり、凹状チャネルが２つの切削要素の間に延在する。しかしながら、セットは、ツールホルダｃの２つの修正バージョンをさらに含む。ツールホルダｃ’では、切削要素間の間隔は、ツールホルダｃにおけるよりも大きい。ツールホルダｃ”では、切削要素間の間隔は、ツールホルダｃ’におけるよりも大きい。

【0037】

配列を表２に要約する。

【表2】

【0038】

図１３は、本発明で使用するためのディスクカッタ２００の第２の例を示す。ディスクカッタ２００は、６個のツールホルダ２０２のセットを備える。ツールホルダ２０２に取り付けられた切削要素２０４は、やはり所定の順序で配置される。各セットの切削要素２０４の総数は１１である。複数のセットがディスク本体の周りに取り付けられる。各ツールホルダ２０２上の切削要素２０４の数及び間隔は、セット内のツールホルダ２０２の位置に依存する。２０２ａで示された第１の位置にあるツールホルダは、セットの先頭である。第２の位置にあるツールホルダは、２０２ｂを示す。第３の位置にあるツールホルダは、２０２ｃを示す。第４の位置にあるツールホルダは、２０２ｄを示す。第５の位置にあるツールホルダは、２０２ｅを示す。２０２ｆで示された第６の位置にあるツールホルダは、セットの最後である。

【0039】

この実施形態では、第１の位置にあるツールホルダ２０２ａは、間隔を置かれた２つの切削要素を備える。凹状チャネルがそれらの間に延在する。チャネルは、ツールホルダ２０２ａの前縁と後縁との間で上方に傾斜する。試験は、２つの切削要素間の材料が使用の際に徐々に摩耗することを証明した。したがって、対応するトルク及び出力はより高くなる。最初の使用前に除去された切削要素間の材料を除去することにより、不要な初期負荷が低減され、切削がより円滑に行われる。第２の位置にあるツールホルダ２０２ｂは、間隔を置かれた２つの切削要素を備える。それらの間に延在する凹状チャネルはない。第３の位置にあるツールホルダ２０２ｃは、間隔を置かれた２つの切削要素を備える。これらの切削要素は、第２の位置にあるツールホルダ上の切削要素よりもわずかに近接している。第４の位置にあるツールホルダ２０２ｄは、間隔を置かれた２つの切削要素を備える。これらの切削要素は、第３の位置にあるツールホルダ上の切削要素よりもわずかに近接している。第５の位置にあるツールホルダ２０２ｅは、２つの隣接する切削要素を備える。第６の位置にあるツールホルダ２０２ｆは、単一の切削要素を備える。

【0040】

配列は表３に要約され、好ましい配列である。

【表3】

【0041】

手短に言えば、配列は、表２に示す配列の逆である。

【0042】

可能な代替の配列を表４に示す。

【表4】

【0043】

しかしながら、６つのすべてのツールホルダの構成が使用されるという条件で、配列内の任意の順序が想定される。

【0044】

切削要素は、好ましくは、石油及びガス産業におけるドリルビットで一般的に見られる多結晶ダイヤモンドコンパクト（ＰＤＣ）である。各切削要素２０４は、多結晶ダイヤモンドを含む平坦な作業面を有する円筒形である。各切削要素２０４の作業面はすべて同じ方向に整列する。切削要素２０４はすべて、回転方向に接線方向に面する（図１３参照）。さらに、切削要素２０４はすべて、図１６に示すように、ディスク本体と平行で、ディスク本体と一直線上にある平面に面しており、ディスク本体の平面と作業面の方向との間の角度は０度である。

【0045】

ディスクカッタ２００が回転すると、第１のツールホルダ２０２ａは岩石層に提示され、次いで第２のツールホルダ２０２ｂ、次いで第３のツールホルダ２０２ｃなどが提示される。ツールホルダ２０２によって支持された切削要素２０４は、岩石層を順次切削する。切削要素２０４の予め構成された配列の効果は、図１４に示す効果的な切削パターンをもたらす。この効果は、図１５と同様に、単一の同等のツールホルダ及び多数の切削要素を横並びに配置して使用することによって実現可能な方法で達成することができる。しかしながら、同じ有効切削（すなわち、スロット）幅を達成するために切削中に必要とされる力は、非常に高い。代わりに、切削力を６つの連続するツールホルダ２０２に分散させることによって、切削中の各ツールホルダにかかる力が大幅に低減され、切削要素２０４の破損が最小限に抑えられる。

【0046】

ディスクカッタの第１の例を用いて同様の効果を得ることができる。しかしながら、第２の例では、ディスクカッタを使用して、切削がより滑らかで、振動を受けにくいことが試験で示されている。

【0047】

図１７は、切削アセンブリを実際に使用することができる一方法を示す。図１７は、方法ステップを示すフロー図であり、以下の番号付けは図１７の番号付けに対応する。

【0048】

Ｓ１．切削アセンブリが提供され、切削アセンブリは、スピンドル上に間隔を置かれて配置された複数のディスクカッタを備える。前述のように、各ディスクカッタは、好ましくは、回転軸を有するカッタ本体と、複数のツールホルダと、複数の切削要素とを備える。ツールホルダ及び切削要素は、カッタ本体の周りに少なくとも１つのセットで配置され、各セットは、第１、第２、第３、第４、第５及び第６の位置に配置された６個のツールホルダを備える。位置は、回転方向に前後に連続した順序である。各ツールホルダは、複数の切削要素のうちの１つ又は複数を支持し、切削要素は、第１の位置から第６の位置までの所定の連続した構成で設けられる。所定の連続した構成において、切削要素の数及び／又は切削要素の横方向の間隔は変化する。

【0049】

Ｓ２．ツールヘッドを有する砕石ツールが提供される。以下、砕石ツールに関するさらなる情報を提供する。

【0050】

Ｓ３．切削アセンブリは、動作位置に進められる。動作位置は、例えば切削される岩石層の前で、切削が行われる場所であると予想される。前進とは、切削アセンブリ全体が所定の位置に移動すること、又は単にディスクカッタなどの切削に必要な構成要素が移動することを意味し得る。

【0051】

Ｓ４．切削アセンブリのディスクカッタは、ディスクカッタを使用して岩石層を切削し、岩石柱２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃ（など）によって間隔を置かれた一連の直線状の切込み２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ（など）を作成する。直線状の切込み及び岩石柱の例示的な概略図は、図１９及び図２１に見ることができる。

【0052】

Ｓ５．切削アセンブリは、動作位置から後退する。

【0053】

Ｓ６．砕石ツールは、ツールヘッドが切込み内に完全に位置付けられるようなディスクカッタによって作成された切込みの１つに挿入される。

【0054】

Ｓ７．砕石ツールが起動され、それにより、ツールヘッドをトリガして少なくとも１つの隣接する岩石柱と接触させる。

【0055】

図１８及び図１９に示す実施形態では、砕石ツール３００は、長手方向軸を有する細長いツール本体３０２と、ツール本体３０２の一端にツールヘッド３０４とを備える。ツールヘッド３０４は、その表面から延在する１つ又は複数の突起３０６を備える。砕石ツール３００を作動させることは、挿入方向から砕石方向に、長手方向軸を中心に砕石ツールをゆっくりと回転させることを含む。このようにして、ツールヘッド３０４、より具体的には突起（複数可）３０６は、それにより、少なくとも１つの隣接する岩石柱に衝突する。好ましくは、これは、切削スロット内の直線状切削の根元で行われる。この衝突は、岩石層に亀裂を発生させるのに十分であり得、それは破壊された岩石層のその後の回収を容易にする。この低速回転岩石破壊は、有利には、切削スロットの根元から岩石を破壊するために最小のエネルギーを使用する。任意選択的に、ツールヘッド３０４は、隣接する２つの岩石柱に衝突するように構成される。

【0056】

例えば、砕石ツールを回転させることができる３０ｋＷのモータでは、回転速度が６０ｒｐｍである場合、トルクは４７７４Ｎｍとすることができる。押出半径が３４ｍｍの場合、切削力は１４ｋＮとすることができる。

【0057】

任意選択的に、砕石ツール３００は、ツールヘッド３０４の反対側の端部にハンドル（図示せず）をさらに備える。代替で、砕石ツール３００は、切削アセンブリの取り付けのために反対側の端部に取り付けユニット３０８をさらに備える。

【0058】

図２０及び図２１に示す実施形態では、砕石ツール４００はツールヘッド４０２を備え、ツールヘッド４０２は、細長いディスクキャリア４０４と、ベースマウント４０６と、ディスクキャリア４０４によって支持された１つ又は複数のミニディスクカッタ４０８とを備える。ディスクキャリア４０４、したがってミニディスクカッタ４０８も、ベースマウント４０６に対して移動可能である。好ましくは、ツールヘッド４００は、ディスクマウント４０６に沿って間隔を置かれた３つ以上のミニディスクカッタ４０８を備える。ミニディスクカッタ４０８は、好ましくは、カーバイド材料を含む。主切削アセンブリのディスクカッタとは異なり、この実施形態のミニディスクカッタは、円形の基部及び低い高さを有する圧縮ピラミッド形状を有する。

【0059】

各ミニディスクカッタ４０８は、ディスクマウント４０６の長手方向平面に直交する平面内に延在してもよい。代替で、各ミニディスクカッタ４０８は、ディスクマウント４０６の長手方向平面に対して角度を形成する平面内に延在してもよく、砕石ツール４００は、該角度が調整可能であるように構成される。砕石ツール４００を作動させることは、ツールヘッド４０２上のミニディスクカッタ４０８を使用して岩石柱を切削することを含む。このようにして、岩石柱の亀裂が複数の位置で開始され得、これにより、破壊された岩石層のその後の回収が容易になる。この砕石方法は、有利には、所定の方向に沿って岩石を破壊するために最も少ないエネルギーを使用する。

【0060】

図２２に示す実施形態では、ツールヘッド５００は、外側に延在し、内側に後退するように作動可能な１つ又は複数の打撃要素５０２を備える。アクチュエータは、油圧膨張器であってもよい。打撃要素５０２は、超硬打撃先端５０４を備えることができる。砕石ツール５００を作動させることは、ツールヘッド５００から隣接する岩石柱に向かって打撃要素５０２を打ち込むこと（firing）を含む。打撃先端からの衝撃は、亀裂及びその後の亀裂伝播を発生させるのに十分であり得る。この場合もやはり、これは破壊された岩石層のその後の回収を容易にする。任意選択的に、２つの対向する打撃要素５０２は、直線状の切込みの両側の隣接する岩石柱に向かって打ち込まれる。

【0061】

任意選択的に、図２２に見られるように、複数のツールヘッドを展開して、切込み内の複数の深さの位置で作動させて、岩石柱の割れ目を強制的に破壊することができる。

【0062】

本発明を実施形態を参照して特に示し説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更を行うことができることが当業者には理解されよう。

【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】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削アセンブリと砕石ツールとを備える切削システムを使用して岩石層を採掘する方法であって、
スピンドル上に間隔を置いて配置された複数のディスクカッタを備える切削アセンブリを提供することと、
砕石ツールを有するツールヘッドを提供することと、
前記切削アセンブリを動作位置に前進させることと、
前記ディスクカッタを使用して前記岩石層を切削して、岩石柱によって間隔を置かれた一連の直線状の切込みを作成することと、
前記切削アセンブリを前記動作位置から後退させることと、
前記ツールヘッドが前記切込み内に完全に位置付けられるように、前記ディスクカッタによって作成された前記切込みの１つに前記砕石ツールを挿入することと、
前記砕石ツールを作動させ、それによって前記ツールヘッドをトリガして少なくとも１つの隣接する岩石柱と接触させることと、を含む方法。

【請求項2】

前記砕石ツールを作動させることが、前記砕石ツールをその長手方向軸を中心に挿入方向から砕石方向に回転させることを含み、それにより前記ツールヘッドが少なくとも１つの隣接する岩石柱に衝突する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ツールヘッドを２つの隣接する岩石柱に衝突させることを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記砕石ツールを作動させることが、前記ツールヘッド上の１つ又は複数のミニディスクカッタを使用して前記岩石柱を切削することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

複数の位置で前記岩石柱を切削するために複数のミニディスクカッタを使用する、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記砕石ツールを作動させることが、前記ツールヘッドから前記隣接する岩石柱に向かって１つ又は複数の打撃要素を打ち込むことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記切込みの両側の隣接する岩石柱に向かって２つの対向する打撃要素を打ち込むことを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記砕石ツールが、細長いツール本体と、その一端にツールヘッドとを備え、前記砕石ツールが、長手方向軸を有する、請求項１に記載の方法で使用するための砕石ツール。

【請求項9】

前記ツールヘッドが、その表面から延在する１つ以上の突起を備える、請求項８に記載の砕石ツール。

【請求項10】

前記ツールヘッドの対向する端部にハンドルをさらに備える、請求項９に記載の砕石ツール。

【請求項11】

切削アセンブリの取り付けのために前記ツールヘッドの対向する端部に取り付けユニットをさらに備える、請求項９に記載の砕石ツール。

【請求項12】

前記ツールヘッドが、外側に延在し、内側に後退するように作動可能な１つ又は複数の打撃要素を備える、請求項８に記載の砕石ツール。

【請求項13】

前記打撃要素が、超硬打撃先端を備える、請求項１２に記載の砕石ツール。

【請求項14】

前記砕石ツールが、ツールヘッドであって、前記ツールヘッドが、細長いディスクキャリアと、ベースマウントと、前記ディスクキャリアであって、前記ベースマウントに対して移動可能である、前記ディスクキャリアによって支持された１つ又は複数のミニディスクカッタとを備える、ツールヘッドを備える、請求項１に記載の方法で使用するための砕石ツール。

【請求項15】

前記ディスクマウントに沿って外に間隔を置かれた３つ以上のミニディスクカッタを備える、請求項１４に記載の砕石ツール。

【請求項16】

前記ミニディスクカッタが、カーバイド材料を含む、請求項１４に記載の砕石ツール。

【請求項17】

前記ミニディスクカッタ又は各ミニディスクカッタが、前記ディスクマウントの前記長手方向平面に直交する平面内に延在する、請求項１４に記載の砕石ツール。

【請求項18】

前記ミニディスクカッタ又は各ミニディスクカッタが、前記ディスクマウントの前記長手方向平面に対して角度を形成する平面内に延在し、前記砕石ツールが、前記角度が調整可能であるように構成されている、請求項１４に記載の砕石ツール。

【請求項19】

請求項８に記載のディスクカッタ及び砕石ツールを備える切削システム。

【請求項20】

前記ディスクカッタが、回転軸を有するカッタ本体と、複数のツールホルダ及び複数の切削要素を備え、前記ツールホルダ及び切削要素が、前記カッタ本体の周りに少なくとも１セットで配置され、各セットが、第１、第２、第３、第４、第５及び第６の位置に配置された６個のツールホルダを備え、前記位置が、回転方向に前後して順次配置され、各ツールホルダが、前記複数の切削要素のうちの１つ又は複数を支持し、前記切削要素が、第１の位置から第６の位置までの所定の構成配列で設けられ、前記所定の構成配列において、切削要素の数及び／又は前記切削要素の横方向間隔が変化する、請求項１９に記載の切削システム。

【国際調査報告】