JP2024089095A - テールピース台車、及びズリ搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち作業ステージを備えたとしてもトンネル壁面側に寄せて配置することができるテールピース台車と、これを用いたズリ搬送方法を提供することである。【解決手段】本願発明のテールピース台車は、トンネル掘削によって生じたズリをベルトコンベヤによって坑口方面に搬送する際に用いられ、作業者を配置することができる作業ステージを備えたものである。この作業ステージは、テールピース台車のうち一方の側面に着脱可能に取り付けることができ、また他方の側面にも着脱可能に取り付けることができる。【選択図】図４

Description

本願発明は、トンネル掘削によって生じたズリをベルトコンベヤによって坑口方面に送り出すテールピース台車に関するものであり、より具体的には、作業ステージを備えたうえでトンネル壁面側に寄せて配置することができるテールピース台車と、これを用いたズリ搬送方法に関するものである。

我が国の国土は、およそ２／３が山地であるといわれており、そのため道路や線路など（以下、「道路等」という。）は必ずといっていいほど山地部を通過する区間がある。この山地部で道路等を構築するには、斜面の一部を掘削する切土工法か、地山の内部をくり抜くトンネル工法のいずれかを採用するのが一般的である。トンネル工法は、切土工法に比べて施工単価（道路等延長当たりの工事費）が高くなる傾向にある一方で、切土工法よりも掘削土量（つまり排土量）が少なくなる傾向にあるうえ、道路等の線形計画の自由度が高い（例えば、ショートカットできる）といった特長があり、これまでに建設された国内のトンネルは１０，０００を超えるといわれている。

山岳トンネルの施工方法としては、昭和５０年代までは鋼アーチ支保工に木矢板を組み合わせて地山を支保する「矢板工法」が主流であったが、現在では地山強度を積極的に活かすＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）が主流となっている。ＮＡＴＭは、地山が有する強度（アーチ効果）に期待する設計思想が主な特徴であり、そのため従来の矢板工法に比べトンネル支保工の規模を小さくすることができ、しかも施工速度を上げることができることから施工コストを減縮することができる。

また我が国におけるＮＡＴＭは、本格的に実施されて以来、飛躍的に掘削技術が進歩しており、種々の補助工法が開発されることによって様々な地山に対応することができるようになり、さらに掘削機械（特に、自由断面掘削機）の進歩によって発破掘削のほか機械掘削も選択できるようになった。この機械掘削は、掘削断面積や線形にもよるものの一般的には比較的低い強度（例えば、一軸圧縮強度が４９Ｎ／ｍｍ^２以下）の地山に対して採用されることが多く、一方、対象地山に岩盤が存在する場合はやはり発破掘削が採用されることが多い。

さらに、発破掘削によって生じた岩砕（発破により岩盤が小割されたもの）や土砂（以下、これらを総称して「ズリ」という。）を坑外に搬出する方法にもいくつかの種類があり、ダンプトラック等に積載してズリを搬送する「タイヤ式」や、坑内に敷設したレールを利用してズリを搬送する「レール式」、同じく坑内に設置した連続ベルトコンベヤシステムによってズリを搬送する「ベルトコンベヤ式」などが挙げられる。

このうちベルトコンベヤ式によるズリ搬送は、概ねトンネル全長（掘削長さ）分の設備を設置する必要があるものの、他の工程（例えば、コンクリート吹付など）との並行実施が可能であることから掘進サイクルを短縮することができるうえ、ダンプトラックのように化石燃料を使用することがないため環境（特に坑内環境）に悪影響を及ぼすことがなく、また掘削延長が長い場合は他の方式よりも経済的に有利であるといった特長がある。そのため、新幹線（例えばリニア中央新幹線）や高速道路など比較的延長が長いトンネルでは、ズリ搬送方式としてベルトコンベヤ式を採用する傾向にある。

通常、連続ベルトコンベヤシステムは、ベルトコンベヤと、移動式破砕機（移動式クラッシャー）、テールピース台車、ベルトストレージ装置、メインドライブ装置等によって構成される。ベルトコンベヤは、坑口側のヘッドプーリーとテールピース台車のテールプーリー間を巡回する無端ベルトによって構成され、発破等によって生じたズリを坑口近くまで搬送する。ただし、発破では岩盤を比較的大きな塊状に小割りするだけであり、この状態のままベルトコンベヤによって搬送することはできない。そのため、移動式破砕機が発破による塊状の岩砕をさらに細かく破砕する。

切羽側に配置されるテールピース台車は、移動式破砕機が破砕した岩砕（ズリ）をベルトコンベヤに引き渡すものである。すなわち、移動式破砕機がテールピース台車のズリ投入部（ズリホッパー）にズリを投入すると、そのズリはベルトコンベヤに載せられ坑口方面に搬送される。またテールピース台車にはクローラやタイヤといった自走手段が装備されており、切羽の進行に伴い移動（進行）することができる。そして、テールピース台車の進行によりベルトコンベヤを牽引することで、あらかじめベルトストレージ装置に貯蔵したベルトを順次繰り出しベルトコンベヤを延伸していく。

ベルトコンベヤの坑口側と切羽側にはそれぞれプーリーを配置した反転部が形成されており、この反転部で無端ベルトは上下面が逆転するとともに進行方向も反転する。すなわち、坑口側の反転部（ヘッドプーリー）では無端ベルトが上面から下面に移るとともに坑口方面の移動から切羽方面への移動に反転し、切羽側の反転部（テールプーリー）では無端ベルトが下面から上面に移るとともに切羽方面の移動から坑口方面への移動に反転する。またテールピース台車では、無端ベルトが弛まないように張力を付与する機構も有しており、そのためテールピース台車のうち反転部を含め無端ベルトが配置される部分は「ベルト緊張部」と呼ばれることがある。つまり、ズリ投入部に投入されたズリはこのベルト緊張部に載せられることになる。

一般的にベルトコンベヤは、切羽付近からできるだけ坑口に近い位置まで設置され、したがってベルトコンベヤは坑内（トンネル内）のうち相当の範囲を占有することとなる。施工性や安全性を考慮すると坑内はできるだけ広く使用する方が望ましく、そのためベルトコンベヤは、重機の往来に支障の無い高所や、トンネルの側壁に接近して配置されることが多い。

しかしながら、トンネル側壁に接近して配置するには限界がある。テールピース台車は当然ながら相当の機械幅を有しており、ベルトコンベヤを機械中心に配置した場合、機械幅の１／２だけベルトコンベヤはトンネル中心側に寄せられることとなる。その結果、トンネル側壁に接近して配置するためには、機械中心からトンネル側壁までベルトコンベヤを徐々に寄せていくように配置することになるが、この場合、ベルトを延伸するたびに設置位置を調整する（位置をずらす）必要があり、この位置調整が蛇行発生の原因となる。そこで、ベルトコンベヤを機械の端部（右端か左端）に配置したテールピース台車の採用も考えられる。ところが、トンネル現場によっては連続ベルトコンベヤシステムをトンネル左端に配置したいこともあれば右端に配置したいこともある。これらいずれのケースにも対応するには、右端配置用のテールピース台車と左端配置用のテールピース台車をそれぞれ用意する必要があるが、機械の製造コストや維持コストが倍増するため望ましい手段とは言えない。

これまで、トンネル掘削のズリを連続ベルトコンベヤシステムで搬出するための、様々な改良技術が提案されてきた。特に特許文献１では、テールピース台車内でベルト緊張部の左右移動を可能にする技術について提案している。

特開２０２１－１７７０４０号公報

特許文献１に開示される技術は、油圧ジャッキなどを利用してベルト緊張部を水平方向に押しつけるものである。これにより、テールピース台車内のベルトがトンネル側壁に接近し、したがって連続ベルトコンベヤシステムも蛇行することなくトンネル側壁に接近して配置することができる。

ところで、トンネル掘削を継続することによって日々切羽は前方に進んでいくため、切羽と移動式破砕機やテールピース台車との距離が徐々に長くなっていく。これに伴って、切羽から移動式破砕機までズリを運搬するズリ積機械の運搬距離も徐々に長くなり、その分作業効率は低下する。そのため、切羽が一定程度の距離（例えば、３０～６０ｍ）だけ前進すると、移動式破砕機とテールピース台車を切羽側に移動させると同時にベルトコンベヤを延伸する作業（いわゆる、段取り替え）が必要となる。具体的には、テールピース台車を所定長（例えば、２つのフレーム長さ＝７．２ｍ）だけ移動させ、その移動区間にアンカーを設置するとともに吊チェーンを取り付け、さらに水平支持台やフレームを設置する、といった作業を実施する。

テールピース台車は相当の機械高さがあるため、ベルトコンベヤの延伸作業は高所作業（高さ２ｍ以上での作業）となることもある。このとき、作業者を配置することができる作業ステージがあれば、作業効率の面でも、また安全性の面でも極めて便宜である。すなわち、テールピース台車の側面のうち所定高さに作業ステージを取り付けることが考えられる。しかしながら、作業ステージを取り付けると、作業ステージがない側ではテールピース台車をトンネル壁面に接近させることができるものの、作業ステージがある側ではこれが障壁となってテールピース台車をトンネル壁面に接近させることができない。上述したように、トンネル現場によってはテールピース台車をトンネル左端に配置したいこともあれば右端に配置したいこともある。これらいずれのケースにも対応するには、左側面にのみ作業ステージが固定されたテールピース台車と、右側面にのみ作業ステージが固定されたテールピース台車をそれぞれ用意する必要があるが、機械の製造コストや維持コストが倍増するため望ましい手段とは言えない。

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち作業ステージを備えたとしてもトンネル壁面側に寄せて配置することができるテールピース台車と、これを用いたズリ搬送方法を提供することである。

本願発明は、作業ステージを着脱可能に取り付ける、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。

本願発明のテールピース台車は、トンネル掘削によって生じたズリをベルトコンベヤによって坑口方面に搬送する際に用いられ、作業者を配置することができる作業ステージを備えたものである。この作業ステージは、テールピース台車のうち一方の側面に着脱可能に取り付けることができ、また他方の側面にも着脱可能に取り付けることができる。

本願発明のテールピース台車は、ズリホッパーとシュート、テールユニット、ユニット用レールをさらに備えたものとすることもできる。このうちズリホッパーは、ズリが投入される開口部とズリを排出する排出口を有するもので、シュートは、ズリホッパーに投入されたズリを排出口からベルトコンベヤのベルトの上に移送するものである。またテールユニットは、ベルトコンベヤの切羽側端部を構成するもので、ユニット用レールは、ベルトコンベヤの軸方向に対しては略直角（直角を含む）方向に配置されるものである。なおテールユニットは、ベルトコンベヤのテールプーリーとフレームを含んで構成されるとともに、ユニット用レールの上に配置され、ユニット用レールの軸方向に移動可能である。またシュートは、略鉛直（鉛直を含む）軸周りに回転可能であって、排出口からベルトまでのズリの移送経路を変更することができる。

本願発明のテールピース台車は、ズリホッパーとテールユニット、ユニット用レール、ホッパー用レールをさらに備えたものとすることもできる。このホッパー用レールは、ベルトコンベヤの軸方向に対しては略直角（直角を含む）方向に配置されるものである。なおズリホッパーは、ホッパー用レールの上に配置されるとともに、ホッパー用レールの軸方向に移動可能である。

本願発明のズリ搬送方法は、本願発明のテールピース台車とベルトコンベヤによって坑口方面に送り出す方法であって、機械配置工程とステージ設置工程、ズリ投入工程を備えた方法である。このうち機械配置工程では、テールピース台車をトンネル壁面に接近するように配置し、ステージ設置工程では、テールピース台車の側面（ただし、トンネル壁面側とは異なる方の側面）に作業ステージを取り付け、ズリ投入工程では、ズリホッパーにズリを投入する。またズリ投入工程では、開口部から投入されたズリが排出口から排出されてベルトの上に移送され、ベルトコンベヤによって坑口方面に搬送される。

本願発明のズリ搬送方法は、ズリ投入工程の前に行われるベルト調整工程をさらに備えた方法とすることもできる。このベルト調整工程では、トンネル壁面に接近するようにテールユニットを移動することによって、テールプーリーとフレームに装着されたベルトをトンネル壁面に接近するように配置し、さらにシュートを通過したズリがベルトの上に移送されるようにシュートを回転する。

本願発明のズリ搬送方法は、トンネル壁面に接近するようにテールユニットを移動するとともに、排出口から排出されたズリがベルトの上に移送されるようにズリホッパーを移動する方法とすることもできる。

本願発明のテールピース台車、及びズリ搬送方法には、次のような効果がある。
（１）作業ステージを利用することによって、ベルトコンベヤを延伸する作業（いわゆる、段取り替え）を効率的かつ安全に実施することができる。
（２）作業ステージが着脱自在であるため、テールピース台車のうちトンネル壁面とは異なる側面にのみ作業ステージを取り付けることができる。その結果、テールピース台車をトンネル側壁に接近して配置することができ、すなわち坑内を広く利用することが可能となり、例えば重機の離合幅等が確保しやすくなる。したがって、施工性においても安全性においても、極めて良好な施工現場を確保することができる。
（３）テールユニットを左右（トンネル断面方向）に移動可能とすれば、ベルトコンベヤをトンネル側壁に接近して配置することができる。これによりテールピース台車からベルトストレージ装置までベルトコンベヤを概ね直線的に設置できるため、蛇行リスクの少ない安定した運転が可能となる。

坑内に配置されたベルトコンベヤ式によるズリ搬送システムを示す側面図。 （ａ）は移動式破砕機とテールピース台車、ベルトコンベヤの一部を示す部分斜視図、（ｂ）は移動式破砕機とテールピース台車、ベルトコンベヤの一部を示す部分側面図、（ｃ）は移動式破砕機とテールピース台車、ベルトコンベヤの一部を示す部分平面図。 本願発明のテールピース台車を示す側面図。 （ａ）は右側の側面に作業ステージが取り付けられたテールピース台車を示す平面図、（ｂ）は右側の側面に作業ステージが取り付けられたテールピース台車を示す正面図。 （ａ）は左側の側面に作業ステージが取り付けられたテールピース台車を示す平面図、（ｂ）は左側の側面に作業ステージが取り付けられたテールピース台車を示す正面図。 （ａ）はテールピース台車を模式的に示すベルト軸方向の断面図、（ｂ）はテールピース台車を模式的に示すベルト軸直角方向の断面図。 （ａ）は左側に配置されたテールユニットを模式的に示す断面図、（ｂ）は右側に配置されたテールユニットを模式的に示す断面図。 （ａ）は略鉛直軸周りに回転可能なシュートを模式的に示す正面図、（ｂ）は略鉛直軸周りに回転可能なシュートを模式的に示す平面図。 （ａ）は左側に配置されたテールユニットとズリホッパーを模式的に示す断面図、（ｂ）は右側に配置されたテールユニットとズリホッパーを模式的に示す断面図。 （ａ）は所定の長さを有するリターンローラーを模式的に示す断面図、（ｂ）は２つの分割リターンローラーを含んで構成されるリターンローラーを模式的に示す断面図。 本願発明のズリ搬送方法の主な工程の流れを示すフロー図。 本願発明のズリ搬送方法の主な工程の流れを示すステップ図。

本願発明のテールピース台車、及びズリ搬送方法の実施の例を図に基づいて説明する。

１．全体概要
ベルトコンベヤ式によるズリ搬送は、一般的に図１に示すような連続ベルトコンベヤシステムが用いられる。この連続ベルトコンベヤシステムは、移動式破砕機ＣＲとテールピース台車１００、ベルトコンベヤＢＣ、ベルトストレージ装置ＳＴなどを含んで構成され、またベルトコンベヤＢＣは、坑口側のヘッドプーリーＨＰとテールピース台車１００のテールプーリー間を巡回する無端のベルトＢＴによって構成される。

切羽側に配置された移動式破砕機ＣＲは、発破による塊状の岩砕をさらに細かく破砕する。そして移動式破砕機ＣＲによって破砕された岩砕（ズリ）は、テールピース台車１００のズリホッパーに投入され、さらにベルトコンベヤＢＣに載せられて坑口方面に搬送される。つまりベルトコンベヤＢＣのベルトＢＴは、ズリを載置する上面は坑口方面に移動し、ズリを降ろした後の下面では切羽方面に移動するように回転（図１では時計回りの回転）する。またテールピース台車１００にはクローラやタイヤといった自走手段が装備されており、切羽の進行に伴い移動（進行）することができる。

図２に示すようにベルトコンベヤＢＣのベルトＢＴは、テールピース台車１００の内部から連続して坑口方面に延びるように配置される。図２は、連続ベルトコンベヤシステムのうち移動式破砕機ＣＲとテールピース台車１００、ベルトコンベヤＢＣの一部を示す図であり、（ａ）はその部分斜視図、（ｂ）はトンネル中心から側壁方向を見た部分側面図、（ｃ）は上方から見た部分平面図である。図２（ａ）や図２（ｃ）から分かるように、ベルト緊張部をトンネル側壁側に寄せた効果で、ベルトコンベヤＢＣは蛇行することなくトンネル側壁に沿ったまま配置することができる。その結果、坑内を広く利用することができ、十分な重機の離合幅も確保することができるわけである。なお便宜上ここでは、図２にも示すようにベルトコンベヤＢＣの軸方向（つまり、トンネル軸方向）のことを「ベルト軸方向」、このベルト軸方向に直交する水平方向のことを「ベルト軸直角方向」ということとする。さらに、ベルト軸直角方向における左右は、切羽側を見たときの「左側」、「右側」とする。

２．テールピース台車
次に、本願発明のテールピース台車１００について詳しく説明する。なお、本願発明のズリ搬送方法は、本願発明のテールピース台車１００を用いてズリを搬送する方法である。したがって、まずは本願発明のテールピース台車１００について説明し、その後に本願発明のズリ搬送方法について説明することとする。

図３は、本願発明のテールピース台車１００を示す側面図である。本願発明のテールピース台車１００は、後述するように作業ステージを備えるものであり、さらにテールユニットやユニット用レール、ズリホッパー、シュート、ホッパー用レール、キャリアローラー、リターンローラー、自走用クローラ１５０、アウトリガー１６０などを含んで構成することもできる。

以下、本願発明のテールピース台車１００を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。

（作業ステージ）
既述したように、トンネル掘削による切羽の進行に伴ってズリ積機械によるズリの運搬距離が長くなるため、切羽が一定程度前進すると移動式破砕機ＣＲとテールピース台車１００を切羽側に移動させる。そして、テールピース台車１００が移動した区間においては、アンカーを設置するとともに吊チェーンを取り付け、さらに水平支持台やズリ用フレームを設置する、といった作業を実施する。このときテールピース台車１００は相当の機械高さがあるため、ベルトコンベヤの延伸作業は高所作業となり、故に、作業者を配置することができる作業ステージがあれば、作業効率の面でも、また安全性の面でも極めて便宜となる。

作業ステージ１７０は、図４や図５に示すようにテールピース台車１００のどちらか一方側の側面に取り付けられ、しかも着脱可能に取り付けられる。図４は右側の側面に作業ステージ１７０が取り付けられたテールピース台車１００を示す図であり、（ａ）は上方から見た平面図、（ｂ）は切羽側に見たときの正面図である。また、図５は左側の側面に作業ステージ１７０が取り付けられたテールピース台車１００を示す図であり、（ａ）は上方から見た平面図、（ｂ）は切羽側に見たときの正面図である。

作業ステージ１７０が取り外しできないように固定されていると、作業ステージ１７０がある側面ではこれが障壁となってテールピース台車１００をトンネル壁面に接近させることができない。ところが本願発明のテールピース台車１００は、作業ステージ１７０を着脱可能としているため、作業ステージ１７０が障壁となることなくテールピース台車１００をトンネル壁面に接近させることができる。すなわち、テールピース台車１００を左側のトンネル壁面に接近させるときは、図４に示すようにテールピース台車１００のうち右側の側面に作業ステージ１７０を取り付け、テールピース台車１００を右側のトンネル壁面に接近させるときは、図５に示すようにテールピース台車１００のうち左側の側面に作業ステージ１７０を取り付けるわけである。なお作業ステージ１７０は、図４や図５に示すように上段作業ステージ１７０Ｔと下段作業ステージ１７０Ｂによって構成することもできるし、１段の作業ステージ１７０によって構成することもできる。

（テールユニット）
テールユニット１１０は、図６に示すようにベルトコンベヤＢＣの切羽側の反転部であるテールプーリー１１１と、坑口行（つまり上側）のベルトＢＴを支持するベルトフレーム１１２を有するものであり、さらにテールプーリー１１１のケーシングであるユニットケース１１０Ｃを含んで構成することもできる。図６は、本願発明のテールピース台車１００を模式的に示す断面図であり、（ａ）はベルト軸方向の鉛直面で切断した断面図、（ｂ）はベルト軸直角方向の鉛直面で切断した断面図である。なお図６（ａ）では、本来はユニットケース１１０Ｃに隠れているところ、便宜的にテールプーリー１１１の全体が見えるように描いている。

また図７は、図６のうちのテールユニット１１０のみを模式的に示した断面図（ベルト軸直角方向の鉛直面で切断した図）であり、（ａ）は左側に配置されたテールユニット１１０を示し、（ｂ）は右側に配置されたテールユニット１１０を示している。この図に示すように、テールピース台車１００の床（以下、単に「台車床」という。）の上面には、その軸方向がベルト軸直角方向（図では左右方向）となるようにレール（以下、特に「ユニット用レール１１０Ｒ」という。）が配置されており、テールユニット１１０はこのユニット用レール１１０Ｒの上に載置される。これによりテールユニット１１０は、ユニット用レール１１０Ｒ上でその軸方向（つまり、ベルト軸直角方向）に移動することができる。例えば、図７（ａ）ではスライド移動した結果テールユニット１１０が左側に配置されており、図７（ｂ）ではスライド移動した結果テールユニット１１０が右側に配置されている。なおユニット用レール１１０Ｒ上でテールユニット１１０を移動するにあたっては、チェーンブロックなどを併用して手動（人力）で移動する機構とすることもできるし、動力（電力や油圧など）によって移動する機構とすることもできる。また、図６（ａ）の例ではベルト軸方向に間隔を設けて２個所にユニット用レール１１０Ｒを配置しているが、これに限らず１箇所あるいは３個所以上に配置してもよい。

ベルトフレーム１１２の上方には、坑口行のベルトＢＴが載置される。もちろん、ベルトフレーム１１２の上方にキャリアローラーを設置し、そのキャリアローラーの上にベルトＢＴを載置することもできる。その場合、ベルトフレーム１１２の上方には、ベルト軸方向に間隔を設けて２以上のキャリアローラーを設置するとよい。ベルトフレーム１１２の上方に坑口行のベルトＢＴ（あるいは、キャリアローラーとベルトＢＴ）を載置することによって、テールユニット１１０とともにベルトＢＴ（あるいは、キャリアローラーとベルトＢＴ）もユニット用レール１１０Ｒ上をスライドする。つまり、テールピース台車１００を右側のトンネル壁面に接近させたときは、テールユニット１１０とともにベルトＢＴも右側に移動し、テールピース台車１００を左側のトンネル壁面に接近させたときは、テールユニット１１０とともにベルトＢＴも左側に移動するわけである。これにより、ベルトコンベヤＢＣは蛇行することなくトンネル側壁に接近して配置することができる。

（ズリホッパーとシュート）
ズリホッパー１３０は、移動式破砕機ＣＲから搬送されたズリを受け取るものであり、その上部にはズリが投入される「開口部」が、その下部にはズリを排出する「排出口」が、中間にはズリを収容する「収容空間」が設けられている。したがってズリホッパー１３０は、図６にも示すようにベルトフレーム１１２（特に、ベルトＢＴ）の上方に配置するとよい。移動式破砕機ＣＲからのズリが開口部から投入されると、収容空間を通過したズリが排出口から排出され、ベルトフレーム１１２上のベルトＢＴに載置されて坑口方向に移動してく。なお排出口は投入口よりも小さい開口面積とされ、そのため移動式破砕機ＣＲによって投入口から投入されたズリは一旦収容空間に滞留し、徐々に排出口から排出されていく。

シュート１４０は、排出口から排出されたズリをベルトＢＴの上面まで確実に移送するためのいわば誘導路であり、傾斜した「スロープ」にするとよい。したがってシュート１４０は、図６にも示すようにズリホッパー１３０とベルトフレーム１１２（特に、ベルトＢＴ）との間に配置される。なおシュート１４０は、ベルトフレーム１１２に固定することもできるし、ズリホッパー１３０に固定することもできる。あるいは、ベルトフレーム１１２やズリホッパー１３０に固定することなく、単独でシュート１４０を設置することもできる。またシュート１４０を設置することなく、ズリホッパー１３０の排出口から直接的にベルトＢＴにズリを送り出す機構とすることもできる。

ところで、上記したとおりテールユニット１１０はベルト軸直角方向に移動し、これに伴ってベルトＢＴも移動することから、ズリホッパー１３０やシュート１４０が固定されていると（ベルト軸直角方向に移動しないと）、シュート１４０の出口（あるいはズリホッパー１３０の排出口）からベルトＢＴが外れてしまうことも考えられる。この場合、図８に示すようにシュート１４０が略鉛直（鉛直を含む）軸周りに回転可能となる機構にするとよい。図８は、略鉛直軸周りに回転可能なシュート１４０を模式的に示す図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）は上方から見た平面図である。なお図８（ｂ）では便宜上、ズリホッパー１３０を省略して描いている。この図に示すシュート１４０は、その上端側（つまり排出口に近い端部側）の近くに略鉛直の回転軸が設けられており、シュート１４０は傾斜姿勢のままこの回転軸を中心に回転することができる。なおシュート１４０は、動力（電力や油圧など）によって回転する機構とすることもできるし、手動（人力）によって回転する機構とすることもできる。

シュート１４０を略鉛直軸周りに回転可能とすることによって、ズリホッパー１３０がスライド移動するベルトＢＴがどちらか一方に移動したとしても、ベルトＢＴの直上にシュート１４０の出口を配置することができる。すなわち、テールユニット１１０とともにベルトＢＴが左側に移動したときはシュート１４０を左回りに回転し、テールユニット１１０とともにベルトＢＴが右側に移動したときはシュート１４０を右回りに回転するわけである。このようにシュート１４０を回転することによってズリの移送経路も変更され、ズリはベルトＢＴの上面まで確実に移送される。

シュート１４０を回転可能にする機構に代えて（あるいは、加えて）、図９に示すようにズリホッパー１３０がベルト軸直角方向にスライド移動する機構を採用することもできる。図９は、ベルト軸直角方向にスライド移動するズリホッパー１３０を模式的に示した断面図（ベルト軸直角方向の鉛直面で切断した図）であり、（ａ）は左側に配置されたテールユニット１１０とズリホッパー１３０を示し、（ｂ）は右側に配置されたテールユニット１１０とズリホッパー１３０を示している。

この図に示すように、テールピース台車１００の頂部面（以下、単に「台車頂面」という。）の上面には、その軸方向がベルト軸直角方向（図では左右方向）となるようにレール（以下、特に「ホッパー用レール１３０Ｒ」という。）が配置されており、ズリホッパー１３０はこのホッパー用レール１３０Ｒの上に載置される。これによりズリホッパー１３０は、ホッパー用レール１３０Ｒ上でその軸方向（つまり、ベルト軸直角方向）に移動することができる。例えば、図９（ａ）ではテールユニット１１０が左側に配置されていることからズリホッパー１３０も左側にスライド移動しており、図９（ｂ）ではテールユニット１１０が右側に配置されていることからズリホッパー１３０も右側にスライド移動している。このときズリホッパー１３０にシュート１４０が固定されていれば、当然ながらズリホッパー１３０とともにシュート１４０もスライド移動する。なおホッパー用レール１３０Ｒ上でズリホッパー１３０を移動するにあたっては、チェーンブロックなどを併用して手動（人力）で移動する機構とすることもできるし、動力（電力や油圧など）によって移動する機構とすることもできる。またホッパー用レール１３０Ｒは、ベルト軸方向に間隔を設けて２個所（あるいは３個所以上）に配置することもできるし、１箇所のみに配置することもできる。

（リターンローラー）
図１０は、切羽行（つまり下側）のベルトＢＴを送り出すリターンローラー１２０を模式的に示す断面図（ベルト軸直角方向の鉛直面で切断した図）であり、（ａ）は所定の長さを有するリターンローラー１２０を示し、（ｂ）は２つの分割リターンローラーを含んで構成されるリターンローラー１２０を示している。この図に示すように台車床の上面には２本で１組のリターンローラー支柱１２０Ｐが固定されており、リターンローラー１２０はこれらリターンローラー支柱１２０Ｐによって支持される。なお図６（ａ）に示すように、ベルト軸方向に間隔を設けて２以上（図では３つ）のリターンローラー１２０を設置するとよい。

また図１０に示すように、ベルト軸直角方向に配置されたリターンローラー１２０の長さは、テールユニット１１０が移動し得る範囲（以下、「可動距離」という。）と同等あるいはそれ以上で設計するとよい。これにより、テールユニット１１０がどこに配置されたとしても、リターンローラー１２０が切羽行のベルトＢＴを支持することができる。さらに図１０（ａ）に示すように、テールユニット１１０が配置されていないところでは、リターンローラー１２０の上方に所定のスペース（以下、「作業スペース」という。）が形成されて便宜となる。例えば、この作業スペースであらかじめ所定長（２スパン分など）のベルト用フレームを組み立てておけば、テールピース台車１００が切羽側に移動する際に極めて円滑に段取り替えを実施することができる。

ベルト軸直角方向に配置されたリターンローラー１２０の長さをテールユニット１１０の可動距離と同等（あるいはそれ以上）にするには、２以上の分割リターンローラーによってリターンローラー１２０を構成することもできる。例えば図１０（ｂ）では、ベルト軸直角方向に並んで配置された２つの分割リターンローラー（左分割リターンローラー１２０Ｌと右分割リターンローラー１２０Ｒ）によって、リターンローラー１２０が構成されている。そして、左分割リターンローラー１２０Ｌのベルト軸直角方向の長さと、右分割リターンローラー１２０Ｒのベルト軸直角方向の長さを合わせると、可動距離と同等（あるいはそれ以上）となっている。なお、リターンローラー１２０のベルト軸直角方向の長さを可動距離と同等（あるいはそれ以上）とするため、それぞれの分割リターンローラー（左分割リターンローラー１２０Ｌや右分割リターンローラー１２０Ｒ）はベルトＢＴの幅以上（あるいは同等）の長さで設計するとよい。

３．ズリ搬送方法
続いて、本願発明のズリ搬送方法ついて説明する。なお、本願発明のズリ搬送方法は、ここまで説明したテールピース台車１００を用いてズリを搬送する方法である。したがって、テールピース台車１００について説明した内容と重複する説明は避け、本願発明のズリ搬送方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「２．テールピース台車」で説明したものと同様である。

図１１は、本願発明のズリ搬送方法の主な工程の流れを示すフロー図である。なお便宜上ここでは、テールピース台車１００を右側のトンネル壁面に接近するように配置する例で説明する。本願発明のテールピース台車１００を用いてズリを搬送するにあたっては、まずテールピース台車１００をあらかじめ計画された方（つまり、右側）のトンネル壁面に接近するように配置する（図１１のＳｔｅｐ２０１）。

テールピース台車１００を計画どおり配置すると、テールピース台車１００の側面に作業ステージ１７０を取り付ける（図１１のＳｔｅｐ２０２）。このときテールピース台車１００の側面のうち、トンネル壁面側とは異なる方（この場合は左側）の側面に作業ステージ１７０を取り付ける。

テールピース台車１００の側面に作業ステージ１７０を取り付けると、次はベルトＢＴの位置を調整する（図１１のＳｔｅｐ２０３）。具体的には、ユニット用レール１１０Ｒ上に載置されたテールユニット１１０をトンネル壁面に接近するように（つまり、右側に）スライド移動する。これにより、テールユニット１１０のテールプーリー１１１とベルトフレーム１１２に装着されたベルトＢＴも同様に移動し、その結果、ベルトＢＴは右側のトンネル壁面に接近するように配置される。このとき、リターンローラー１２０の長さが可動距離と同等（あるいはそれ以上）とされていることから、切羽行のベルトＢＴをリターンローラー１２０の上に載置した状態で（つまり、支持した状態で）、そのベルトＢＴをトンネル壁面に接近するように移動することができる。

さらにズリホッパー１３０も、ベルトＢＴの位置に合わせて移動する。例えばシュート１４０が略鉛直軸周りに回転可能な機構であるときは、シュート１４０を右回りに回転してズリの移送経路を変更する。一方、ズリホッパー１３０がベルト軸直角方向にスライド移動する機構であるときは、ホッパー用レール１３０Ｒ上で上に載置されたズリホッパー１３０をトンネル壁面に接近するように（つまり、右側に）スライド移動してズリの移送経路を変更する。

ここまでの一連の工程（Ｓｔｅｐ２０１～Ｓｔｅｐ２０３）が終わると、トンネル掘削を実施していく。そして、掘削作業の中で生じたズリをズリ積機械が切羽から移動式破砕機ＣＲまで運搬し、移動式破砕機ＣＲからテールピース台車１００のズリホッパー１３０（開口部）にズリが投入されていく（図１１のＳｔｅｐ２０４）。ズリホッパー１３０に投入されたズリは、シュート１４０を経由してベルトＢＴ上に移動し、ベルトＢＴ上に載せられたズリは坑口方面へ搬送される（図１１のＳｔｅｐ２０５）。

ある程度、切羽が前進すると、移動式破砕機ＣＲからテールピース台車１００を切羽側に移動させる（図１１のＳｔｅｐ２０６）と同時に、ベルトコンベヤＢＣを延伸する段取り替えを行う。具体的には、テールピース台車１００を所定長だけ前進させ、その移動した区間にアンカーを設置するとともに吊チェーンを取り付け、さらに「ズリ用フレームＦＬ」を追加する（図１１のＳｔｅｐ２０７）。例えば、図１２（ａ）の状態から図１２（ｂ）の状態になるまでテールピース台車１００が前進すると、その前進距離だけズリ用フレームＦＬが設置されていない区間が生ずる。そこで、図１２（ｃ）に示すように、ズリ用フレームＦＬを追加で設置するわけである。このとき、リターンローラー１２０の上方に作業スペースが形成されていれば、事前に所定長（２スパン分など）のズリ用フレームＦＬを組み立てておくことができ、段取り替えを極めて円滑に実施することができる。

本願発明のテールピース台車、及びズリ搬送方法は、鉄道トンネルや道路トンネルなど様々な用途のトンネル掘削に利用できるほか、採石場など岩盤を掘削して搬送するあらゆる状況で利用することができる。トンネル構造物という社会基盤（社会インフラストラクチャ）を効率的に構築することができることを考えると、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。

１００ 本願発明のテールピース台車
１１０ （テールピース台車の）テールユニット
１１１ （テールユニットの）テールプーリー
１１２ （テールユニットの）ベルトフレーム
１１０Ｃ （テールユニットの）ユニットケース
１１０Ｒ （テールピース台車の）ユニット用レール
１２０ （テールピース台車の）リターンローラー
１２０Ｌ （リターンローラーのうちの）左分割リターンローラー
１２０Ｐ （テールピース台車の）リターンローラー支柱
１２０Ｒ （リターンローラーのうちの）右分割リターンローラー
１３０ （テールピース台車の）ズリホッパー
１３０Ｒ （テールピース台車の）ホッパー用レール
１４０ （テールピース台車の）シュート
１５０ （テールピース台車の）自走用クローラル
１６０ （テールピース台車の）アウトリガー
１７０ （テールピース台車の）作業ステージ
１７０Ｔ （作業ステージのうちの）上段作業ステージ
１７０Ｂ （作業ステージのうちの）下段作業ステージ
ＢＣ （連続ベルトコンベヤシステムの）ベルトコンベヤ
ＢＴ （ベルトコンベヤの）ベルト
ＣＲ （連続ベルトコンベヤシステムの）移動式破砕機
ＦＬ （ベルトコンベヤの）ズリ用フレーム
ＨＰ （ベルトコンベヤの）ヘッドプーリー
ＳＴ （連続ベルトコンベヤシステムの）ベルトストレージ装置

Claims (6)

1. トンネル掘削によって生じたズリをベルトコンベヤによって坑口方面に搬送する際に用いられるテールピース台車であって、
   作業者を配置することができる作業ステージを、備え、
   前記作業ステージは、一方の側面に着脱可能に取り付けられるとともに、他方の側面にも着脱可能に取り付けられる、
   ことを特徴とするテールピース台車。
2. ズリが投入される開口部と、ズリを排出する排出口と、を有するズリホッパーと、
   前記ズリホッパーに投入されたズリを、前記排出口から前記ベルトコンベヤのベルトの上に移送するシュートと、
   前記ベルトコンベヤの切羽側端部を構成するテールユニットと、
   前記ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたユニット用レールと、をさらに備え、
   前記テールユニットは、前記ベルトコンベヤのテールプーリーとフレームを含んで構成され、
   前記テールユニットは、前記ユニット用レールの上に配置されるとともに、該ユニット用レールの軸方向に移動可能であり、
   前記シュートは、鉛直又は略鉛直軸周りに回転可能であって、前記排出口から前記ベルトまでのズリの移送経路を変更し得る、
   ことを特徴とする請求項１記載のテールピース台車。
3. ズリが投入される開口部と、ズリを排出する排出口と、を有するズリホッパーと、
   前記ベルトコンベヤの切羽側端部を構成するテールユニットと、
   前記ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたホッパー用レールと、
   前記ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたユニット用レールと、をさらに備え、
   前記テールユニットは、前記ベルトコンベヤのテールプーリーとフレームを含んで構成され、
   前記テールユニットは、前記ユニット用レールの上に配置されるとともに、該ユニット用レールの軸方向に移動可能であり、
   前記ズリホッパーは、前記ホッパー用レールの上に配置されるとともに、該ホッパー用レールの軸方向に移動可能である、
   ことを特徴とする請求項１記載のテールピース台車。
4. トンネル掘削によって生じたズリを、テールピース台車とベルトコンベヤによって坑口方面に送り出す方法であって、
   前記テールピース台車は、開口部と排出口を具備するズリホッパーと、作業者を配置することができる作業ステージと、を有し、
   前記作業ステージは、前記テールピース台車の一方の側面に着脱可能に取り付けられるとともに、他方の側面にも着脱可能に取り付けられ、
   前記テールピース台車を、トンネル壁面に接近するように配置する機械配置工程と、
   前記テールピース台車の側面のうちトンネル壁面側とは異なる方の側面に、前記作業ステージを取り付けるステージ設置工程と、
   前記ズリホッパーにズリを投入するズリ投入工程と、を備え、
   前記ズリ投入工程では、前記開口部から投入されたズリが前記排出口から排出されて前記ベルトコンベヤのベルトの上に移送され、移送されたズリを前記ベルトコンベヤによって坑口方面に搬送される、
   ことを特徴とするズリ搬送方法。
5. 前記テールピース台車は、前記ズリホッパーに投入されたズリを前記排出口から前記ベルトの上に移送するシュートと、前記ベルトコンベヤの切羽側端部を構成するテールユニットと、該ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたユニット用レールと、をさらに有し、
   前記テールユニットは、前記ベルトコンベヤのテールプーリーとフレームを含んで構成され、
   前記テールユニットは、前記ユニット用レールの上に配置されるとともに、該ユニット用レールの軸方向に移動可能であり、
   前記シュートは、鉛直又は略鉛直軸周りに回転可能であって、前記排出口から前記ベルトまでのズリの移送経路を変更可能であり、
   前記ズリ投入工程の前に行われるベルト調整工程を、さらに備え、
   前記ベルト調整工程では、トンネル壁面に接近するように前記テールユニットを移動することによって、該テールユニットの前記テールプーリーと前記フレームに装着された前記ベルトをトンネル壁面に接近するように配置し、さらに前記シュートを通過したズリが該ベルトの上に移送されるように該シュートを回転する、
   ことを特徴とする請求項４記載のズリ搬送方法。
6. 前記テールピース台車は、前記ベルトコンベヤの切羽側端部を構成するテールユニットと、該ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたユニット用レールと、前記ベルトコンベヤの軸方向に対して直角又は略直角方向に配置されたホッパー用レールと、をさらに有し、
   前記テールユニットは、前記ベルトコンベヤのテールプーリーとフレームを含んで構成され、
   前記テールユニットは、前記ユニット用レールの上に配置されるとともに、該ユニット用レールの軸方向に移動可能であり、
   前記ズリホッパーは、前記ホッパー用レールの上に配置されるとともに、該ホッパー用レールの軸方向に移動可能であり、
   前記ズリ投入工程の前に行われるベルト調整工程を、さらに備え、
   前記ベルト調整工程では、トンネル壁面に接近するように前記テールユニットを移動することによって、該テールユニットの前記テールプーリーと前記フレームに装着された前記ベルトをトンネル壁面に接近するように配置し、さらに前記排出口から排出されたズリが該ベルトの上に移送されるように前記ズリホッパーを移動する、
   ことを特徴とする請求項４記載のズリ搬送方法。

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