坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法
【課題】地山の崩落を確実に防止して、坑道のコンクリートの撤去、埋め戻し材の供給及び締め固めを効率よく行なうことが可能な坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法を提供する。
【解決手段】坑道２の地山面Ｇ１を被覆したコンクリート製の支保工４をはつり除去するはつり装置１６と、坑道２内に埋め戻し材３を供給する埋め戻し材供給装置１５と、はつり装置１６及び埋め戻し材供給装置１５を覆って保護するプロテクター１０と、坑道２内を、埋め戻し材３を供給する空間１１とプロテクター１０側の空間１２とに区画する支圧板１３と、プロテクター１０と支圧板１３を坑道２の軸線Ｏ１方向に相対移動させる推進機構１４とを備え、プロテクター１０には、膨縮自在なマット型ジャッキ２４が具備されており、マット型ジャッキ２４の膨張圧によってはつり装置１６で露出させた地山面Ｇ１を押圧し地山Ｇを支持する。
【解決手段】坑道２の地山面Ｇ１を被覆したコンクリート製の支保工４をはつり除去するはつり装置１６と、坑道２内に埋め戻し材３を供給する埋め戻し材供給装置１５と、はつり装置１６及び埋め戻し材供給装置１５を覆って保護するプロテクター１０と、坑道２内を、埋め戻し材３を供給する空間１１とプロテクター１０側の空間１２とに区画する支圧板１３と、プロテクター１０と支圧板１３を坑道２の軸線Ｏ１方向に相対移動させる推進機構１４とを備え、プロテクター１０には、膨縮自在なマット型ジャッキ２４が具備されており、マット型ジャッキ２４の膨張圧によってはつり装置１６で露出させた地山面Ｇ１を押圧し地山Ｇを支持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放射性廃棄物などの廃棄物を埋設処分する廃棄物埋設処分施設の坑道を、埋め戻し材を用いて埋め戻して閉鎖するための坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば地下３００ｍを超える地下深部に高レベルの放射性廃棄物を埋設処分することが検討されている。この際、放射性廃棄物は、例えばガラスと混ぜて固化され、このガラス固化体を炭素鋼などからなるオーバーパックで密閉して廃棄体を形成した状態で処分される。そして、この廃棄体が、図４及び図５に示すように、地下深部の硬質岩や堆積軟岩（軟質岩）の比較的安定した地山Ｇ内に、略環状に繋がる主要坑道１と、この主要坑道１と繋がるように形成した処分坑道（坑道）や処分孔（以下、処分坑道２という）からなる廃棄物埋設処分施設Ａを構築し、この廃棄物埋設処分施設Ａの処分坑道２内に処分される（例えば、特許文献１参照）。また、廃棄体を処分する処分坑道２は、例えば、硬質岩の地山Ｇ内に形成される場合、地山Ｇを掘削した後に厚さ５ｃｍ程度の覆工と、厚さ１５ｃｍ程度のインバートが吹付けコンクリートまたはコンクリートによって形成され、軟質岩の地山Ｇ内に形成される場合には、これら覆工とインバートを厚さ５０ｃｍで重厚に形成して、地山Ｇを安定させることにより処分坑道２内への地山崩落や押出しを防止するようにしている。
【０００３】
また、廃棄体を処分した処分坑道２をそのままにしておくと、処分坑道２の周辺地山Ｇの緩みの拡大や地下水の卓越した水みちが形成されるおそれがあり、処分施設Ａ全体としてのバリア性能を低下させるおそれがある。このため、地山Ｇと同等以上の低透水性の材料（埋め戻し材３）で処分坑道２を埋め戻すことが考えられている。そして、この種の埋め戻し材３には、膨潤性や放射性物質の吸着性に優れるベントナイトやベントナイト混合材（ベントナイト系粘土材）が用いられ、地山Ｇから処分坑道２に浸入した地下水が接触するとともに膨潤して地山Ｇを押圧することによってさらなる地下水の浸入を防止したり、膨潤に伴い埋め戻し材３の透水係数が低下することで地下水の浸透を防止する。これにより、放射性廃棄物を確実に外部の自然環境から隔離して処分することが可能になる。
【０００４】
一方、吹付けコンクリートで形成される覆工やインバート（支保工）に地下水が接触した場合には、セメントからＣａ（カルシウム）や高アルカリ成分が地下水に溶出し、処分坑道２の周辺が高アルカリ環境になる可能性がある。このように処分坑道２が高アルカリ環境になった場合には、特にＣａイオンによって埋め戻し材３が劣化するおそれが生じる。すなわち、埋め戻し材３のベントナイト系粘土材には、その膨潤性に優れるという点でＮａ（ナトリウム）型ベントナイトが多用されるが、このＮａ型ベントナイトは、Ｃａイオンと接触するとＮａとＣａのイオン交換がなされ、膨潤性に劣るＣａ型ベントナイトに変質してしまう。このようにベントナイトが変質した場合には、埋め戻し材３の膨潤性が乏しくなり地下水の遮蔽能力ひいては放射性物質の遮蔽能力の低下を招くおそれが生じる。
【０００５】
このため、処分坑道２に廃棄体を搬送定置して、埋め戻し材３による埋め戻しを行なう前段で、支保工を撤去し、コンクリートに起因した埋め戻し材３の劣化を防止することが検討されている。そして、このように支保工を撤去するための装置として、例えば特許文献２に開示されるような、処分坑道２の径方向内側から外側に回転カッタを送り出し、この回転カッタを軸芯回りに回転させながらコンクリート表面に所定の押圧力で当接させてコンクリートをはつり取るはつり装置を適用することが検討されている。
【特許文献１】特開２００３−２１５２９７号公報
【特許文献２】特開２０００−３８８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の専用機械であるはつり機（はつり装置）を用いて支保工の撤去を行う場合には、処分坑道の一部に廃棄体を搬送定置してこの部分の支保工を撤去した後に、専用機械である埋め戻し材投入機（埋め戻し材供給装置）で埋め戻し材を投入（供給）し、さらに締め固め機でこれを締め固める一連の作業を行なうことになる。このため、この一連の作業を繰り返して処分坑道全体を埋め戻す際に、各専用機械をそれぞれの作業毎に入れ替える必要が生じて作業効率が著しく低下するという問題があった。
【０００７】
また、はつり機によって、支保工に加え坑道構築時に生じた坑道周辺の地山の緩み領域（劣化地山）を撤去することが確実に廃棄物を遮蔽する上で望ましく、このように劣化地山をはつり機で撤去した場合にも、特に軟質岩の地山内に形成された処分坑道では、地山の緩み領域が進展しやすく劣化地山が残存するおそれがある。このため、支保工を撤去してから埋め戻し材を投入しこれを締め固めるまでの間、露出した地山を支持することが安全性を確保するために必要になる。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑み、地山の崩落を確実に防止して、坑道のコンクリートの撤去、埋め戻し材の供給及び締め固めを効率よく行なうことが可能な坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の坑道閉鎖装置は、廃棄物を処分した坑道を埋め戻すための坑道閉鎖装置であって、前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置と、前記坑道内に埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置と、前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターと、前記坑道を、前記埋め戻し材を供給する側の空間と前記プロテクターが配置される側の空間とに区画するとともに前記両空間を連通させる窓部を備えた支圧板と、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とを備え、前記プロテクターには、膨縮自在なマット型ジャッキが具備されており、該マット型ジャッキの膨張圧によって前記はつり装置で露出させた地山面を押圧し地山を支持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の坑道閉鎖方法は、廃棄物を処分した坑道内に埋め戻し材を供給するとともに締め固めて前記坑道を埋め戻す坑道閉鎖方法であって、前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置、及び前記坑道内の支圧板で区画した空間に前記埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターに、前記はつり装置で露出させた前記地山面を押圧して地山を支持する膨縮自在なマット型ジャッキと、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とが設けられ、前記マット型ジャッキを膨張させて前記はつり装置で露出させた地山を支持した状態で、他の部分の前記コンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するとともに前記空間に前記埋め戻し材を供給し、前記マット型ジャッキを収縮させて前記地山の支持状態を解除するとともに、前記推進機構の駆動により前記空間に供給した前記埋め戻し材を前記支圧板で押圧して締め固め、前記支圧板で締め固めた埋め戻し材で反力を確保しながら前記プロテクターを前記坑道の軸線方向前方に推進させることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明においては、はつり装置によって、コンクリート製の覆工及びインバート（支保工）をはつり除去して地山面を露出させることができ、また、坑道構築時に緩みを生じた（劣化した）坑道周辺の地山をもはつり除去することができる。そして、埋め戻し材供給装置から支圧板で区画した空間内に埋め戻し材を投入した段階で、推進機構の駆動により支圧板を移動させ、この支圧板で、投入した埋め戻し材に押圧力を付加しつつこれを締め固めることができる。また、埋め戻し材が所定の状態に締め固められて、締め固めた埋め戻し材で支圧板が支持された後に、さらに推進機構を駆動することにより、今度は、締め固めた埋め戻し材で反力を確保してプロテクターを坑道の軸線方向前方側に推進（移動）させることができる。そして、支圧板がプロテクターに近づくように推進機構を駆動することによって、締め固めた埋め戻し材と支圧板との間に新たに埋め戻し材を投入する空間を画成することができる。これにより、上記操作を繰り返し行なってゆくことで、従来のように専用機械を作業毎に入れ替えることなく坑道を閉鎖することが可能になり、大幅に作業効率を向上させることが可能になる。
【００１３】
また、このように支保工の撤去及び埋め戻し材の投入と締め固めを行なう際に、はつり装置及び埋め戻し材供給装置がプロテクターに覆われて保護され、且つこのプロテクターに具備したマット型ジャッキによって露出した地山が支持されているため、十分に安全性を確保した状態で作業を行なうことが可能になる。
【００１４】
さらに、例えば軟質岩の地山内に坑道が形成されているような場合には、マット型ジャッキの押圧力によって、坑道構築時に生じた坑道周辺の地山の緩み領域（劣化地山）を締め固めることも可能になり、さらなる安全性の向上を図ることが可能になるとともに、長期にわたり安定した状態で確実に廃棄物を処分することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の坑道閉鎖装置においては、前記プロテクターが、前記坑道の底部側の前記軸線直交方向両側端側にそれぞれ配設される一対の支柱支持部材と、前記坑道の側部及び上部の地山面に沿う馬蹄形状に形成され、両下端のそれぞれを前記一対の支柱支持部材のそれぞれに接続して設けられた支柱部材と、該支柱部材の前記地山面側の端部に接続して支持され、前記支柱部材の内側に配置した前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆うように設けられた内側被覆板と、該内側被覆板上に敷設された前記マット型ジャッキと、該マット型ジャッキを覆って保護する外側被覆板とを備えることが望ましい。
【００１６】
この発明においては、マット型ジャッキを膨張させて地山を支持する際に、マット型ジャッキで押圧した地山からの反力を、内側被覆板を介して支柱部材で確実に支持することができ、確実に地山にマット型ジャッキの押圧力（膨張圧）を作用させてこれを支持することができる。また、このとき、マット型ジャッキを覆う外側被覆板を、マット型ジャッキの膨張とともに地山面に当接させて、すなわちマット型ジャッキを直接地山面に接触させず外側被覆板を介して押圧力を地山に作用させることができ、マット型ジャッキに破損などが生じることを防止できる。さらに、このように外側被覆板を介することによって、坑道の側部及び上部の地山面に広範囲にわたって押圧力を作用させることができ、確実に地山を支持することができる。
【００１７】
さらに、本発明の坑道閉鎖装置においては、前記一対の支柱支持部材に繋がり前記坑道の底部側の地山面に沿うように設けられたインバート部材を備えることがより望ましい。
【００１８】
この発明においては、坑道の側部及び上部の地山をマット型ジャッキで支持した際に、インバート部材を坑道の底部の地山面に押圧させて反力を確保することができる。そして、このようにインバート部材が地山を押圧することで、特に軟質岩の地山内に坑道が形成されている場合においても、坑道底部に盤ぶくれなどの地山変位が生じることを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法によれば、コンクリート製の支保工をはつり除去しつつ埋め戻し材の投入及び締め固めを、安全性を確保した状態で行なうことができ、大幅に作業効率を向上させることが可能になる。また、長期にわたり安定した状態で廃棄物を処分することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法について説明する。本実施形態は、例えば図４及び図５に示した高レベルの放射性廃棄物を地下深部に埋設処分するための廃棄物埋設処分施設Ａが備える処分坑道（坑道）２を埋め戻し材３で埋め戻すための坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法に関するものである。ここで、本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法は、特に軟質岩の地山Ｇ内に形成された処分坑道２の閉鎖を好適に行なうことが可能なものである。このため、本実施形態の処分坑道２は、軟質岩の地山Ｇ内に断面略円形状に形成され、図１に示すように、吹き付けコンクリート（コンクリート）によって形成した厚さ５０ｃｍ程度の覆工とインバート（支保工）を備えて構築されているものとする。
【００２１】
本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂは、図１に示すように、処分坑道２の周方向の地山面（内面）Ｇ１に沿うように形成した断面略円形状のプロテクター１０と、処分坑道２の内空を、埋め戻し材３を供給する側の空間１１とプロテクター１０が配置される側の空間１２とに区画する略平板状の支圧板１３と、プロテクター１０と支圧板１３に接続され、処分坑道２の軸線Ｏ１方向に伸縮してプロテクター１０と支圧板１３を軸線Ｏ１方向に相対移動させる推進機構１４と、プロテクター１０の内側に配置された埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６とを備えて構成されている。
【００２２】
プロテクター１０は、図１から図３に示すように、処分坑道２の底部Ｇ２側の軸線Ｏ１直交方向両側端側にそれぞれ配置されて軸線Ｏ１方向に延設した一対の支柱支持部材２０と、円弧状に形成され、一対の支柱支持部材２０に繋がり処分坑道２の底面（底部Ｇ２側の地山面Ｇ１）に沿うように設けられた例えば厚肉鋼板からなるインバート部材２１と、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の地山面Ｇ１に沿うように馬蹄形状に形成され、両下端がそれぞれ一対の支柱支持部材２０のそれぞれに接続し且つ軸線Ｏ１方向に間隔をあけて設けられた複数の支柱部材２２と、複数の支柱部材２２の地山面Ｇ１側の端部に接続して支持され、複数の支柱部材２２を覆うように設けられた円弧板状の内側被覆板２３と、内側被覆板２３に下端を繋げて内側被覆板２３上に敷設された複数の膨縮自在なマット型ジャッキ２４と、複数のマット型ジャッキ２４の上端が繋がり、これら複数のマット型ジャッキ２４を覆って保護する外側被覆板２５とを備えて構成されている。
【００２３】
複数のマット型ジャッキ２４は、それぞれ例えばコンプレッサーやポンプなどの図示せぬ圧力流体供給源（駆動源）に繋げられている。そして、圧力流体供給源から空気、水あるいは油などの圧力流体が供給されると、処分坑道２の周方向外側に向けて膨張し、すなわち側部Ｇ３や上部Ｇ４の地山面Ｇ１に向けて膨張し、例えば６ｍｍ程度の鋼板からなる外側被覆板２５を介して地山Ｇに押圧力を作用させる。また、このとき、押圧力の反力が例えば鋼板からなる内側被覆板２３を介して複数の支柱部材２２やインバート部材２１で支持される。
【００２４】
一方、支圧板１３は、図１及び図３に示すように、処分坑道２の内空断面よりも僅かに小さな面積を備えて形成されており、処分坑道２の軸線Ｏ１に直交して設けられている。また、この支圧板１３は、プロテクター１０の後端と対向配置されており、プロテクター１０と支圧板１３の間に介装した推進機構１４で支持されている。さらに、この支圧板１３には、矩形状に開口する窓部１３ａが設けられており、この窓部１３ａは、支圧板１３の背面１３ｂに沿って水平方向に進退可能な図示せぬ扉部材によって開閉される。これにより、支圧板１３で区画した埋め戻し材３を供給する側の空間１１とプロテクター１０が配置される側の空間１２とがこの窓部１３ａを介して連通可能とされている。
【００２５】
推進機構１４は、例えばスライドジャッキ（水平ジャッキ）であり、一端がプロテクター１０側を向く支圧板１３の前面１３ｃに繋がり、他端がプロテクター１０の後端側に接続して設けられている。また、推進機構１４は、その伸縮方向を処分坑道２の軸線Ｏ１と平行に配した状態で、プロテクター１０の後端側の支柱部材（一対の支柱支持部材２０の軸線Ｏ１方向後端側に設けられた支柱部材）２２に接続して設けられている。さらに、このような推進機構１４は、後端側の支柱部材２２の延設方向に沿い、所定の間隔をあけて複数配置されている。そして、このような複数の推進機構１４は、同期した駆動により軸線Ｏ１方向にそれぞれ伸縮し、プロテクター１０と支圧板１３との処分坑道２の軸線Ｏ１方向の間隔を大小変化させる。すなわち、推進機構１４は、その駆動によってプロテクター１０と支圧板１３を、処分坑道２の軸線Ｏ１方向に近づけたり、遠ざけたり相対移動させる。
【００２６】
本実施形態の埋め戻し材供給装置１５は、図１に示すように、埋め戻し材３を貯留するタンクなどを備え自走可能に構成した車体部１５ａと、車体部１５ａの前方側に設けられた多関節アーム１５ｂと、多関節アーム１５ｂの先端に支持され、タンクから圧送した埋め戻し材３を噴出するノズル部１５ｃとを備えて構成されている。そして、この埋め戻し材供給装置１５は、プロテクター１０の後端側に配置されるとともに、多関節アーム１５ｂを備えた前方側を支圧板１３側（処分坑道２の軸線Ｏ１方向後方側）に向けて配置されている。また、このとき、埋め戻し材供給装置１５は、プロテクター１０のインバート部材２１上に配置されて（支柱部材２２の内側に配置されて）、このプロテクター１０の支柱部材２２や内側被覆板２３に覆われている。
【００２７】
一方、はつり装置１６は、自走可能に構成した車体部１６ａと、この車体部１６ａに支持され、前方に突出するように設けられたビーム部１６ｂとから構成されている。また、ビーム部１６ｂは、後端側が車体部１６ａの前方側に支持されて車体部１６ａの前方に延出しており、その先端に回転カッタ１６ｃが具備されている。さらに、ビーム部１６ｂは、車体部１６ａに支持された後端側を回転中心として、処分坑道２の内周（地山面Ｇ１）に沿って回動可能に設けられ、且つ先端に具備された回転カッタ１６ｃを中心軸回りに回転させるとともに中心軸方向に伸縮自在とされて回転カッタ１６ｃを中心軸方向前方に送り出せるように構成されている。なお、回転カッタ１６ｃは、円錐台状に形成されており、その外面に例えば外側に突出する図示せぬ複数の切刃が設けられている。
【００２８】
そして、上記のように構成したはつり装置１６は、プロテクター１０の先端側に配置され、且つビーム部１６ｂを備えた前方側を処分坑道２の軸線Ｏ１方向前方側に向けて配置されている。また、このとき、はつり装置１６は、ビーム部１６ｂの先端側、すなわち回転カッタ１６ｃがプロテクター１０の先端から軸線Ｏ１方向前方に配されるように設置されている。これにより、はつり装置１６は、埋め戻し材供給装置１５と同様、プロテクター１０のインバート部材２１上に配置されて（支柱部材２２の内側に配置されて）、このプロテクター１０の支柱部材２２や内側被覆板２３に覆われている。
【００２９】
ついで、上記の構成からなる坑道閉鎖装置Ｂを用いて処分坑道２を閉鎖する方法について説明し、本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂ及び坑道閉鎖方法の作用及び効果について説明する。
【００３０】
本実施形態では、推進機構１４をプロテクター１０と支圧板１３の間隔が最小となるように縮めた状態で、且つ、外側被覆板２５が処分坑道２の周方向内側に退避して地山面Ｇ１に当接されないように（すなわち外側被覆板２５が内側被覆板２３や支柱部材２２側に配置されるように）マット型ジャッキ２４を収縮させた状態で、処分坑道２内に坑道閉鎖装置Ｂを設置する。
【００３１】
ついで、図１及び図２に示すように、圧力流体供給源から圧力流体を供給してマット型ジャッキ２４を膨張させ、露出した地山面Ｇ１に外側被覆板２５を当接させるとともにこの外側被覆板２５を介してマット型ジャッキ２４から押圧力を地山Ｇに作用させる。そして、露出した地山Ｇのうち、側部Ｇ３側及び上部Ｇ４側の地山Ｇがマット型ジャッキ２４で押圧されて支持される。また、マット型ジャッキ２４の押圧力の反力及びプロテクター１０の自重によって底部Ｇ２側の地山Ｇがインバート部材２１で押圧される。これにより、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の露出した地山Ｇは、マット型ジャッキ２４の押圧力によって崩落することがなく、また、処分坑道２の底部Ｇ２の露出した地山Ｇは、インバート部材２１からの押圧力によって盤ぶくれなどの地山変位が防止され、プロテクター１０の内側に配置した埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６が安全な状態で保護される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、外側被覆板２５が例えば６ｍｍ程度の鋼板であるため、マット型ジャッキ２４が膨張して地山Ｇに当接するとともに、露出した地山Ｇの凹凸に応じて外側被覆板２５が変形する。これにより、外側被覆板２５が凹凸の地山面Ｇに広範囲に当接することになり、複数のマット型ジャッキ２４の押圧力がプロテクター１０の周囲に位置する地山Ｇ全体に確実に作用する。そして、本実施形態のように地山Ｇが軟質岩である場合には、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山（劣化地山）がこのマット型ジャッキ２４の押圧力によって締め固められるため、地山安定性の向上が図られ、この点からも露出した地山Ｇが崩落することを未然に防いでいる。よって、プロテクター１０の内側に配置された埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６が確実に安全な状態で保護される。
【００３３】
ついで、このようにプロテクター１０で露出した地山Ｇを支持した段階で、図１に示すように、支圧板１３の扉部材を退避させて窓部１３ａを開口させる。そして、埋め戻し材供給装置１５の多関節アーム１５ｂを伸ばし、この窓部１３ａから支圧板１３よりも後方側の空間１１内にノズル部１５ｃを挿入する。このようにノズル部１５ｃを挿入した段階で、埋め戻し材供給装置１５から空間１１内に埋め戻し材３を吹き付けて投入（供給）し、埋め戻し材３でこの空間１１が満たされた段階で支圧板１３の窓部１６ａを扉部材で閉じる。
【００３４】
一方、本実施形態では、埋め戻し材供給装置１５で埋め戻し材３の投入を行なっている間（同時）に、はつり装置１６によって、プロテクター１０の先端から軸線Ｏ１方向前方に位置するコンクリート（他の部分の支保工４）をはつり取って除去する。このはつり作業では、はじめに、ビーム部１６ｂを後端中心に回転し、回転カッタ１６ｃを支保工４の表面近傍に位置させ、回転カッタ１６ｃを中心軸回りに回転させながら支保工４の表面に所定の押圧力で当接させる。さらに、ビーム部１６ｂを処分坑道２の内周に沿って回動させてゆき、処分坑道２の全周に亘る支保工４をはつり除去する。また、ビーム部１６ｂの先端を伸長して回転カッタ１６ｃを前方に送り出すことで、軸線Ｏ１方向の所定区間の支保工４を除去してゆく。
【００３５】
本実施形態では、このように埋め戻し材３の投入や支保工４の除去を行う際に、埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６がプロテクター１０内に配置され、且つこのプロテクター１０のマット型ジャッキ２４及びインバート部材２１によって地山Ｇの崩落や変位が防止されているため、安全性を確保した状態で各作業が行なわれる。
【００３６】
そして、上記のように埋め戻し材３の投入及び所定区間の支保工４の除去を終え、はつり取ったコンクリート片を搬送撤去した段階で、マット型ジャッキ２４を収縮させて外側被覆板２５を坑道内側に戻し、地山Ｇへの押圧状態（地山Ｇの支持状態）を解除する。ついで、推進機構１４を伸長するように駆動、すなわちプロテクター１０と支圧板１３の間隔を大きくするように駆動する。このとき、支圧板１３の背面１３ｂ側に投入した埋め戻し材３は、投入時に締め固められていないため、推進機構１４を伸長した際には、はじめに、支圧板１３が処分坑道２の後方側に移動し、この支圧板１３によって埋め戻し材３が押圧される。これにより、投入した埋め戻し材３が徐々に締め固められてゆく。そして、埋め戻し材３の締め固めが進行して支圧板１３の移動が止まった段階で、埋め戻し材３は、所定の締め固め度をもって締め固められる。このように支圧板１３が止まって埋め戻し材３で支持された状態で、さらに推進機構１４を伸長させると、今度は、締め固めた埋め戻し材３で反力が確保され、支柱支持部材２０が処分坑道２の底部Ｇ２上を滑動し、プロテクター１０が処分坑道２の軸線Ｏ１方向前方に向けて推進する。そして、予め支保工４をはつり取った所定区間の地山面Ｇ１を覆うようにプロテクター１０を推進させるとともに、埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６を所定位置に配置する。
【００３７】
ついで、推進機構１４を元に戻すように（縮めるように）駆動して、支圧板１３をプロテクター１０に近づくように移動させる。これにより、締め固められた埋め戻し材３と支圧板１３の背面１３ｂとの間に新たな空間１１が画成されてゆき、推進機構１４が完全に縮まりプロテクター１０と支圧板１３の間隔が最小になった段階で所定厚（軸線Ｏ１方向の厚さ）の空間１１が形成される。そして、再度、上記と同様にマット型ジャッキ２４を膨張させてプロテクター１０の外側被覆板２５を新たに露出させた地山Ｇに当接させつつ押圧力を地山Ｇに作用させて支持させる。ついで、新たに形成した空間１１内に埋め戻し材３を投入し、且つ前方側の支保工４を除去し、新たに投入した埋め戻し材３を締め固めつつプロテクター１０を推進させる。このように、繰り返し上記の操作を行なってゆくことで、埋め戻し材３で処分坑道２が閉塞（閉鎖）されてゆく。
【００３８】
したがって、本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂ及び坑道閉鎖方法によれば、コンクリート製の支保工４をはつり除去しつつ埋め戻し材３の供給及び締め固めを行なうことができ、上記の操作を繰り返し行なうことで、従来のようにそれぞれの作業を行なうための専用機械を作業毎に入れ替えることなく、効率的に処分坑道２を閉鎖することが可能になる。そして、このように廃棄物を処分した処分坑道２を閉鎖することで、埋め戻し材３がコンクリートに起因した劣化を生じることがなく、長期にわたり安定した状態で廃棄物を処分することが可能になる。
【００３９】
また、プロテクター１０のマット型ジャッキ２４及びインバート部材２１によって、露出した地山Ｇを確実に支持することができるため、処分坑道２を軟質岩の地山Ｇ内に形成した場合においても安全性を確保して作業を行なうことができる。さらに、このとき、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山をマット型ジャッキ２４の押圧力によって締め固めることが可能であるため、この点からも作業時の安全性を確保することができるとともに、処分坑道２を閉鎖した後の廃棄物を長期にわたり安定した状態で処分することができる。
【００４０】
さらに、マット型ジャッキ２４を覆う外側被覆板２５を、マット型ジャッキ２４の膨張とともに地山面Ｇ１に当接させて、すなわちマット型ジャッキ２４を直接地山面Ｇ１に接触させずに外側被覆板２５を介して押圧力を地山Ｇに作用させることができる。これにより、マット型ジャッキ２４に破損などが生じることを防止できる。さらに、このように外側被覆板２５を介することによって、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の地山面Ｇ１に広範囲にわたって押圧力を作用させることができ、確実に地山を支持することができる。
【００４１】
以上、本発明に係る坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、軟質岩の地山Ｇに形成された処分坑道２を閉鎖するものとして説明を行なったが、本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法は、硬質岩や中硬質岩の地山Ｇに形成された処分坑道２に適用されてもよい。また、本実施形態のような軟質岩の地山Ｇに形成した処分坑道２を含め、硬質岩や中硬質岩の地山Ｇに形成した処分坑道２の閉鎖に適用する際に、処分坑道２の底部Ｇ２側に盤ぶくれなどの地山変位が生じるおそれがない場合には、プロテクター１０にインバート部材２１が具備されなくてもよい。さらに、これに関連して、処分坑道２の側部Ｇ３側の地山Ｇに崩落の危険性がない場合には、埋め戻し材供給装置１５やはつり装置１６の上方側のみを覆うように内側被覆板２３を形成し、マット型ジャッキ２４を上部Ｇ４側のみに設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、埋め戻し材供給装置１５で埋め戻し材３の投入を行なっている間に、はつり装置１６でプロテクター１０の前方側の支保工４をはつり除去するものとしたが、埋め戻し材３を投入する前段もしくは埋め戻し材３を投入した後段でプロテクター１０の前方側の支保工４をはつり除去するようにしてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態では、はつり装置１６でコンクリート製の支保工４のみをはつり除去するように説明を行なったが、このはつり作業時に、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山（劣化地山）を同時にはつって除去するようにしてもよく、このように劣化地山を無くすことで地山Ｇの安定性をさらに向上させることができる。一方で、劣化地山をはつり除去した際に、緩み領域が僅かながら地山Ｇの深部側に進展することも考えられる。しかしながら、本実施形態のようにマット型ジャッキ２４の押圧力でこの地山Ｇを支持するため、安全性を確保して作業を行なうことが可能であり、また、このとき進展した緩み領域をマット型ジャッキ２４の押圧力で締め固めることが可能であるため、この点からも安全性を確保して作業を行なうことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、放射性廃棄物を処分する廃棄物埋設処分施設Ａの処分坑道２を埋め戻すものとしたが、他の廃棄物を処分する坑道の埋め戻しに、本発明に係る坑道閉鎖装置及びこれを用いた坑道閉鎖方法が適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置を坑道に配置した状態を示す側断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置を示す斜視図である。
【図４】廃棄物埋設処分施設を示す斜視図である。
【図５】図４の廃棄物埋設処分施設の主要坑道及び処分坑道を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 主要坑道
２ 処分坑道（坑道）
３ 埋め戻し材
４ 支保工（コンクリート）
１０ プロテクター
１１ 埋め戻し材を供給する側の空間
１２ プロテクターが配置される側の空間
１３ 支圧板
１３ａ 窓部
１４ 推進機構（水平ジャッキ）
１５ 埋め戻し材供給装置
１６ はつり装置
２０ 支柱支持部材
２１ インバート部材
２２ 支柱部材
２３ 内側被覆板
２４ マット型ジャッキ
２５ 外側被覆板
Ａ 廃棄物埋設処分施設
Ｂ 坑道閉鎖装置
Ｇ 地山
Ｇ１ 地山面
Ｇ２ 底部
Ｇ３ 側部
Ｇ４ 上部
Ｏ１ 処分坑道の軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば放射性廃棄物などの廃棄物を埋設処分する廃棄物埋設処分施設の坑道を、埋め戻し材を用いて埋め戻して閉鎖するための坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば地下３００ｍを超える地下深部に高レベルの放射性廃棄物を埋設処分することが検討されている。この際、放射性廃棄物は、例えばガラスと混ぜて固化され、このガラス固化体を炭素鋼などからなるオーバーパックで密閉して廃棄体を形成した状態で処分される。そして、この廃棄体が、図４及び図５に示すように、地下深部の硬質岩や堆積軟岩（軟質岩）の比較的安定した地山Ｇ内に、略環状に繋がる主要坑道１と、この主要坑道１と繋がるように形成した処分坑道（坑道）や処分孔（以下、処分坑道２という）からなる廃棄物埋設処分施設Ａを構築し、この廃棄物埋設処分施設Ａの処分坑道２内に処分される（例えば、特許文献１参照）。また、廃棄体を処分する処分坑道２は、例えば、硬質岩の地山Ｇ内に形成される場合、地山Ｇを掘削した後に厚さ５ｃｍ程度の覆工と、厚さ１５ｃｍ程度のインバートが吹付けコンクリートまたはコンクリートによって形成され、軟質岩の地山Ｇ内に形成される場合には、これら覆工とインバートを厚さ５０ｃｍで重厚に形成して、地山Ｇを安定させることにより処分坑道２内への地山崩落や押出しを防止するようにしている。
【０００３】
また、廃棄体を処分した処分坑道２をそのままにしておくと、処分坑道２の周辺地山Ｇの緩みの拡大や地下水の卓越した水みちが形成されるおそれがあり、処分施設Ａ全体としてのバリア性能を低下させるおそれがある。このため、地山Ｇと同等以上の低透水性の材料（埋め戻し材３）で処分坑道２を埋め戻すことが考えられている。そして、この種の埋め戻し材３には、膨潤性や放射性物質の吸着性に優れるベントナイトやベントナイト混合材（ベントナイト系粘土材）が用いられ、地山Ｇから処分坑道２に浸入した地下水が接触するとともに膨潤して地山Ｇを押圧することによってさらなる地下水の浸入を防止したり、膨潤に伴い埋め戻し材３の透水係数が低下することで地下水の浸透を防止する。これにより、放射性廃棄物を確実に外部の自然環境から隔離して処分することが可能になる。
【０００４】
一方、吹付けコンクリートで形成される覆工やインバート（支保工）に地下水が接触した場合には、セメントからＣａ（カルシウム）や高アルカリ成分が地下水に溶出し、処分坑道２の周辺が高アルカリ環境になる可能性がある。このように処分坑道２が高アルカリ環境になった場合には、特にＣａイオンによって埋め戻し材３が劣化するおそれが生じる。すなわち、埋め戻し材３のベントナイト系粘土材には、その膨潤性に優れるという点でＮａ（ナトリウム）型ベントナイトが多用されるが、このＮａ型ベントナイトは、Ｃａイオンと接触するとＮａとＣａのイオン交換がなされ、膨潤性に劣るＣａ型ベントナイトに変質してしまう。このようにベントナイトが変質した場合には、埋め戻し材３の膨潤性が乏しくなり地下水の遮蔽能力ひいては放射性物質の遮蔽能力の低下を招くおそれが生じる。
【０００５】
このため、処分坑道２に廃棄体を搬送定置して、埋め戻し材３による埋め戻しを行なう前段で、支保工を撤去し、コンクリートに起因した埋め戻し材３の劣化を防止することが検討されている。そして、このように支保工を撤去するための装置として、例えば特許文献２に開示されるような、処分坑道２の径方向内側から外側に回転カッタを送り出し、この回転カッタを軸芯回りに回転させながらコンクリート表面に所定の押圧力で当接させてコンクリートをはつり取るはつり装置を適用することが検討されている。
【特許文献１】特開２００３−２１５２９７号公報
【特許文献２】特開２０００−３８８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の専用機械であるはつり機（はつり装置）を用いて支保工の撤去を行う場合には、処分坑道の一部に廃棄体を搬送定置してこの部分の支保工を撤去した後に、専用機械である埋め戻し材投入機（埋め戻し材供給装置）で埋め戻し材を投入（供給）し、さらに締め固め機でこれを締め固める一連の作業を行なうことになる。このため、この一連の作業を繰り返して処分坑道全体を埋め戻す際に、各専用機械をそれぞれの作業毎に入れ替える必要が生じて作業効率が著しく低下するという問題があった。
【０００７】
また、はつり機によって、支保工に加え坑道構築時に生じた坑道周辺の地山の緩み領域（劣化地山）を撤去することが確実に廃棄物を遮蔽する上で望ましく、このように劣化地山をはつり機で撤去した場合にも、特に軟質岩の地山内に形成された処分坑道では、地山の緩み領域が進展しやすく劣化地山が残存するおそれがある。このため、支保工を撤去してから埋め戻し材を投入しこれを締め固めるまでの間、露出した地山を支持することが安全性を確保するために必要になる。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑み、地山の崩落を確実に防止して、坑道のコンクリートの撤去、埋め戻し材の供給及び締め固めを効率よく行なうことが可能な坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の坑道閉鎖装置は、廃棄物を処分した坑道を埋め戻すための坑道閉鎖装置であって、前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置と、前記坑道内に埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置と、前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターと、前記坑道を、前記埋め戻し材を供給する側の空間と前記プロテクターが配置される側の空間とに区画するとともに前記両空間を連通させる窓部を備えた支圧板と、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とを備え、前記プロテクターには、膨縮自在なマット型ジャッキが具備されており、該マット型ジャッキの膨張圧によって前記はつり装置で露出させた地山面を押圧し地山を支持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の坑道閉鎖方法は、廃棄物を処分した坑道内に埋め戻し材を供給するとともに締め固めて前記坑道を埋め戻す坑道閉鎖方法であって、前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置、及び前記坑道内の支圧板で区画した空間に前記埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターに、前記はつり装置で露出させた前記地山面を押圧して地山を支持する膨縮自在なマット型ジャッキと、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とが設けられ、前記マット型ジャッキを膨張させて前記はつり装置で露出させた地山を支持した状態で、他の部分の前記コンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するとともに前記空間に前記埋め戻し材を供給し、前記マット型ジャッキを収縮させて前記地山の支持状態を解除するとともに、前記推進機構の駆動により前記空間に供給した前記埋め戻し材を前記支圧板で押圧して締め固め、前記支圧板で締め固めた埋め戻し材で反力を確保しながら前記プロテクターを前記坑道の軸線方向前方に推進させることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明においては、はつり装置によって、コンクリート製の覆工及びインバート（支保工）をはつり除去して地山面を露出させることができ、また、坑道構築時に緩みを生じた（劣化した）坑道周辺の地山をもはつり除去することができる。そして、埋め戻し材供給装置から支圧板で区画した空間内に埋め戻し材を投入した段階で、推進機構の駆動により支圧板を移動させ、この支圧板で、投入した埋め戻し材に押圧力を付加しつつこれを締め固めることができる。また、埋め戻し材が所定の状態に締め固められて、締め固めた埋め戻し材で支圧板が支持された後に、さらに推進機構を駆動することにより、今度は、締め固めた埋め戻し材で反力を確保してプロテクターを坑道の軸線方向前方側に推進（移動）させることができる。そして、支圧板がプロテクターに近づくように推進機構を駆動することによって、締め固めた埋め戻し材と支圧板との間に新たに埋め戻し材を投入する空間を画成することができる。これにより、上記操作を繰り返し行なってゆくことで、従来のように専用機械を作業毎に入れ替えることなく坑道を閉鎖することが可能になり、大幅に作業効率を向上させることが可能になる。
【００１３】
また、このように支保工の撤去及び埋め戻し材の投入と締め固めを行なう際に、はつり装置及び埋め戻し材供給装置がプロテクターに覆われて保護され、且つこのプロテクターに具備したマット型ジャッキによって露出した地山が支持されているため、十分に安全性を確保した状態で作業を行なうことが可能になる。
【００１４】
さらに、例えば軟質岩の地山内に坑道が形成されているような場合には、マット型ジャッキの押圧力によって、坑道構築時に生じた坑道周辺の地山の緩み領域（劣化地山）を締め固めることも可能になり、さらなる安全性の向上を図ることが可能になるとともに、長期にわたり安定した状態で確実に廃棄物を処分することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の坑道閉鎖装置においては、前記プロテクターが、前記坑道の底部側の前記軸線直交方向両側端側にそれぞれ配設される一対の支柱支持部材と、前記坑道の側部及び上部の地山面に沿う馬蹄形状に形成され、両下端のそれぞれを前記一対の支柱支持部材のそれぞれに接続して設けられた支柱部材と、該支柱部材の前記地山面側の端部に接続して支持され、前記支柱部材の内側に配置した前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆うように設けられた内側被覆板と、該内側被覆板上に敷設された前記マット型ジャッキと、該マット型ジャッキを覆って保護する外側被覆板とを備えることが望ましい。
【００１６】
この発明においては、マット型ジャッキを膨張させて地山を支持する際に、マット型ジャッキで押圧した地山からの反力を、内側被覆板を介して支柱部材で確実に支持することができ、確実に地山にマット型ジャッキの押圧力（膨張圧）を作用させてこれを支持することができる。また、このとき、マット型ジャッキを覆う外側被覆板を、マット型ジャッキの膨張とともに地山面に当接させて、すなわちマット型ジャッキを直接地山面に接触させず外側被覆板を介して押圧力を地山に作用させることができ、マット型ジャッキに破損などが生じることを防止できる。さらに、このように外側被覆板を介することによって、坑道の側部及び上部の地山面に広範囲にわたって押圧力を作用させることができ、確実に地山を支持することができる。
【００１７】
さらに、本発明の坑道閉鎖装置においては、前記一対の支柱支持部材に繋がり前記坑道の底部側の地山面に沿うように設けられたインバート部材を備えることがより望ましい。
【００１８】
この発明においては、坑道の側部及び上部の地山をマット型ジャッキで支持した際に、インバート部材を坑道の底部の地山面に押圧させて反力を確保することができる。そして、このようにインバート部材が地山を押圧することで、特に軟質岩の地山内に坑道が形成されている場合においても、坑道底部に盤ぶくれなどの地山変位が生じることを確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法によれば、コンクリート製の支保工をはつり除去しつつ埋め戻し材の投入及び締め固めを、安全性を確保した状態で行なうことができ、大幅に作業効率を向上させることが可能になる。また、長期にわたり安定した状態で廃棄物を処分することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法について説明する。本実施形態は、例えば図４及び図５に示した高レベルの放射性廃棄物を地下深部に埋設処分するための廃棄物埋設処分施設Ａが備える処分坑道（坑道）２を埋め戻し材３で埋め戻すための坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法に関するものである。ここで、本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法は、特に軟質岩の地山Ｇ内に形成された処分坑道２の閉鎖を好適に行なうことが可能なものである。このため、本実施形態の処分坑道２は、軟質岩の地山Ｇ内に断面略円形状に形成され、図１に示すように、吹き付けコンクリート（コンクリート）によって形成した厚さ５０ｃｍ程度の覆工とインバート（支保工）を備えて構築されているものとする。
【００２１】
本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂは、図１に示すように、処分坑道２の周方向の地山面（内面）Ｇ１に沿うように形成した断面略円形状のプロテクター１０と、処分坑道２の内空を、埋め戻し材３を供給する側の空間１１とプロテクター１０が配置される側の空間１２とに区画する略平板状の支圧板１３と、プロテクター１０と支圧板１３に接続され、処分坑道２の軸線Ｏ１方向に伸縮してプロテクター１０と支圧板１３を軸線Ｏ１方向に相対移動させる推進機構１４と、プロテクター１０の内側に配置された埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６とを備えて構成されている。
【００２２】
プロテクター１０は、図１から図３に示すように、処分坑道２の底部Ｇ２側の軸線Ｏ１直交方向両側端側にそれぞれ配置されて軸線Ｏ１方向に延設した一対の支柱支持部材２０と、円弧状に形成され、一対の支柱支持部材２０に繋がり処分坑道２の底面（底部Ｇ２側の地山面Ｇ１）に沿うように設けられた例えば厚肉鋼板からなるインバート部材２１と、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の地山面Ｇ１に沿うように馬蹄形状に形成され、両下端がそれぞれ一対の支柱支持部材２０のそれぞれに接続し且つ軸線Ｏ１方向に間隔をあけて設けられた複数の支柱部材２２と、複数の支柱部材２２の地山面Ｇ１側の端部に接続して支持され、複数の支柱部材２２を覆うように設けられた円弧板状の内側被覆板２３と、内側被覆板２３に下端を繋げて内側被覆板２３上に敷設された複数の膨縮自在なマット型ジャッキ２４と、複数のマット型ジャッキ２４の上端が繋がり、これら複数のマット型ジャッキ２４を覆って保護する外側被覆板２５とを備えて構成されている。
【００２３】
複数のマット型ジャッキ２４は、それぞれ例えばコンプレッサーやポンプなどの図示せぬ圧力流体供給源（駆動源）に繋げられている。そして、圧力流体供給源から空気、水あるいは油などの圧力流体が供給されると、処分坑道２の周方向外側に向けて膨張し、すなわち側部Ｇ３や上部Ｇ４の地山面Ｇ１に向けて膨張し、例えば６ｍｍ程度の鋼板からなる外側被覆板２５を介して地山Ｇに押圧力を作用させる。また、このとき、押圧力の反力が例えば鋼板からなる内側被覆板２３を介して複数の支柱部材２２やインバート部材２１で支持される。
【００２４】
一方、支圧板１３は、図１及び図３に示すように、処分坑道２の内空断面よりも僅かに小さな面積を備えて形成されており、処分坑道２の軸線Ｏ１に直交して設けられている。また、この支圧板１３は、プロテクター１０の後端と対向配置されており、プロテクター１０と支圧板１３の間に介装した推進機構１４で支持されている。さらに、この支圧板１３には、矩形状に開口する窓部１３ａが設けられており、この窓部１３ａは、支圧板１３の背面１３ｂに沿って水平方向に進退可能な図示せぬ扉部材によって開閉される。これにより、支圧板１３で区画した埋め戻し材３を供給する側の空間１１とプロテクター１０が配置される側の空間１２とがこの窓部１３ａを介して連通可能とされている。
【００２５】
推進機構１４は、例えばスライドジャッキ（水平ジャッキ）であり、一端がプロテクター１０側を向く支圧板１３の前面１３ｃに繋がり、他端がプロテクター１０の後端側に接続して設けられている。また、推進機構１４は、その伸縮方向を処分坑道２の軸線Ｏ１と平行に配した状態で、プロテクター１０の後端側の支柱部材（一対の支柱支持部材２０の軸線Ｏ１方向後端側に設けられた支柱部材）２２に接続して設けられている。さらに、このような推進機構１４は、後端側の支柱部材２２の延設方向に沿い、所定の間隔をあけて複数配置されている。そして、このような複数の推進機構１４は、同期した駆動により軸線Ｏ１方向にそれぞれ伸縮し、プロテクター１０と支圧板１３との処分坑道２の軸線Ｏ１方向の間隔を大小変化させる。すなわち、推進機構１４は、その駆動によってプロテクター１０と支圧板１３を、処分坑道２の軸線Ｏ１方向に近づけたり、遠ざけたり相対移動させる。
【００２６】
本実施形態の埋め戻し材供給装置１５は、図１に示すように、埋め戻し材３を貯留するタンクなどを備え自走可能に構成した車体部１５ａと、車体部１５ａの前方側に設けられた多関節アーム１５ｂと、多関節アーム１５ｂの先端に支持され、タンクから圧送した埋め戻し材３を噴出するノズル部１５ｃとを備えて構成されている。そして、この埋め戻し材供給装置１５は、プロテクター１０の後端側に配置されるとともに、多関節アーム１５ｂを備えた前方側を支圧板１３側（処分坑道２の軸線Ｏ１方向後方側）に向けて配置されている。また、このとき、埋め戻し材供給装置１５は、プロテクター１０のインバート部材２１上に配置されて（支柱部材２２の内側に配置されて）、このプロテクター１０の支柱部材２２や内側被覆板２３に覆われている。
【００２７】
一方、はつり装置１６は、自走可能に構成した車体部１６ａと、この車体部１６ａに支持され、前方に突出するように設けられたビーム部１６ｂとから構成されている。また、ビーム部１６ｂは、後端側が車体部１６ａの前方側に支持されて車体部１６ａの前方に延出しており、その先端に回転カッタ１６ｃが具備されている。さらに、ビーム部１６ｂは、車体部１６ａに支持された後端側を回転中心として、処分坑道２の内周（地山面Ｇ１）に沿って回動可能に設けられ、且つ先端に具備された回転カッタ１６ｃを中心軸回りに回転させるとともに中心軸方向に伸縮自在とされて回転カッタ１６ｃを中心軸方向前方に送り出せるように構成されている。なお、回転カッタ１６ｃは、円錐台状に形成されており、その外面に例えば外側に突出する図示せぬ複数の切刃が設けられている。
【００２８】
そして、上記のように構成したはつり装置１６は、プロテクター１０の先端側に配置され、且つビーム部１６ｂを備えた前方側を処分坑道２の軸線Ｏ１方向前方側に向けて配置されている。また、このとき、はつり装置１６は、ビーム部１６ｂの先端側、すなわち回転カッタ１６ｃがプロテクター１０の先端から軸線Ｏ１方向前方に配されるように設置されている。これにより、はつり装置１６は、埋め戻し材供給装置１５と同様、プロテクター１０のインバート部材２１上に配置されて（支柱部材２２の内側に配置されて）、このプロテクター１０の支柱部材２２や内側被覆板２３に覆われている。
【００２９】
ついで、上記の構成からなる坑道閉鎖装置Ｂを用いて処分坑道２を閉鎖する方法について説明し、本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂ及び坑道閉鎖方法の作用及び効果について説明する。
【００３０】
本実施形態では、推進機構１４をプロテクター１０と支圧板１３の間隔が最小となるように縮めた状態で、且つ、外側被覆板２５が処分坑道２の周方向内側に退避して地山面Ｇ１に当接されないように（すなわち外側被覆板２５が内側被覆板２３や支柱部材２２側に配置されるように）マット型ジャッキ２４を収縮させた状態で、処分坑道２内に坑道閉鎖装置Ｂを設置する。
【００３１】
ついで、図１及び図２に示すように、圧力流体供給源から圧力流体を供給してマット型ジャッキ２４を膨張させ、露出した地山面Ｇ１に外側被覆板２５を当接させるとともにこの外側被覆板２５を介してマット型ジャッキ２４から押圧力を地山Ｇに作用させる。そして、露出した地山Ｇのうち、側部Ｇ３側及び上部Ｇ４側の地山Ｇがマット型ジャッキ２４で押圧されて支持される。また、マット型ジャッキ２４の押圧力の反力及びプロテクター１０の自重によって底部Ｇ２側の地山Ｇがインバート部材２１で押圧される。これにより、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の露出した地山Ｇは、マット型ジャッキ２４の押圧力によって崩落することがなく、また、処分坑道２の底部Ｇ２の露出した地山Ｇは、インバート部材２１からの押圧力によって盤ぶくれなどの地山変位が防止され、プロテクター１０の内側に配置した埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６が安全な状態で保護される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、外側被覆板２５が例えば６ｍｍ程度の鋼板であるため、マット型ジャッキ２４が膨張して地山Ｇに当接するとともに、露出した地山Ｇの凹凸に応じて外側被覆板２５が変形する。これにより、外側被覆板２５が凹凸の地山面Ｇに広範囲に当接することになり、複数のマット型ジャッキ２４の押圧力がプロテクター１０の周囲に位置する地山Ｇ全体に確実に作用する。そして、本実施形態のように地山Ｇが軟質岩である場合には、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山（劣化地山）がこのマット型ジャッキ２４の押圧力によって締め固められるため、地山安定性の向上が図られ、この点からも露出した地山Ｇが崩落することを未然に防いでいる。よって、プロテクター１０の内側に配置された埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６が確実に安全な状態で保護される。
【００３３】
ついで、このようにプロテクター１０で露出した地山Ｇを支持した段階で、図１に示すように、支圧板１３の扉部材を退避させて窓部１３ａを開口させる。そして、埋め戻し材供給装置１５の多関節アーム１５ｂを伸ばし、この窓部１３ａから支圧板１３よりも後方側の空間１１内にノズル部１５ｃを挿入する。このようにノズル部１５ｃを挿入した段階で、埋め戻し材供給装置１５から空間１１内に埋め戻し材３を吹き付けて投入（供給）し、埋め戻し材３でこの空間１１が満たされた段階で支圧板１３の窓部１６ａを扉部材で閉じる。
【００３４】
一方、本実施形態では、埋め戻し材供給装置１５で埋め戻し材３の投入を行なっている間（同時）に、はつり装置１６によって、プロテクター１０の先端から軸線Ｏ１方向前方に位置するコンクリート（他の部分の支保工４）をはつり取って除去する。このはつり作業では、はじめに、ビーム部１６ｂを後端中心に回転し、回転カッタ１６ｃを支保工４の表面近傍に位置させ、回転カッタ１６ｃを中心軸回りに回転させながら支保工４の表面に所定の押圧力で当接させる。さらに、ビーム部１６ｂを処分坑道２の内周に沿って回動させてゆき、処分坑道２の全周に亘る支保工４をはつり除去する。また、ビーム部１６ｂの先端を伸長して回転カッタ１６ｃを前方に送り出すことで、軸線Ｏ１方向の所定区間の支保工４を除去してゆく。
【００３５】
本実施形態では、このように埋め戻し材３の投入や支保工４の除去を行う際に、埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６がプロテクター１０内に配置され、且つこのプロテクター１０のマット型ジャッキ２４及びインバート部材２１によって地山Ｇの崩落や変位が防止されているため、安全性を確保した状態で各作業が行なわれる。
【００３６】
そして、上記のように埋め戻し材３の投入及び所定区間の支保工４の除去を終え、はつり取ったコンクリート片を搬送撤去した段階で、マット型ジャッキ２４を収縮させて外側被覆板２５を坑道内側に戻し、地山Ｇへの押圧状態（地山Ｇの支持状態）を解除する。ついで、推進機構１４を伸長するように駆動、すなわちプロテクター１０と支圧板１３の間隔を大きくするように駆動する。このとき、支圧板１３の背面１３ｂ側に投入した埋め戻し材３は、投入時に締め固められていないため、推進機構１４を伸長した際には、はじめに、支圧板１３が処分坑道２の後方側に移動し、この支圧板１３によって埋め戻し材３が押圧される。これにより、投入した埋め戻し材３が徐々に締め固められてゆく。そして、埋め戻し材３の締め固めが進行して支圧板１３の移動が止まった段階で、埋め戻し材３は、所定の締め固め度をもって締め固められる。このように支圧板１３が止まって埋め戻し材３で支持された状態で、さらに推進機構１４を伸長させると、今度は、締め固めた埋め戻し材３で反力が確保され、支柱支持部材２０が処分坑道２の底部Ｇ２上を滑動し、プロテクター１０が処分坑道２の軸線Ｏ１方向前方に向けて推進する。そして、予め支保工４をはつり取った所定区間の地山面Ｇ１を覆うようにプロテクター１０を推進させるとともに、埋め戻し材供給装置１５及びはつり装置１６を所定位置に配置する。
【００３７】
ついで、推進機構１４を元に戻すように（縮めるように）駆動して、支圧板１３をプロテクター１０に近づくように移動させる。これにより、締め固められた埋め戻し材３と支圧板１３の背面１３ｂとの間に新たな空間１１が画成されてゆき、推進機構１４が完全に縮まりプロテクター１０と支圧板１３の間隔が最小になった段階で所定厚（軸線Ｏ１方向の厚さ）の空間１１が形成される。そして、再度、上記と同様にマット型ジャッキ２４を膨張させてプロテクター１０の外側被覆板２５を新たに露出させた地山Ｇに当接させつつ押圧力を地山Ｇに作用させて支持させる。ついで、新たに形成した空間１１内に埋め戻し材３を投入し、且つ前方側の支保工４を除去し、新たに投入した埋め戻し材３を締め固めつつプロテクター１０を推進させる。このように、繰り返し上記の操作を行なってゆくことで、埋め戻し材３で処分坑道２が閉塞（閉鎖）されてゆく。
【００３８】
したがって、本実施形態の坑道閉鎖装置Ｂ及び坑道閉鎖方法によれば、コンクリート製の支保工４をはつり除去しつつ埋め戻し材３の供給及び締め固めを行なうことができ、上記の操作を繰り返し行なうことで、従来のようにそれぞれの作業を行なうための専用機械を作業毎に入れ替えることなく、効率的に処分坑道２を閉鎖することが可能になる。そして、このように廃棄物を処分した処分坑道２を閉鎖することで、埋め戻し材３がコンクリートに起因した劣化を生じることがなく、長期にわたり安定した状態で廃棄物を処分することが可能になる。
【００３９】
また、プロテクター１０のマット型ジャッキ２４及びインバート部材２１によって、露出した地山Ｇを確実に支持することができるため、処分坑道２を軟質岩の地山Ｇ内に形成した場合においても安全性を確保して作業を行なうことができる。さらに、このとき、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山をマット型ジャッキ２４の押圧力によって締め固めることが可能であるため、この点からも作業時の安全性を確保することができるとともに、処分坑道２を閉鎖した後の廃棄物を長期にわたり安定した状態で処分することができる。
【００４０】
さらに、マット型ジャッキ２４を覆う外側被覆板２５を、マット型ジャッキ２４の膨張とともに地山面Ｇ１に当接させて、すなわちマット型ジャッキ２４を直接地山面Ｇ１に接触させずに外側被覆板２５を介して押圧力を地山Ｇに作用させることができる。これにより、マット型ジャッキ２４に破損などが生じることを防止できる。さらに、このように外側被覆板２５を介することによって、処分坑道２の側部Ｇ３及び上部Ｇ４の地山面Ｇ１に広範囲にわたって押圧力を作用させることができ、確実に地山を支持することができる。
【００４１】
以上、本発明に係る坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、軟質岩の地山Ｇに形成された処分坑道２を閉鎖するものとして説明を行なったが、本発明の坑道閉鎖装置及び坑道閉鎖方法は、硬質岩や中硬質岩の地山Ｇに形成された処分坑道２に適用されてもよい。また、本実施形態のような軟質岩の地山Ｇに形成した処分坑道２を含め、硬質岩や中硬質岩の地山Ｇに形成した処分坑道２の閉鎖に適用する際に、処分坑道２の底部Ｇ２側に盤ぶくれなどの地山変位が生じるおそれがない場合には、プロテクター１０にインバート部材２１が具備されなくてもよい。さらに、これに関連して、処分坑道２の側部Ｇ３側の地山Ｇに崩落の危険性がない場合には、埋め戻し材供給装置１５やはつり装置１６の上方側のみを覆うように内側被覆板２３を形成し、マット型ジャッキ２４を上部Ｇ４側のみに設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、埋め戻し材供給装置１５で埋め戻し材３の投入を行なっている間に、はつり装置１６でプロテクター１０の前方側の支保工４をはつり除去するものとしたが、埋め戻し材３を投入する前段もしくは埋め戻し材３を投入した後段でプロテクター１０の前方側の支保工４をはつり除去するようにしてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態では、はつり装置１６でコンクリート製の支保工４のみをはつり除去するように説明を行なったが、このはつり作業時に、処分坑道２を構築した際に緩んだ周辺地山（劣化地山）を同時にはつって除去するようにしてもよく、このように劣化地山を無くすことで地山Ｇの安定性をさらに向上させることができる。一方で、劣化地山をはつり除去した際に、緩み領域が僅かながら地山Ｇの深部側に進展することも考えられる。しかしながら、本実施形態のようにマット型ジャッキ２４の押圧力でこの地山Ｇを支持するため、安全性を確保して作業を行なうことが可能であり、また、このとき進展した緩み領域をマット型ジャッキ２４の押圧力で締め固めることが可能であるため、この点からも安全性を確保して作業を行なうことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、放射性廃棄物を処分する廃棄物埋設処分施設Ａの処分坑道２を埋め戻すものとしたが、他の廃棄物を処分する坑道の埋め戻しに、本発明に係る坑道閉鎖装置及びこれを用いた坑道閉鎖方法が適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置を坑道に配置した状態を示す側断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る坑道閉鎖装置を示す斜視図である。
【図４】廃棄物埋設処分施設を示す斜視図である。
【図５】図４の廃棄物埋設処分施設の主要坑道及び処分坑道を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 主要坑道
２ 処分坑道（坑道）
３ 埋め戻し材
４ 支保工（コンクリート）
１０ プロテクター
１１ 埋め戻し材を供給する側の空間
１２ プロテクターが配置される側の空間
１３ 支圧板
１３ａ 窓部
１４ 推進機構（水平ジャッキ）
１５ 埋め戻し材供給装置
１６ はつり装置
２０ 支柱支持部材
２１ インバート部材
２２ 支柱部材
２３ 内側被覆板
２４ マット型ジャッキ
２５ 外側被覆板
Ａ 廃棄物埋設処分施設
Ｂ 坑道閉鎖装置
Ｇ 地山
Ｇ１ 地山面
Ｇ２ 底部
Ｇ３ 側部
Ｇ４ 上部
Ｏ１ 処分坑道の軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を処分した坑道を埋め戻すための坑道閉鎖装置であって、
前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置と、前記坑道内に埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置と、前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターと、前記坑道を、前記埋め戻し材を供給する側の空間と前記プロテクターが配置される側の空間とに区画するとともに前記両空間を連通させる窓部を備えた支圧板と、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とを備え、
前記プロテクターには、膨縮自在なマット型ジャッキが具備されており、該マット型ジャッキの膨張圧によって前記はつり装置で露出させた地山面を押圧し地山を支持することを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項２】
請求項１記載の坑道閉鎖装置において、
前記プロテクターが、前記坑道の底部側の前記軸線直交方向両側端側にそれぞれ配設される一対の支柱支持部材と、前記坑道の側部及び上部の地山面に沿う馬蹄形状に形成され、両下端のそれぞれを前記一対の支柱支持部材のそれぞれに接続して設けられた支柱部材と、該支柱部材の前記地山面側の端部に接続して支持され、前記支柱部材の内側に配置した前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆うように設けられた内側被覆板と、該内側被覆板上に敷設された前記マット型ジャッキと、該マット型ジャッキを覆って保護する外側被覆板とを備えることを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項３】
請求項２記載の坑道閉鎖装置において、
前記一対の支柱支持部材に繋がり前記坑道の底部側の地山面に沿うように設けられたインバート部材を備えることを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項４】
廃棄物を処分した坑道内に埋め戻し材を供給するとともに締め固めて前記坑道を埋め戻す坑道閉鎖方法であって、
前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置、及び前記坑道内の支圧板で区画した空間に前記埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターに、前記はつり装置で露出させた前記地山面を押圧して地山を支持する膨縮自在なマット型ジャッキと、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とが設けられ、
前記マット型ジャッキを膨張させて前記はつり装置で露出させた地山を支持した状態で、他の部分の前記コンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するとともに前記空間に前記埋め戻し材を供給し、前記マット型ジャッキを収縮させて前記地山の支持状態を解除するとともに、前記推進機構の駆動により前記空間に供給した前記埋め戻し材を前記支圧板で押圧して締め固め、前記支圧板で締め固めた埋め戻し材で反力を確保しながら前記プロテクターを前記坑道の軸線方向前方に推進させることを特徴とする坑道閉鎖方法。
【請求項１】
廃棄物を処分した坑道を埋め戻すための坑道閉鎖装置であって、
前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置と、前記坑道内に埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置と、前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターと、前記坑道を、前記埋め戻し材を供給する側の空間と前記プロテクターが配置される側の空間とに区画するとともに前記両空間を連通させる窓部を備えた支圧板と、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とを備え、
前記プロテクターには、膨縮自在なマット型ジャッキが具備されており、該マット型ジャッキの膨張圧によって前記はつり装置で露出させた地山面を押圧し地山を支持することを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項２】
請求項１記載の坑道閉鎖装置において、
前記プロテクターが、前記坑道の底部側の前記軸線直交方向両側端側にそれぞれ配設される一対の支柱支持部材と、前記坑道の側部及び上部の地山面に沿う馬蹄形状に形成され、両下端のそれぞれを前記一対の支柱支持部材のそれぞれに接続して設けられた支柱部材と、該支柱部材の前記地山面側の端部に接続して支持され、前記支柱部材の内側に配置した前記はつり装置及び前記埋め戻し材供給装置を覆うように設けられた内側被覆板と、該内側被覆板上に敷設された前記マット型ジャッキと、該マット型ジャッキを覆って保護する外側被覆板とを備えることを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項３】
請求項２記載の坑道閉鎖装置において、
前記一対の支柱支持部材に繋がり前記坑道の底部側の地山面に沿うように設けられたインバート部材を備えることを特徴とする坑道閉鎖装置。
【請求項４】
廃棄物を処分した坑道内に埋め戻し材を供給するとともに締め固めて前記坑道を埋め戻す坑道閉鎖方法であって、
前記坑道の地山面を被覆したコンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するはつり装置、及び前記坑道内の支圧板で区画した空間に前記埋め戻し材を供給する埋め戻し材供給装置を覆って保護するプロテクターに、前記はつり装置で露出させた前記地山面を押圧して地山を支持する膨縮自在なマット型ジャッキと、前記プロテクターと前記支圧板に接続して設けられ、前記プロテクターと前記支圧板を前記坑道の軸線方向に相対移動させる推進機構とが設けられ、
前記マット型ジャッキを膨張させて前記はつり装置で露出させた地山を支持した状態で、他の部分の前記コンクリートあるいは該コンクリート及び劣化地山をはつり除去するとともに前記空間に前記埋め戻し材を供給し、前記マット型ジャッキを収縮させて前記地山の支持状態を解除するとともに、前記推進機構の駆動により前記空間に供給した前記埋め戻し材を前記支圧板で押圧して締め固め、前記支圧板で締め固めた埋め戻し材で反力を確保しながら前記プロテクターを前記坑道の軸線方向前方に推進させることを特徴とする坑道閉鎖方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１９６２３２（Ｐ２００８−１９６２３２Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３５２８（Ｐ２００７−３３５２８）
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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