残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法
【課題】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する。
【解決手段】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に連続地中壁を形成する工程と、連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、からなる。
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する。
【解決手段】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に連続地中壁を形成する工程と、連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、石材の採掘方法に係り、詳しくは残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、大谷石の採石作業は地盤沈下や地盤陥没等の事故を未然に防止し、地盤の安定性を図る見地から残柱式採掘方法が採用されている。しかし、採石作業により形成された地下空洞は、地震等の自然災害や地表面を頻繁に往来する重量物積載車両の振動により経時的に安定性が損なわれ、しばしば各種の地盤沈下や地盤陥没等の事故を引き起こしている。このため、その対策として、前記地下空洞を埋め戻す各種の充填工法が提案されている。例えば、特許文献1、特許文献2には、大谷石の地下空洞充填工法が開示されている。
【0003】
一方、残柱式採掘方法により形成された地下空洞において、残った柱も当然ながら大谷石から形成されており、しかも、地盤の安全性の見地から、柱は断面寸法が10m四方にも及ぶため、残柱式採掘方法により形成された地下空洞においては、相当量の大谷石が残存していることになる。したがって、従来の地下空洞充填工法によって地下空洞を埋めることは、見す見す貴重な資源を放棄してしまうことになる。
【0004】
【特許文献1】特開平3−9000
【特許文献2】特開平8−28200
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、地下空洞を埋め戻すという従来手法とは全く異なる斬新な着想に基づくものであって、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することを目的とするものである。
【0006】
また、如何にして石材の採掘後の空間を有効に利用するかも重要であり、したがって、本発明の他の目的は、石材の採掘後の空間の利用を考慮した石材を採掘する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
課題を解決するため、本発明が採用した採石方法は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に連続地中壁を形成する工程と、連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、からなる。一つの態様では、連続地中壁を形成する工程は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方の地表に、竪坑を含むように石材採掘領域を設定する工程と、設定した石材採掘領域を囲むように、地表から所定深さの連続地中壁を形成する工程と、からなる。一つの態様では、石材の採石工程は、地下空洞の天井部を残して、連続地中壁内を露天掘りする工程と、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材を採石する工程、とからなる。
【0008】
石材の採石工程は、天井部の石材の採石工程、柱部の石材の採石工程、床部の石材の採石工程とからなる。一つの態様では、天井部の石材の採石工程は、土石等で天井部の下方の地下空間の埋め戻しを行う工程と、天井部の石材を採石する工程と、埋め戻しに用いた土石等を除去する工程と、からなる。好ましくは、天井部を複数の区域に区画し、各区画毎に、埋め戻し、採石、埋め戻し土石の撤去、を繰り返す。埋め戻し用の土石は、竪坑から搬入される。
【発明の効果】
【0009】
(1)従来は、地下空洞としてそのまま放置されるか、地下空洞を埋め戻すことで、地中に眠ってしまい活用されることの無かった地下空洞の石材を採石することができ、限られた資源の有効活用を図ることができる。
(2)地下空洞自体を無くしてしまうので、地盤の陥没を防止することができる。
(3)採石後の空間を有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
[A]残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞
残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞について説明する。図1は、過去に採掘された大谷石の廃坑であり、現状では大規模な地下空洞1となっている。地下空洞1は、複数の柱部2、2…を残して複数の横坑3、3…が交差する、いわゆる残柱式の採掘方法によって形成されている。地下空洞1の天井部4、及び、地下空洞1の床部5も大谷石層から構成されている。地下空洞1は竪抗6によって地表7と連通されている。なお、8は竪坑6の開口部に付設された石加工工場跡及び石置き場である。図2は、地下空洞1の平面図であって、地下空洞1は、経緯状に連通する横抗3と、所定間隔を存して立設された断面視方形状の複数の柱部2と、を有している。
【0011】
[B]大谷石の地下空洞からの大谷石の採石方法
[B−1]採掘領域の決定
図3は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞1の上方の地表の平面図であり、地下には、地下空洞1が形成されている。地下空洞1の上方の地表に、竪坑6を含むように採掘領域Sを設定する。図示の例では、設定した採掘領域Sを囲むように直径50mの円形領域90が設定され、円形領域90の円周に沿って、厚さ80cmの連続地中壁9を形成する。
【0012】
[B−2]連続地中壁の施工
平面視円形状の採掘領域の外周に沿って、円筒状の連続地中壁9を形成する。一つの態様では、連続地中壁9は、先行エレメント9Aと後行エレメント9Bを交互に施工することで行う。図5は、先行エレメントの施工法を示す。先行エレメントの施工は、(1)掘削工程と、(2)掘くず処理工程と、(3)超音波測定工程と、(4)インターロッキングパイプ建て込み工程と、(5)トレミー管建て込み工程と、(6)コンクリート打設工程と、(7)インターロッキングパイプ引き抜き工程、とからなる。図6は、後行エレメントの施工法を示す。後行エレメントの施工は、(1)掘削工程と、(2)壁面清掃工程と、(3)掘くず処理工程、(4)超音波測定工程と、(5)トレミー管建て込み工程と、(6)コンクリート打設工程、とからなる。全エレメントを構築後、ディープウェルを用いて掘削面側の水位を下げ、山留め壁に変位を生じさせてからグラウトを注入する(7)。図7は、連続地中壁9の縦断面図であり、壁の上端には円形梁9aが形成されており、壁9の下端には止水コンクリート9bが打設されている。尚、連続地中壁の施工方法は、図示のものに限定されるものではなく、その他公知の手法を用いることができる。
【0013】
地中壁9の高さは、一つの態様では、地下空洞1の天井面4の上方部位とする。図示の例では、地表から約15mの深さである。その後、円筒状の地中壁9で囲まれた採掘領域Sにおいて露天掘り採掘を行う。地中壁9によって、採掘領域外から採掘領域への地下水の浸入や土砂崩れが防止される。
【0014】
[B−3]
採石方法について説明する。露天掘りによって、円筒状の地中壁9で囲まれた領域Sにおいて、採掘を行う。地下空洞1の上方の部位の地表7に近い部分は表土で覆われ、その下には大谷石層がある。すなわち、地下空洞1の柱部2のみならず、地下空洞1の天井部4も大谷石から構成されており、地下空洞1の床部5も大谷石から構成されている。図8、図9は、大谷石の採石区域を示す平面図であり、図8は天井部の採石部位を、図9は柱部及び床部の採石部位を示す。図10は図8、図9のA−A断面図であり、図11は、図8、図9のB−B断面図である。
【0015】
天井部4の大谷石(地下空洞の天盤の大谷石層)の採石手順について説明する。先ず、円筒状の地中壁9内の掘削を露天掘りで行い、地中壁9内の土石を除去する。この状態では、地下空洞1の天井部4が残っており、採掘された空間の下面は地下空洞1の天盤となっている。
【0016】
先ず、天井部4の採石を行う。天井部4の採石は、天井部4を複数の区域4A,4B,4C,4D,4Eに区画し、各区画毎に採石を行う。竪坑6より天井部区域4Aの下方の地下空間部(横坑3)の埋め戻しを行う。天井部区域4Aの下方の地下空間部を埋め戻した後、天井部区域4Aの採石を行う。天井部区域4Aの採石を行った後に、天井部区域4Aの下方の地下空間部を埋め戻した土石を、天井部区域4Bの下方の地下空間部に移動させる。天井部区域4Bの下方の地下空間部を埋め戻した後、天井部区域4Bの採石を行う。同様にして、天井部区域4C,4D,4Eの採石を順次行う。
【0017】
天井部4が柱部2及び床部5の採掘手順について説明する。天井部4の採石後、埋め戻し用の土石を撤去する。次いで、柱部2を採石する。そして、最後に床部5の採石を行う。柱部2、床部5の採石は、従来の採石手法によって、大谷石を切り出せばよい。
【0018】
[C]採石後の空洞の利用法
採石後の空間は、上方が開口状の巨大円筒状の凹部であり、凹部の側壁は、上方部位が連続地下壁9からなり、下方部位が大谷石から構成さており、凹部の床部は大谷石から構成されている。このような巨大凹部には多種多様な用途がある。例えば、巨大凹部に、溶融スラグ等の廃棄物を埋設することができる。また、凹部であることを利用して貯水池やプールとして利用することもできる。また、本発明の採石法で形成される凹部は巨大であるので、凹部の床部を水平状に均せば、通常の平地として用いることができ、その用途は限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0019】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することに利用することができる。また、採掘後に得られる空間を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の大谷石の地下空洞充填工法を採用する廃坑およびその周辺を示す要部縦断面図である。
【図2】廃坑内を示す要部水平断面図である。
【図3】地下空洞の上方の地表を示す平面図である。
【図4】地下空洞の上方に連続地中壁を施工した状態を示す平面図である。
【図5】連続地中壁の施工における先行エレメントの施工工程を示す図である。
【図6】連続地中壁の施工における後行エレメントの施工工程を示す図である。
【図7】連続地中壁の部分断面図である。
【図8】大谷石の採石部位の平面図であり、天井部の採石部位を示す。
【図9】大谷石の採石部位の平面図であり、柱部及び床部の採石部位を示す。
【図10】図8、図9のA-A断面図である。
【図11】図8、図9のB-B断面図である。
【符号の説明】
【0021】
1 地下空洞
2 柱部
3 横坑
4 天井部
5 床部
6 竪坑
7 地表
9 連続地中壁
S 採掘領域
【技術分野】
【0001】
本発明は、石材の採掘方法に係り、詳しくは残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、大谷石の採石作業は地盤沈下や地盤陥没等の事故を未然に防止し、地盤の安定性を図る見地から残柱式採掘方法が採用されている。しかし、採石作業により形成された地下空洞は、地震等の自然災害や地表面を頻繁に往来する重量物積載車両の振動により経時的に安定性が損なわれ、しばしば各種の地盤沈下や地盤陥没等の事故を引き起こしている。このため、その対策として、前記地下空洞を埋め戻す各種の充填工法が提案されている。例えば、特許文献1、特許文献2には、大谷石の地下空洞充填工法が開示されている。
【0003】
一方、残柱式採掘方法により形成された地下空洞において、残った柱も当然ながら大谷石から形成されており、しかも、地盤の安全性の見地から、柱は断面寸法が10m四方にも及ぶため、残柱式採掘方法により形成された地下空洞においては、相当量の大谷石が残存していることになる。したがって、従来の地下空洞充填工法によって地下空洞を埋めることは、見す見す貴重な資源を放棄してしまうことになる。
【0004】
【特許文献1】特開平3−9000
【特許文献2】特開平8−28200
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、地下空洞を埋め戻すという従来手法とは全く異なる斬新な着想に基づくものであって、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することを目的とするものである。
【0006】
また、如何にして石材の採掘後の空間を有効に利用するかも重要であり、したがって、本発明の他の目的は、石材の採掘後の空間の利用を考慮した石材を採掘する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
課題を解決するため、本発明が採用した採石方法は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に連続地中壁を形成する工程と、連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、からなる。一つの態様では、連続地中壁を形成する工程は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方の地表に、竪坑を含むように石材採掘領域を設定する工程と、設定した石材採掘領域を囲むように、地表から所定深さの連続地中壁を形成する工程と、からなる。一つの態様では、石材の採石工程は、地下空洞の天井部を残して、連続地中壁内を露天掘りする工程と、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材を採石する工程、とからなる。
【0008】
石材の採石工程は、天井部の石材の採石工程、柱部の石材の採石工程、床部の石材の採石工程とからなる。一つの態様では、天井部の石材の採石工程は、土石等で天井部の下方の地下空間の埋め戻しを行う工程と、天井部の石材を採石する工程と、埋め戻しに用いた土石等を除去する工程と、からなる。好ましくは、天井部を複数の区域に区画し、各区画毎に、埋め戻し、採石、埋め戻し土石の撤去、を繰り返す。埋め戻し用の土石は、竪坑から搬入される。
【発明の効果】
【0009】
(1)従来は、地下空洞としてそのまま放置されるか、地下空洞を埋め戻すことで、地中に眠ってしまい活用されることの無かった地下空洞の石材を採石することができ、限られた資源の有効活用を図ることができる。
(2)地下空洞自体を無くしてしまうので、地盤の陥没を防止することができる。
(3)採石後の空間を有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
[A]残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞
残柱式採掘方法により形成された大谷石の地下空洞について説明する。図1は、過去に採掘された大谷石の廃坑であり、現状では大規模な地下空洞1となっている。地下空洞1は、複数の柱部2、2…を残して複数の横坑3、3…が交差する、いわゆる残柱式の採掘方法によって形成されている。地下空洞1の天井部4、及び、地下空洞1の床部5も大谷石層から構成されている。地下空洞1は竪抗6によって地表7と連通されている。なお、8は竪坑6の開口部に付設された石加工工場跡及び石置き場である。図2は、地下空洞1の平面図であって、地下空洞1は、経緯状に連通する横抗3と、所定間隔を存して立設された断面視方形状の複数の柱部2と、を有している。
【0011】
[B]大谷石の地下空洞からの大谷石の採石方法
[B−1]採掘領域の決定
図3は、残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞1の上方の地表の平面図であり、地下には、地下空洞1が形成されている。地下空洞1の上方の地表に、竪坑6を含むように採掘領域Sを設定する。図示の例では、設定した採掘領域Sを囲むように直径50mの円形領域90が設定され、円形領域90の円周に沿って、厚さ80cmの連続地中壁9を形成する。
【0012】
[B−2]連続地中壁の施工
平面視円形状の採掘領域の外周に沿って、円筒状の連続地中壁9を形成する。一つの態様では、連続地中壁9は、先行エレメント9Aと後行エレメント9Bを交互に施工することで行う。図5は、先行エレメントの施工法を示す。先行エレメントの施工は、(1)掘削工程と、(2)掘くず処理工程と、(3)超音波測定工程と、(4)インターロッキングパイプ建て込み工程と、(5)トレミー管建て込み工程と、(6)コンクリート打設工程と、(7)インターロッキングパイプ引き抜き工程、とからなる。図6は、後行エレメントの施工法を示す。後行エレメントの施工は、(1)掘削工程と、(2)壁面清掃工程と、(3)掘くず処理工程、(4)超音波測定工程と、(5)トレミー管建て込み工程と、(6)コンクリート打設工程、とからなる。全エレメントを構築後、ディープウェルを用いて掘削面側の水位を下げ、山留め壁に変位を生じさせてからグラウトを注入する(7)。図7は、連続地中壁9の縦断面図であり、壁の上端には円形梁9aが形成されており、壁9の下端には止水コンクリート9bが打設されている。尚、連続地中壁の施工方法は、図示のものに限定されるものではなく、その他公知の手法を用いることができる。
【0013】
地中壁9の高さは、一つの態様では、地下空洞1の天井面4の上方部位とする。図示の例では、地表から約15mの深さである。その後、円筒状の地中壁9で囲まれた採掘領域Sにおいて露天掘り採掘を行う。地中壁9によって、採掘領域外から採掘領域への地下水の浸入や土砂崩れが防止される。
【0014】
[B−3]
採石方法について説明する。露天掘りによって、円筒状の地中壁9で囲まれた領域Sにおいて、採掘を行う。地下空洞1の上方の部位の地表7に近い部分は表土で覆われ、その下には大谷石層がある。すなわち、地下空洞1の柱部2のみならず、地下空洞1の天井部4も大谷石から構成されており、地下空洞1の床部5も大谷石から構成されている。図8、図9は、大谷石の採石区域を示す平面図であり、図8は天井部の採石部位を、図9は柱部及び床部の採石部位を示す。図10は図8、図9のA−A断面図であり、図11は、図8、図9のB−B断面図である。
【0015】
天井部4の大谷石(地下空洞の天盤の大谷石層)の採石手順について説明する。先ず、円筒状の地中壁9内の掘削を露天掘りで行い、地中壁9内の土石を除去する。この状態では、地下空洞1の天井部4が残っており、採掘された空間の下面は地下空洞1の天盤となっている。
【0016】
先ず、天井部4の採石を行う。天井部4の採石は、天井部4を複数の区域4A,4B,4C,4D,4Eに区画し、各区画毎に採石を行う。竪坑6より天井部区域4Aの下方の地下空間部(横坑3)の埋め戻しを行う。天井部区域4Aの下方の地下空間部を埋め戻した後、天井部区域4Aの採石を行う。天井部区域4Aの採石を行った後に、天井部区域4Aの下方の地下空間部を埋め戻した土石を、天井部区域4Bの下方の地下空間部に移動させる。天井部区域4Bの下方の地下空間部を埋め戻した後、天井部区域4Bの採石を行う。同様にして、天井部区域4C,4D,4Eの採石を順次行う。
【0017】
天井部4が柱部2及び床部5の採掘手順について説明する。天井部4の採石後、埋め戻し用の土石を撤去する。次いで、柱部2を採石する。そして、最後に床部5の採石を行う。柱部2、床部5の採石は、従来の採石手法によって、大谷石を切り出せばよい。
【0018】
[C]採石後の空洞の利用法
採石後の空間は、上方が開口状の巨大円筒状の凹部であり、凹部の側壁は、上方部位が連続地下壁9からなり、下方部位が大谷石から構成さており、凹部の床部は大谷石から構成されている。このような巨大凹部には多種多様な用途がある。例えば、巨大凹部に、溶融スラグ等の廃棄物を埋設することができる。また、凹部であることを利用して貯水池やプールとして利用することもできる。また、本発明の採石法で形成される凹部は巨大であるので、凹部の床部を水平状に均せば、通常の平地として用いることができ、その用途は限定されない。
【産業上の利用可能性】
【0019】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞から石材を採石することに利用することができる。また、採掘後に得られる空間を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の大谷石の地下空洞充填工法を採用する廃坑およびその周辺を示す要部縦断面図である。
【図2】廃坑内を示す要部水平断面図である。
【図3】地下空洞の上方の地表を示す平面図である。
【図4】地下空洞の上方に連続地中壁を施工した状態を示す平面図である。
【図5】連続地中壁の施工における先行エレメントの施工工程を示す図である。
【図6】連続地中壁の施工における後行エレメントの施工工程を示す図である。
【図7】連続地中壁の部分断面図である。
【図8】大谷石の採石部位の平面図であり、天井部の採石部位を示す。
【図9】大谷石の採石部位の平面図であり、柱部及び床部の採石部位を示す。
【図10】図8、図9のA-A断面図である。
【図11】図8、図9のB-B断面図である。
【符号の説明】
【0021】
1 地下空洞
2 柱部
3 横坑
4 天井部
5 床部
6 竪坑
7 地表
9 連続地中壁
S 採掘領域
【特許請求の範囲】
【請求項1】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に、連続地中壁を形成する工程と、
連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、
からなる残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法。
【請求項2】
連続地中壁を形成する工程は、
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方の地表に、竪坑を含むように石材採掘領域を設定する工程と、
石材採掘領域を囲むように、地表から所定深さの連続地中壁を形成する工程と、
からなる、請求項1に記載の採石方法。
【請求項3】
石材の採石工程は、
地下空洞の天井部を残して、連続地中壁内を露天掘りする工程と、
地下空洞の天井部、柱部、床部の石材を採石する工程、
とからなる、請求項1,2いずれかに記載の採石方法。
【請求項4】
石材の採石工程は、
天井部の石材の採石工程、柱部の石材の採石工程、床部の石材の採石工程とからなる、請求項1乃至3いずれかに記載の採石方法。
【請求項5】
天井部の石材の採石工程は、
土石等で天井部の下方の地下空間の埋め戻しを行う工程と、天井部の石材を採石する工程と、埋め戻しに用いた土石等を除去する工程と、からなる、請求項1乃至4いずれかに記載の採石方法。
【請求項1】
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方に、連続地中壁を形成する工程と、
連続地中壁に囲まれた領域を露天掘りして、地下空洞の天井部、柱部、床部の石材の少なくともいずれかを採石する工程と、
からなる残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞からの採石方法。
【請求項2】
連続地中壁を形成する工程は、
残柱式採掘方法により形成された石材の地下空洞の上方の地表に、竪坑を含むように石材採掘領域を設定する工程と、
石材採掘領域を囲むように、地表から所定深さの連続地中壁を形成する工程と、
からなる、請求項1に記載の採石方法。
【請求項3】
石材の採石工程は、
地下空洞の天井部を残して、連続地中壁内を露天掘りする工程と、
地下空洞の天井部、柱部、床部の石材を採石する工程、
とからなる、請求項1,2いずれかに記載の採石方法。
【請求項4】
石材の採石工程は、
天井部の石材の採石工程、柱部の石材の採石工程、床部の石材の採石工程とからなる、請求項1乃至3いずれかに記載の採石方法。
【請求項5】
天井部の石材の採石工程は、
土石等で天井部の下方の地下空間の埋め戻しを行う工程と、天井部の石材を採石する工程と、埋め戻しに用いた土石等を除去する工程と、からなる、請求項1乃至4いずれかに記載の採石方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2007−70850(P2007−70850A)
【公開日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−257813(P2005−257813)
【出願日】平成17年9月6日(2005.9.6)
【出願人】(599042326)
【公開日】平成19年3月22日(2007.3.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年9月6日(2005.9.6)
【出願人】(599042326)
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