鉱山トンネルにおける油圧ブレーカーの応用：大型モデルの選定と効率向上のノウハウ

私のトンネル工事では、油圧ブレーカーが最も過酷な条件下——硬岩、狭隘空間、換気不良、および連続作業シフト——で使用されます。地表の採石場ベンチで使用されるブレーカーは、地下では異なる運転サイクルで動作します。開放空間で有効な効率化手法がすべて地下でもそのまま適用できるわけではありません。鉱山トンネル向けに大型モデルの選定および運用方法を最適化することは、他のいかなる現場とも異なる課題です。

地下硬岩用大型モデルの選定

キャリアの制約条件は、地下と地上では異なります。地上の採石場では、20トン級の掘削機がフルブーム伸長状態で、垂直方向のクリアランスに制限がありません。一方、地下ではトンネル断面形状が、どの機械が適合するかを決定します。狭いドリフト（幅3～5メートル、高さ3～4メートル程度）では、キャリアはコンパクトな10～15トン級機械に限定される場合があります。硬岩掘削においては、そのトンネルが収容可能な重量クラス内で最大のエネルギーを発揮できるブレーカーを選定する必要があります。たとえば、高圧155mmブレーカー（200～220バール）を搭載したコンパクトな15トン級機械は、作業面（ヘディング）内でブームを適切に旋回できない大型機械よりも、1シフトあたりの硬質花崗岩への破砕エネルギーをより多く供給します。

太原大学による中国の掘削および油圧衝撃式硬岩トンネル掘削（DHIHT）に関する研究では、衝撃破砕の前方に有効な自由面を形成するためには、事前掘削間隔を0.20メートルを超えてはならないことが示された。この原理は、あらゆる硬岩鉱山トンネルにおいて同様に適用される：完全な岩盤面に対して事前掘削による緩和措置を施さずに油圧破砕のみを用いる場合、ある程度の自由面を確保して破砕作業を進める場合と比較して、作業速度が遅くなる。掘削機と破砕機は、代替手段ではなく、連続的な工程として組み合わせる必要がある。

掘削作業面における効率向上

トンネル掘削作業では、毎サイクルごとにオペレーターが再位置決めのために停止する場合、地表の作業ベンチで同様の操作を行う場合よりもコストがかかります。これは、機械の操縦スペースが狭く、作業面（フェイス）がより狭いためです。各打撃サイクルの開始時にブレーカーツールを正確に亀裂、継目、またはドリル穴などの位置に配置し、自由面（フリー・フェイス）から外側に向かって作業を進めると、同一の固い表面を繰り返し打撃する場合よりも効率的に掘削材を破砕できます。ブレーカーを同一の箇所で連続して30～60秒以上作業させてはいけません。その場合、チョーゼルが加熱され、先端部の硬度が低下し、すでに抵抗を示している表面ではツールの先端がより急速に丸みを帯びてしまいます。

トンネル掘削作業における粉塵制御は任意ではなく、必須です。米国労働安全衛生局（OSHA）の規則29 CFR 1926.800では、粉塵発生作業を伴う地下作業において、作業者1人あたり最低200 CFMの新鮮空気供給が義務付けられています。湿式ドリリングおよびチゼル部への水ミスト噴霧により、シリカ粉塵の発生源での抑制が可能です。ブレーカーの密閉ハウジングは、岩粉がブッシュに侵入するのを防ぎます——硬岩トンネルでは、暴露される粉塵負荷が非常に高いため、開放型ブレーカーの粉塵シールは、屋外採石場作業と比較して著しく早期に劣化・破損します。

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鉱山・トンネル：課題と適応

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