WO1998016713A1

WO1998016713A1 - Procede d'excavation a l'aide d'impulsions electriques et excavatrice associee

Info

Publication number: WO1998016713A1
Application number: PCT/JP1997/002345
Authority: WO
Inventors: Adam Albert Martunovich; Vajov Vyacheslav Fedorovich
Original assignee: Itac Ltd.
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1998-04-23
Also published as: US6164388A; AU3359297A; RU2123596C1; JP3877010B2

Description

明細書電気パルスによつて掘削する方法及び掘削機技術分野

この発明は、絶縁固体物の掘削、油 · ガス等の採掘、土木建設等に関係する。背景技術

電気パルスで掘削する方法、及び、掘削機は従来から知られている。例えば、 Vaj ov V. F. . S i omk in B. V. , Adam A. Μ に依る岩盤や人造物の電気パルスによる破砕の最適化について、トムスク州立大学 1996年発行" 物理学" No. 4に記載されている。

この方法によれば、ボアトップは排出液中にある岩盤の上に置かれる。マイクロ秒の間隔で高圧電気パルスが電極に負荷される。電気放電が岩盤を通り、破壊され粉砕される。破壊にいたるパルス時間は電極間距離によって決められる。この方法の欠点は、掘削の効率を上げる方法が電極間距離というただひとつのパラメータしか無いことである。

他の従来の掘削機は、高圧パルス発生源、ボアパイプ、ボアトップとから構成されている。ボアパイプは同心円上にアース外管、内側の高圧パイプが配置されてなり、先端にボアトップを有する。この掘削機の欠点は掘削の最適条件の設定の設備が付加されていない。

他の公知の方法及び掘削機として、 B. V. シォムキン、 A. P.ゥソフ、 V. しバセス著による '電気パルスによる材料破砕' が知られている（ナウ力出版、 1995年 P7 - 11， 34-62, 220-224, 11 - 16, 231-240) ₀

この試験的方法によれば、破砕される岩石は液体中に浸される。その液体は、高圧電気パルスの選定されたパルスにおいて絶縁体となる。電気パルスは岩盤上に設置された電極に付加される。そして、絶縁流体の中に浸された岩盤中を電気放電が発生する。この方法の欠点は、岩盤破砕の最適条件が 2つの電極間の岩塊にのみ充足される事であって掘削とは大きくことなる。

他の既知の掘削機は、ボアトップとボアパイプ、高圧電源から構成される。掘削穴の入り口にガイドが付けられ、昇降装置もがつけられている。掘削穴の排出液は、排出液サイク σンをなし、排出物タンクにつながる。高圧パルスはボアパイプの高圧パイプに付加される。

この掘削機の欠点は掘削穴の構造が十分でなく、最大効率に十分に達しないことである。

上記従来の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、最小の電力消費量によつて、効率良く掘削することの可能な掘削方法及び掘削機を提供することにある。発明の開示

本発明の掘削方法は、排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削方法の一種であり、掘削効率に関する次のパラメ一タの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定して掘削する方法である。

i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧

ϋ ) 単一パルスエネルギー

iii ) 排出液の量

具体的に、前記被掘削物の破壊に要する負荷電圧の場合は、前記被掘削物の破壊に要する負荷電圧の最適値を次式（1) によって推定し、それらの推定された負荷電圧値 inを中心付近に含む負荷電圧の範囲内で、連続的或いは断続的に負荷電圧を変化させることによって被掘削物の破壊に要する負荷電圧の最適値を見いだす。

1

υι= κ( )。· ¹⁵X U。X L°- [kv] (1) η - 1

において

κ: 係数、 Κ=1·0〜1.5 [Ι/cra⁰· ⁴]

n: 電極の数

L: 電極間距離 [cm]

Uo 実験で得られる数値、排出液中にある被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離 lcm の 2本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧 [kv]。

前記単一パルスエネルギ一の場合は、前記単一パルスエネルギ一の最適値を次式（2) よって推定し、その推定された単一パルスエネルギー値 W₀を含む単一パルスエネルギーの範囲内で、連続的或いは断続的に単一パルスェネルギ一を変化させることによつて単-一パルスエネルギ一の最適値を見いだす。

W_o>90L'-⁶ [J] (2) 前記排出液の量の場合は、前記排出液の量の最適値を、次式（3) によつて推定し、それらの推定された排出液の量値 Q を含む排出液の量の範囲内で、連続的或いは断続的に排出液の量を変化させることによつて排出液の量の最適値を見いだす。

7Γ XDb²

Q=(0.25〜0.5) X f [リツター/ 分] (3)

4

Db: ボアトツプの径 [cm]

f： 1 秒当たりのパルス数（パルスの周波数）上記本発明の掘削方法によれば、 i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧、 ii ) 単一パルスエネルギー、）排出液の璗という掘削効率に関するパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定して掘削するので、電力消費量を最小に抑えて、効率良く掘削することが可能となる。

更に、上記掘削効率に関するパラメータの電力消費量を最小とするのに最も適した値を上記式（1)，（2) , (3) によって、予め推定して掘削を試みるので最適値を見いだすための試験回数をできるだけ最小に抑えて効率良く最適値を見いだすことができる。

また、本発明の掘削機は、排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であり、高電圧パルス発電機と、前記高電圧パルス発電機からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極と、排出液循環システムと、最適条件設定装置とを備えている。

前記最適条件設定装置は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間に接続され、若しくは、前記排出液循環システムの中に組み込まれ、或いは、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間に接続され且つ前記排出液循環の中に組み込まれて、掘削に関する電力消費量が最小となるように、掘削効率に関する次のパラメ一タの少なくとも一つの最適化を行う。

i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧

ii ) 単一パノレスエネノレギ一

iii ) 排出液の量

上記本発明の掘削機によれば、 i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧、 ii ) 単一パルスエネルギー、 iii ) 排出液の量という掘削効率に関するパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするように最適化を行うので、電力消費量を最小に抑えて、効率良く掘削することが可能となる。

更に、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプを備えている。前記ボアパイプは、高電圧用パイプと、該高電圧用パイプの外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプを有しており、前記ボアバイプの前記グランド用パイプの内側と前記高電圧用パイプの外側は非磁性の電気電導性の高い材料でメツキされている。

このような非磁性の電気電導性の高い材料によるメツキは、掘削穴が深くなれば、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を顕著に低減する。そのため、掘削穴が深くなつても、パルスの状態を余り変える必要が無く、掘削機の安定した運転が行える。

加えて、本発明の掘削機は、前記ボアパイプを地中に案内するために、前記ボアパイプの周囲に設けられたガイドとを備えている。前記ボアパイプと前記ガイドは、前記ボアパイプが前記ガイド内を上下方向にスライド可能なように、スライド接点を介して接続されている。

このようなガイドとボアパイプとを接続する接点は、ガイドとボアパィプとの間の電位差による空気ギヤップの破壊を防止する。

また、本発明の掘削機において、前記高電圧パルスを生じさせるための高圧パルス電源回路は、ィンダクタ一蓄電器と半導体整流器とを組み合わせたィンダクタ一蓄電型高圧パルス電源回路である。

このような電源回路は、電源回路に半導体整流器を使用しない従来の掘削機に比べ、形状、重量が半分になり、そのため掘削機が移動可能になり、更に、キャパシター及び球ギャップの数も減少し、キャパシタ一電圧も低下できるので高圧パルス電源回路の寿命が長くなるという利点がある。

更に、本発明の掘削機は、垂直に立設されている前記ボアパイプを上下動させるための、吊り上げ手段を有する昇降装置を備え、前記ボアパィプに高電圧を入力するための高電圧入力部が、ボアパイプの一端側であってボアパイプの軸から所定角度傾いた位置に設けられている。上記のような高電圧入力部の取付位置は、高電圧入力部がボアパイプの同軸上に有るよりも、昇降装置のワイヤー等の吊り上げ手段がボアパイブに繋がれることを容易にする。そして、ボアパイプの昇降装置による掘削穴への設置や、掘削穴からの引き上げも、高電圧入力部とワイヤ一等の吊り上げ手段との接触を気にせずに行え、容易となる。更に、昇降装置よつてボアパイプを掘削穴の中で移動することも可能となる。加えて、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプと、該高電圧用パイプの外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプを有し、その一端側が高電圧パルス発電機に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプとを備えている。そして、前記ボアパイプに高電圧を入力するための高電圧入力部の外表面が半導電性材料で被覆されグランド用パイプと電気的に接続されている。

このように半導電性材料で被覆をした高電圧入力部は、半導電性材料による被覆の無いものと比べ高圧の負荷電圧に耐えられる。

また、本発明の掘削機は、前記ボアパイプに取り付けられた排出泥収集装置とを備えている。前記排出泥収集装置は、ボアパイプと同心円上に設けられた断面が扇型のパイプによって形成される排出液供給路と、該排出液供給路に挟まれた溝によって形成される収集路を有し、前記収集路には、弾性体弁が排出泥収集方向に沿って複数設けられている。このような構造の排出泥収集装置は、排出泥の収集速度が不十分となつた場合でも、排出泥は弾性体弁の上に落ちるので、逆流することはない。更に、前記収集路は、前記排出液供給路の間の溝であって収集路用のパイプ等を使用していないので、弾性体弁の上に落ちた大きな固まりは、既知の技術で容易に細粉することができる。その結果、パイプ等によって形成された収集路を有する従来の排出泥収集装置のように、大きな固まりによる収集路の閉塞が生じて収集路用パイプ等の破壊が起き、そのため、排出泥収集装置そのものの破壊が生じてしまうという恐れが無くなる。

更に、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極を有するボアトップと、前記高電圧パルス発電機と前記ボアトップの間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機が接続され、他端側に前記ボアトップがネジ止めされているボアパイプとを備えている。前記ボアトップのネジ部には所定長を有する水平開口部と、この水平開口部の中の 2 つの回り止めが設けられている。そして、この 2 つの回り止め間の距離は、ボアトップのその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口の所定長よりも短い距離である。

上記のような水平開口部及び回り止めが設けられたボアトップは、その軸を中心とする回転が可能となる。そのため、掘削の衝撃波や排出泥の衝擊によってボアパイプとボアトップの連結部に捻じれが生じることが防止される。そして、ボアトップは底部で所定の位置を保持し、岩盤堀削の効率上昇をもたらす。

加えて、本発明の掘削機は、前記ボアトップは、格子の各交点上に電極を配備し、掘削穴の中を移動可能である。

上記のように格子の各交点上に電極を配備すると、格子上に電気放電がおこり、結果として格子に囲まれた部分に出っ張った岩盤にも破砕が起こり、効率良く岩盤を破壊する。そして、ボアトップが移動可能であると、ボアトップが移動する事で直径の異なる穴を堀削する事ができるまた、本発明の掘削機は、前記高電圧が入力される高圧電極と他の電極とは、それらの先端が互いに相手に向かって屈曲している。

このような構造を有する電極は、大きな径のコアを有する被掘削物の掘削に適する。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の掘削機の構成を示す図であり、第 2図は本発明の掘削機の電源回路を示す図であり、第 3図は本発明の掘削機における高電圧入力部の取付位置を示す図であり、第 4図は本発明の掘削機における高電圧入力部の構造を説明する図であり、第 5図（a) 及び第 5図（b) は排出液循環システムを構成する排出泥収集装置を説明する図であり、第

6図はボアトツプのボアパイプへの取付構造を示す模式図であり、第 7 図はボアトップの電極構造を示す図であり、第 8図は電極の先端構造を示す図であり、第 9図は負荷電圧 U1に対する電力消費量 W を示すグラフであり、第 1 0図は負荷電圧 U1を 370 [kV]とした場合のパルス電圧発電機のキヤパシタンス C に対する電力消費量 W を示すグラフであり、第 1

1図は電極間距離 L に対する単一パルスエネルギーを示すグラフである

発明を実施するための最良の形態

本発明の掘削方法を具体的に説明する。

( i ) 最初に、被掘削物のサンプルを用いて U oを求めた。ここで、 U ₀は、排出液中にある被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離 lctn の 2本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧 [kv]である。

被掘削物のサンプルとしてミクロクォーツザィト（鉱物名一水晶石）を用いた。このサンプルをディーゼルオイルの中に浸した。サンプルの表面に 2本の電極を設置した。この時の電極間距離 1cmであった。一方の電極は接地され、他方の電極には高電圧が負荷された。同様の条件でサンプルを 5回破壊した。ここで、どのような種類のサンプルであってもも実験回数は、 5乃至 10回は必要である。また、非均質のサンプルの場合は、更に、サンプル数を増やして実験をすることが望ましい。

5 回のサンプル破壊の結果、 U。=190 [kV] という平均値を得た。

次に、電極数 n が 7本、電極間距離しが各 4cra の掘削機を用いて、岩盤の掘削を行った。従って、負荷電圧 U 1は、式（1) から 252. 8 〜379. 3 [kV]となった。掘削は、これらの値を中心付近に含む負荷電圧の範囲 22 0. 0 〜490. 0 [kV]で負荷電圧を連続的或いは断続的に変化させ、その時の電力消費量 W を測定しつつ行った。その結果は表 1に示す通りであつた。負荷電圧 U1が、 380 [kV]の時に、電力消費量 W が最小となった。本発明の掘削方法においては、電力消費量 W が最小となるこの最適負荷電圧値 ΙΠを用いて掘削を行う。この最適負荷電圧値 U1の用い方として、掘削作業の最初に負荷電圧 U 1の最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式（1) によって得られる負荷電圧値 U1を含む負荷電圧の範囲内で負荷電圧を変化させ、電力消費量 W を最小とする最適負荷電圧を見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量 W を最小とする最適負荷電圧によって掘削を行う方がよい。表 1

ここで、上記表 1について更に詳述する。

岩盤の破砕はパルスの上昇時におこつた。岩盤の破砕は幾つかの要素に依存し、主なパラメータは電極間の電圧であった。 U 1=220I Vにおいて、放電はなく、岩盤は破壊されなかった。これ以上の電圧において放電が観察されたが放電貫通による破壊の確立は 100 %以下であった。

電圧上昇は放電貫通の確率を上昇させ、破壊の確率を上昇させた。しかしながら、多くの場合、エネルギーの最大使用状況での掘削が放電貫通の確率を最大とするわけでは無い。その理由として絶縁破壊の増加、パルス電圧発電機の信頼性の低下が挙げられる。これが、教示された式 (1) において最大の U l、即ち、 379. 3 [kv] 付近で最大効率になる理由である。

実際には、表 1に示すように、 380 [kV] において岩盤破壊のエネルギ一消費は最小となつた。この条件下で破壊電圧は最大効率と考えられる。 U1 > 3801 V において電力消費量が増加する主たる理由は排出泥の再破壊である。

( ii ) 次に、負荷電圧を 380 [kV]とし、電極間距離を 4cm として単一パルスエネルギーを 250 〜1550 [J]の間で連続的或いは断続的に変化させ、電力消費量 W を測定しつつ砂岩の掘削を行った。単一パルスエネルギ —はパルス電圧発電機の +ャパシタンスを変えることにより変化させた。前記単一パルスエネルギーの範囲 250 〜1550 [J]は、式（2) W_o≥90L ' • ⁶から得られる単一パルスエネルギーを含む範囲であった。その結果は表 2に示す通りであった。単一パルスエネルギ一 W。が 880 〜1100 [J]の時に、電力消費量 w が最小となった。

本発明の掘削方法においては、電力消費量 W が最小となるこの最適単一パルスエネルギー値 Woを用いて掘削を行う。この最適単一パルスェネルギ一値 Woの用い方として、掘削作業の最初に単一パルスエネルギーの最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式（2 ) によつて得られる単一パルスエネルギ一Woを含む単一パルスエネルギ一の範囲内で単一パルスエネルギーを変化させ、電力消費量 W を最小とする最適単一パルスエネルギーを見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量 W を最小とする最適単一パルスエネルギーによって掘削を行う方が良い。

表 2

ここで、上記表 2について更に詳述する。

掘削の適正な条件設定は掘削効率を上昇させ、破壊に必要なネルギ一を低下させる。表 2 において、このことは明白である。単一パルスェネルギ一 Woの上昇は電力消費量 W の低下をもたらした。更に、単一パルスエネルギー _{W o}を増加すれば、排出泥の再破砕により電力消費量 w は増加する。パルス電源からの最大効率の放電エネルギーを決定することにより電力消費量を 2/3 以下に低下させることができる。

( iii ) 次に、単一パルスのエネルギーを 850 [J] とし、電極間距離 4cra とし、ボアトップ径 110 [mm]とし、パルス周波数 ί は 1〜9 として式（3 ) から排出液の量 Q を計算した。ここで、パルス周波数 f を 1〜9 とした理由は、掘削率は毎秒当たり 9 までのパルス周波数 f に直接比例し、これ以上周波数を増加すると掘削効率の低下を招くからである。上記式

(3) によつて得られた値を含む排出液の量の範囲で排出液の量を連続的或いは断続的に変化させ、その時の電力消費量 W を測定しつつ水晶石の掘削を行った。その結果、排出液の量 Q は、 450 [リッタ一 / 分] が最適であることが見いだされた。

本発明の掘削方法においては、電力消費量 W が最小となるこの最適排出液の量値 Q を用いて掘削を行う。この最適排出液の量値 Q の用い方として、掘削作業の最初に排出液の量の最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式（3) によって得られる排出液の量 Q を含む排出液の量の範囲内で排出液の量を変化させ、電力消費量 W を最小とする最適排出液の量を見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量 W を最小とする最適排出液の量によって掘削を行う方がよい。

次に、本発明の掘削機を第 1図乃至第 8図を参照しつつ説明する。

(掘削機構造）

第 1図において、掘削機 1 は、高電圧パルス発電機 2 と、ボア部 9, 10 ，11, 12と、排出液循環システム 3, 4, 5a， 5b と、最適条件設定装置 13, 14, 15, 16 と、昇降装置 6, 7, 8 とから構成される。

ボア部は、高電圧入力部 9 と、ボアパイプ 11と、前記ボアパイプ 11を地中に案内するために前記ボアパイプ 11の周囲に設けられたガイド 10と、前記ボアパイプ 11の先端に設けられたボアトップ 12とを含む。

ボアパイプ 11は、高電圧用パイプ 20及び前記高電圧用パイプ 20の外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプ 21から構成されており、ガイド 10内で上下方向にスライド可能な構造である。高電圧用パイプ 20と、グランド用パイプ 21は、中間絶縁材 22a, 22b で仕切られた構造になっている。ダランド用パイプ 21の内側と高電圧用パイプ 20の外側は非磁性で電気電導性の高い材料でメツキされている。非磁性で電気電導性の高い材料としては、例えば、ジュラルミン、銅、真鍮、アルミニウム等が挙げられる。これは、掘削穴が深くなれば、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を低減するために行うもので、そのメッキの厚さは 0. lmm 以下程度で十分である。

グランド用パイプ 21がガイド 10内を上下にスライド可能なように、ガィド 10とグランド用パイプ 21は、スライド接点 23を介して接続されている。これは、高電圧パルス発電機 2 とボア部の放電回路は、接地されてもされなくても良いが、ガイド 10とグランド用パイプ 21は、接続されている必要があるからである。

ダランド電極 17と高電圧電極 18との間の放電は排出液に対しても起こりうるので、ガイド 10とグランド用パイプ 21の間で電圧が存在すると、空気ギャップの破壊が起こることがある。そのため、高電圧パルス発電機 2 とボア部の放電回路をこの空気ギヤップによる破壊から保護するために、ガイド 10とグランド用パイプ 21は、排出液の出側のスライド接点 23を介して接続されている必要があるのである。

ボアトップ 12は、グランド電極 17及び高圧電極 18から構成されている。グランド電極 17と高圧電極 18はボアトップ絶緑材 19で仕切られている尚、電極数については、後で述べるように、グランド電極 17及び高圧電極 18が各一つづつとは限られない。

排出液循環システムは、排出液タンク 3 と、排出液ポンプ 4 と、排出液用パイプ 5a, 5b とを含む。この排出液循環システムによって、排出液は、排出液タンク 3 からポンプ 4 、排出液用パイプ 5a, 5b を通ってボア部に、また、ボア部からグランドバイプ 21の外側と掘削穴の隙間からガィド 10を通して排出液タンク 3 に帰り循環する。最適条件設定装置は、負荷電圧や単一パルスエネルギー等を調整するための負荷電圧等調整装置 13と、パルス電流トランス等の電力消費量計測装置 14と、排出液用制御装置 15と、最適条件設定用制御装置 16とを含む。最適条件設定用制御装置 16は、前記負荷電圧等調整装置 13と、前記電力消費量計測装置 14と、前記排出液用制御装置 15とに接続されている。この最適条件設定用制御装置 16は、定期的或いは連続的に、電力消費量が最小となるように、掘削条件の最適化を行う。前記掘削条件の最適化を行うためのパラメ一ターとしては、岩盤破壊に要する負荷電圧、単一パルスエネルギー、排出液の量等がある。

排出液用制御装置 15は、排出液用パイプ 5a, 5b の中に組み込まれ、前記最適条件設定用制御装置 16に従って、排出液パラメータの定期的或いは連続的制御を行う。排出液パラメータとしては、流体の特性（体積電導率、流量、構造等の機械的特性等）と作動状況等がある。

昇降装置は、ウインチ 6 、プ一リ 7 、ワイヤー 8 等のボアパイプ 11を吊り上げるための手段を含む。

上記構造の掘削機 1 による作動を説明する。ガイド 10によってボアパィプ 11が地中に案内されるように、ボア部を掘削穴の底部に設置する。排出液は、排出液循環システムによって、排出液タンク 3 からポンプ 4 、排出液用パイプ 5a， 5b を通ってボア部に、また、ボア部からグランドパイプ 21の外側と掘削穴の隙間からガイド 10を通して排出液タンク 3 に帰り循環する。高電圧パルスは、高電圧パルス発電機 2 から高電圧入力部 9 を介して高電圧パイプ 20、ボアトップの高圧電極 18に負荷される。電気放電が高圧電極 18とグンランド電極 17の間でおこる。放電が岩盤を貫通し岩盤は破壊される。破壊された岩盤は排出液循環システムによつて、排出液と共に掘削穴から除去される。

そして、昇降装置は、ボア部を下方へ降ろして掘削穴の新たな底部に再び設置する。この時、ボアパイプ 11は、ガイド 10によって地中に案内されながらガイド 10の内側壁に沿って下方ヘスライドする。以上のような作業を繰り返しながら掘削作業が進む。

この間、最適条件設定制御装置 16は、電力消費量が最小となるように、岩盤破壊に要する負荷電圧及び単一パルスエネルギーと排出液の量を、定期的に或いは連続的に、岩盤破砕に最適なように決定する。そして、排出液制御装置は、最適条件設定制御装置からの指令に基づき流体の特性（体積電導率、流量、構造等の機械的特性等）と作動状況を決定する。

このように、本発明の掘削機 1 によれば、最適条件設定制御装置が、電力消費量が最小となるように、定期的或いは連続的に、岩盤破壊に要する負荷電圧、単一パルスエネルギー、排出液の量等の掘削条件の最適化を行うので、効率の良い掘削が自然条件に適して行うことができる。また、ダランド用パイプ 21の内側と高電圧用パイプ 20の外側は非磁性で電気電導性の高い材料でメツキされているので、掘削穴が深くなつても、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を顕著に低減するので、パルスの状態を余り変える必要が無く、掘削機の安定した運転が行える。

更に、ガイド 10とグランド用パイプ 21は、排出液の出側のスライド接点 23を介して接続されているので、ガイド 10とグランド用パイプ 21の間の電位差による空気ギヤップの破壊が起こることも無い。

尚、本発明の掘削器 1 は、岩盤等の絶縁固体物の掘削に限らず、油 - ガス等の採掘、土木建設等にも用いることができる。従って、掘削対象となる被掘削物は、岩盤に限られるものではない。

(高圧パルス電源回路）

第 2図によって、本発明の掘削器 1 に用いられた高圧パルス電源回路を説明する。これは、半導体整流器を使用したインダクター蓄電型高圧パルス電源回路である。高圧パルス電源回路は、高圧キャパシター 24、球ギヤップ 25、ィンダクタ一蓄電器 26、ダイォード等の半導体整流器 27 を含む。図中にはボアトップ 12の電極 17, 18 と岩盤も示されている。この高圧パルス電源回路は、次のようにして作動する。高圧キャパシタ一 24に並列に電源を接続すると、高圧ヰャパシタ一24に電圧が蓄積される。この時、ボアトップ 12の一方の電極 17の方へ流れようとする電流は、ダイオード 27によってインダクタ一蓄電器 26に導かれ、インダクタ一蓄電器 26にも電圧が蓄積され昇圧される。高圧牛ャパシター 24に球ギヤップ 25が作動するのに十分な電圧が蓄えられると、球ギヤップ 25においてギヤップ破壊が起こり通電する。高圧パルス電源回路が通電すると、図中の矢印 i ₂に示すように、インダクタ一蓄電器 26において昇圧された高圧電流及びダイォ一ド 27からの電流がボアトップ 12の他方の電極 18に流れる。そして、ボアトップ 12の電極 17, 18 間に放電がおこり岩盤が破壊される。上記作動を繰り返し行う。

ここで、ダイォード 27によってボアトップ 12の電極 17への電流の流れを遮断し、高圧キャパシター 24に球ギヤップ 25が作動するのに十分な電圧を蓄える時間は、ナノ秒の僅かな時間である。この僅かな時間に、ィンダクタ一蓄電器 26の電圧は昇圧される。この昇圧は、インピーダンス等の条件設定を適切に行うと、高圧キャパシタ一24にかかる負荷電圧より 3〜3. 5 倍高い電圧まで上昇させることができる。

ィンダクタ一蓄電器 26とダイォ一ド 27とを組み合わせた上記構成の高圧パルス電源回路によると、電源回路にダイォ一ド 27を使用しない従来の掘削機に比べ次のような利点がある。形状、重量が半分になり、掘削機を移動可能にし、キャパシター及び球ギャップの数が減少し、キャパシター電圧も低下させられるので高圧パルス電源回路の寿命が長くなるまた、パルス電源はィンダクタ一蓄電器と固体整流器を使用することで、形状、寸法を従来のものより遙に小さくできる。これらはボアの中、特にボアトップ近傍に配置できる。インダクタ一蓄電型高圧パルス電源回路は、この他に掘削穴中のボアトップにまで浸漬できる。この事は深い穴を掘削する際に重要であり、電導度の高い排出液、例えば、水を使用するときに特に重要である。

キヤパシタンスを変えることによって単一パルスのエネルギーをかえることができる。

(高電圧入力部）

第 3図及び第 4図によって、本発明の掘削機における高電圧入力部 9 の好ましい取付位置及び構造を説明する。

第 3図において、支柱 27、ウインチ 6 、ワイヤ一 8 は昇降装置を構成している。本発明の掘削機は高電圧入力部 9 がボアパイプ 11の軸から所定角度傾いた位置に取り付けられている。前記所定角度 αは、ボアパイブ 11の軸に対して 30° < < 150° の範囲にあることが望ましい。昇降装置のワイヤ一 8 はボアパイプ 11に繋がれている。ボアパイプ 11はガイド 10によって地中に案内されてガイド 10に沿って上下動可能である上記のような高電圧入力部 9 の取付位置は、高電圧入力部 9 がボアパイブ 11の同軸上に有るよりも、昇降装置のワイヤ一 8 がボアパイプ 11に繫がれることを容易にする。そして、ボアパイプ 11の昇降装置による掘削穴への設置や、掘削穴からの引き上げも、高電圧入力部 9 とワイヤー 8 との接触を気にせずに行え、容易となる。更に、昇降装置よつてボアパイプ 11を掘削穴の中で移動することも可能となる。

第 4図によって高電圧入力部 9 の構造を説明する。第 4図において、符号 29は、絶縁部品を示している。この絶縁部品 29は、底に一つの貫通孔 29b を有する力ップを逆さまにした形状をしている。前記力ップ型絶緑部品 29の開口部の周囲にはフランジ 29c が設けられている。このフランジ 29c は、ボアパイプのグランド用パイプ 21のフランジ 21a に接合されている。

高電圧導線 30が、前記絶縁部品 29内に収納されており、その上端部が前記貫通孔 29b から少し突き出るように前記貫通孔 29b 内に挿入されて固定されている。高電圧導線 30の上端部 30b には電流ケーブル 31が接続され、下端部にはボアパイプの高電圧用パイプ 20が接続されている。前記絶縁部品 29は、その少なくとも外側の表面 29a に半導電性材料を塗布することによって被覆されている。前記絶縁部品 29の半導電性材料被覆面 29a は、ボアパイプのグランド用パイプ 21と、それらのフランジ 21a, 29c で電気的接点 29e を有する。そして、前記高電圧導線 30の表面 30a も同様に、半導電性材料が塗布されて被覆されている。前記高電圧導線 30の半導電性材料被覆面 30a と前記絶縁部品 29の半導電性材料被覆面 29a とは前記絶縁部品 29の高電圧導線 30の固定部において電気的接点 29d を有している。半導電性材料としては、ポリエチレン、グラフアイト等の溶剤の混合ゃ複号材料が挙げられる。

上記構造の高電圧入力部 9 によって、高電圧入力テストを行った。絶縁部品 29及び高電圧導線 30は、高密度ポリエチレン製のものを使用した。高電圧導線 30の径は 4ηιηι であり、高電圧導線 30の高さは 220tnm であつた。電流ケ一ブルの 31径は 15關であった。絶縁部品 29のフランジ 29c の径 160匪であった。

半導電性材料被覆面 29a の接点 29e と接点 29d の間の抵抗は、 1. 21 Ω であり、電流ケーブル 31との接続面である高電圧導線 30の上端部 30b と接点 29d との間の抵抗も 1. 2k Qであった。即ち、半導電性材料被覆面 30 a 及び 29a のすベての電気抵抗は 2.むであった。

そして、高電圧パルス発電機と電流ケ一ブルの間でテスト電圧をかけた。それを段階的に 350kV 〜880kV に昇圧した。電圧パルスの間隔は、 1. 5 マイク o秒とした。半導電性材料の被覆をした高電圧入力部 9 は負荷電圧において半導電性材料の被覆の無いものと比べ 2. 7 倍の負荷電圧に耐えられた。

(排出泥収集装置）

第 5図（a) 及び第 5図（b) によって、排出液循環システムを構成する排出泥収集装置を説明する。第 5図（a) 及び第 5図（b) は、ボアパイプに取り付けられた排出泥収集装置、及びその断面図を示している。図中の Rはボアトップ径を示している。

排出泥収集装置は、第 5図（b) に示すように、 2 つの排出液供給路 32 a, 32b と排出液と共に排出泥を汲み上げるための 2 つの収集路 33a, 33b を有している。

前記 2 つ排出液供給路 32a, 32b は、ボアパイプのグランド用パイプ 21 と同心円上に設けられた内側パイプ 34と、前記内側パイプ 34の拡径方向に位置する断面が円弧状の 2 つの外側壁 35と、前記 2 つの外側壁 35と内側パィプ 34を連結するために前記内側パィプ 34から拡径方向に向かって立設する 4 つの隔壁 36とから形成される断面が扇型の空間である。

前記 2 つの収集路 33a, 33b は、前記 2 つの排出液供給路 32a, 32b に挾まれた溝である。即ち、この排出泥収集機は収集路用のパイプ等を使用しないで収集路を形成している。

前記 2 つの収集路 33a，33b 内には、第 5図（a) に示すように、ゴム等で成形された弾性体弁 37が、前記内側パイプ 34の表面に上下方向へ複数設けられている。

上記構造の排出泥収集装置の作動を説明する。岩盤等の被掘削物が粉碎された後は、前記 2 つ排出液供給路 32a, 32b から供給された排出液に岩盤等の被掘削物の破片が混ざり排出泥となる。この排出泥は、地上に設置されたポンプによって前記 2 つの収集路 33a, 33b を通して汲み上げられる。

この時、十分な排出泥速度がある場合、粉砕された破片が大きな固まりであっても弾性体弁 37を通して上がっていく。一方、排出泥の速度が突然遅くなったりして排出泥速度が不十分となっても、排出泥は弾性体弁 37の上に落ちるので、逆流することはない。更に、前記 2 つの収集路 33a, 33b は、前記 2 つ排出液供給路 32a, 32b の間の溝であって収集路用のパイプ等を使用していないので、弾性体弁 37の上に落ちた大きな固まりは、既知の技術で細粉することができる。

その結果、パイプ等によって形成された収集路を有する従来の排出泥収集装置のように、大きな固まりによる収集路の閉塞が生じて収集路用パイプ等の破壊が起き、そのため、排出泥収集装置そのものの破壊が生じてしまうという恐れが無くなる。

電気パルス掘削の特性として電極間距離が lOOmra 以上の場合、粉砕された破片が大きな固まりである事は有りうる。しかし、上記の排出泥収集装置であれば、この大きな固まりのために、排出泥の速度が突然遅くなつたり、収集路が閉塞されても収集路用のパイプ等が壊されることはない。

(ボアトップの取付構造）

第 6図は、ボアトップ 12のボアパイプ 11への取付構造を示す模式図である。図中の R はボアトップ径を示している。

ボアトツプ 12は、ボアパイプ 11のグランドバイプ 21の先端にネジ止めされている。ボアトップ 12のネジ部には所定長を有する水平開口部 38が設けられている。この水平開口部 38には 2 つの回り止め 39a, 39b が設けられている。この 2 つの回り止め 39a, 39b 間の距離は、ボアトップ 12のその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口 38の長さよりも短くなっている。ボアトップ 12のその軸を中心とする回転の可能な距離は、水平開口部 38の長さと 2 つの回り止め 39a, 39b 間の距離との差によって決定される。その差は、電極間距離以上であることが好ましいこのような水平開口部 38が設けられた理由は、次の通りである。掘削の最中、ボアトップ 12は衝撃波と排出泥の衝擊にさらされる。この結果、ボアトップ 12は曲がったり、時には捩じれたりする。しかしながら、上記のような水平開口部 38が設けられたボアトップ 12は、その軸を中心とする回転が可能であるので、捻じりが防止される。そして、ボァトップ 12は底部で所定の位置を保持する。これは岩盤堀削の効率上昇をもたらす。効率は、このような水平開口部 38が設けられていないものに比べ 2 0 %上昇した。

(ボアトップの電極数と掘削穴の中心軸周りの移動）

どの種類の排出液を使用するかは、堀削費用の削減に関する重要な要素の一つである。コストの安い排出液、例えば水を使用する場合、水は高い電気電導性を持つので、電極間でかなりの漏れ電流が発生する。従つて、電極の数を減らす事が重要である。しかし、大きな径の穴を堀削する場合には、電極の数を減らすのに限界があった。

そこで、電極の数を最小限に減らしつつも大きな径の穴を堀削することのできるボアトップの電極構造を第 7図に示す。ボアトップは、 2 本の高圧電極 18と 2本のグランド電極 17から構成される。電極は格子の各交点上に配置される。ここでは、電極が 4 本であるので、正方形の各頂点に配置されている。このように、電極配置が矩形になっているので、ボアトップ径はその最大径 R とする。そして、上記構造のボアトップは、掘削穴の軸 0の周りで移動可能である。ボアトップの移動は、排出液の流れ、放電エネルギーでも可能であるが、例えば、第 3図に示す昇降装置の支柱 28の先端のアーム 28a を水平方向に伸縮自在、且つ、支柱 28の周りで 90° の回転が可能なアームにすることでボアパイプ 11共々移動が可能になり確実に所定の位置へボァトップを移動できる。

上記構造のボアトップによる作動を説明する。上記構造のボアトップにおいて、電気放電は二点鎖線で囲まれた I部分でおこるが、結果として I部分に囲まれた Π部分に出っ張った岩盤にも破砕が起こり、効率良く岩盤を破壊する。そして、ボアトップを掘削予定の穴 40の軸 0を中心にして矢印方向に移動させる。移動した先で、また掘削作業を行う。それと同時に、ボアトップが移動した後の場所では、穿孔作業を行う。このように、ボアトツプが掘削穴の軸 0を中心として移動する事で直径の異なる穴を堀削する事ができる。

従来であれば、このような大きな直径を持つ穴 40を堀削するには、通常何倍かの電極数を必要とし、したがって、漏れ電流は数倍増加し、効率は著しく低下する。

(電極の先端構造）

大きな径のコアを有する被掘削物の掘削は難しい。このような大きな径のコアを有する被掘削物の掘削に適する電極の先端構造を第 8図に示す。高圧電極 18及びグランド電極 17の先端が互いに相手に向かって曲げられている。曲げ角度は 90° 以下であることが望ましい。

このような先端構造を有する電極は、 600mm 径の中心コアを合計 1 0 0パルスで破砕した。この方法は堀削効率を 3 0 %向上させた。

(掘削条件の最適化）

次に、第 1図の掘削機 1 において、どのようにして、掘削条件の最適化を行つたかを具体的に述べる。電極間距離は 4cm であった。

本掘削方法では、電力消費量 W を最小とする負荷電圧 U1に対して電力消費量 W を最小とする単一パルスエネルギ一を求めなければならない。これは、単一パルスエネルギーが、パルス電圧発電機のキャパシタンスを変えることにより変化させられることから、電力消費量 W を最小とする負荷電圧 U1に対して電力消費量 W を最小とするパルス電圧発電機の半ャパシタンス C の適正値を求めることでもある。

第 9図は、負荷電圧 U1に対する電力消費量 W を示すグラフである。本発明の掘削方法の一つである式（1) によって、電力消費量 W が最小になりそうな負荷電圧 U1の値を求め、それらの値を含む負荷電圧の範囲 250. 0 〜500. 0 [kV]で負荷電圧を断続的に変化させ、その時の電力消費量 W を測定したものである。負荷電圧 U1が 370 〜390 [kV]で電力消費量 W は最小になった。そこで、負荷電圧 U1を 370 [kV]とした。

第 10図は、負荷電圧 U1を 370 [kV]とした場合のパルス電圧発電機のキャパシタンス C に対する電力消費量 W を示すグラフである。本発明の掘削方法の一つである式（2) によって、電力消費量 W が最小になりそうな単一パルスェネルギ一 W。の値を求め、それらの単一パルスエネルギー W₀ を生じさせるパルス電圧発電機のキヤパシタンス C の値を中心付近に含むキャパシタンス c の範囲で、断続的に変化させ、その時の電力消費量 W を測定したものである。キャパシタンス [：力く、 0. 014 [〃 P]の時、電力消費量 W は最小になった。このようにして、電極間距離 L=4 [cm]の時、最適条件は、負荷電圧 Ul=370 [kV], パルス電圧発電機のキャパシタンス 00. 014 であった。

そして、負荷電圧 U1を 70 [kV] とし，パルス電圧発電機のキャパシ夕ンス C を 0. 014 [ ^ P]とした時の、電力消費量 W を最小とする排出液の量 Q を上記式（3) 等により求めて排出液の量 Q の最適化を行った。尚、電極間距 L が 4 [ cm ] 以外の時も、上記のような方法で負荷電圧、パルス電圧発電機のキャパシタンス C 、排出液の量 Q の最適な値を得る事ができる。

ここで、参考として、電極間距離しに対する単一パルスエネルギーを示すグラフを第 11図に示す。最適条件を得るための目安となる W_o≥90い • s — 式（3) のグラフが示されている。斜線範囲は電気パルスで岩石を破壊するのに必要なエネルギーを示しており、クレッツ、ドルゾン等の特許による（1995年 9月 13日付け）。産業上の利用可能性

本発明は、最小の電力消費量によって、効率良く掘削することの可能な掘削方法及び掘削機として最適である。

Claims

請求の範囲

1. 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によつて破壊する掘削方法であつて、掘削効率に関する次のパラメ一タの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定して掘削する方法。

i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧

ϋ ) 単一パノレスエネノレギー

iii) 排出液の量

2. 前記被掘削物の破壊に要する負荷電圧の最適値は、次式によつて得られる負荷電圧値 U1を含む負荷電圧の範囲内で、連続的或いは断続的に負荷電圧を変化させることによって見いだされることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の掘削方法。

1

Ul= Κ(—— )°· ¹⁵XU₀XL°- ⁴ [kv] (1) n-l

ここにおいて

K: 係数、 K=l.0〜1.5 [l/cm°'⁴]

η: 電極の数

L: 電極間距離 [cm]

Uo: 実験で得られる数値、排出液中に存在する被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離 lcra の 2本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧 [kv]

3. 前記単一パルスヱネルギ一の最適値は、次式によって得られる単一パルスエネルギー W。を含む単一パルスエネルギ一の範囲内で、連続的或いは断続的に単一パルスエネルギーを変化させることによって見いだされることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の掘削方法。

Wo>90L ⁶ [J] (2)

4 . 前記排出液の量の最適値は、次式によって得られる排出液の量 Q を含む排出液の量の範囲内で、連続的或いは断続的に排出液の量を変化させることによって見いだされることを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の掘削方法。

π X Db ²

Q= (0. 25 〜0. 5) f [リツタ一 / 分] (3)

4

Db : ボアトツプの径 [era]

f : 1 秒当たりのパルス数（パルスの周波数〉

5 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によつて破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極 17, 18 と、

排出液循環システム 3, 4, 5a, 5b と、

最適条件設定装置 13, 14, 15, 16 とを備え、

前記最適条件設定装置 13, 14, 15, 16 は、前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間に接続され、若しくは、前記排出液循環システム 3, 4, 5a, 5b の中に組み込まれ、或いは、前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間に接続され且つ前記排出液循環システム 3, 4, 5a, 5b の中に組み込まれて、

掘削に関する電力消費量が最小となるように、掘削効率に関する次のパラメータの少なくとも一つの最適化を行うことを特徴とする掘削機 1 i ) 被掘削物の破壊に要する負荷電圧

ϋ ) ' 単一パノレスエネノレギ—

iii ) 排出液の量

6 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極 17， 18 と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプ 20と、該高電圧用パイプ 20の外側に同心円状に重ねられたダランド用パイプ 21を有し、その一端側が高電圧パルス発電機 2 に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ 11とを備え、

前記ボアパイプ 11の前記グランド用パイプ 21の内側と前記高電圧用パィプ 20の外側は非磁性の電気電導性の高い材料でメツキされていることを特徴する掘削機。

7 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によつて破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機 2 に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ 11と、

前記ボアパイプ 11を地中に案内するために、前記ボアパイプ 11の周囲に設けられたガイド 10とを備え、

前記ボアパイプ 11とガイド 10は、前記ボアパイプ 11が前記ガイド 10内を上下方向にスライド可能なように、スライド接点 23を介して接続されていることを特徴する掘削機。

8 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によつて破壊する掘削機 1 であって、前記高電圧パルスを生じさせる高圧パルス電源回路が、ィンダクタ一蓄電器 26と半導体整流器 27とを組み合わせたィンダクタ一蓄電型高圧パルス電源回路であることを特徴する掘削機。

9 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機 2 に接続され、他端側が複数の電極に接続され、垂直に立設されているボアパイプ 11と、

前記ボアパイプ 11を上下動させるための、吊り上げ手段を有する昇降装置とを備え、

前記ボアパイプ 11に高電圧を入力するための高電圧入力部 9 が、ボアパイプ 11の一端側であってボアパイプ 11の軸から所定角度傾いた位置に設けられていることを特徴する掘削機。

1 0 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によつて破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記複数の電極 17, 18 の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプ 20と、該高電圧用パイプ 20の外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプ 21を有し、その一端側が高電圧パルス発電機 2 に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ 11とを備え、

前記ボアパイプ 11に高電圧を入力するための高電圧入力部 9 の外表面が半導電性材料で被覆されグランド用パイプ 21と電気的に接続されていることを特徴する掘削機。

1 1 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記ボアパイプ 11に取り付けられた排出泥収集装置とを備え、前記排出泥収集装置は、ボアパイプ Πと同心円上に設けられた断面が扇型のパイプによって形成される排出液供給路 32a, 32b と、該排出液供紿路 32a, 32b に挾まれた溝によって形成される収集路 33a, 33b を有し、前記収集路 33a, 33b には、弾性体弁 37が排出泥収集方向に沿って複数設けられていることを特徴する掘削機。

1 2 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極 17, 18 を有するボアトップ 12と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記ボアトップ 12の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機 2 が接続され、他端側に前記ボアトップ 12がネジ止めされているボアパイプ 11とを備え前記ボアトップ 12のネジ部には所定長を有する水平開口部 38と、この水平開口部 38の中の 2 つの回り止め 39a， 39b が設けられており、この 2 つの回り止め 39a, 39 間の距離は、ボアトップ 12のその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口 38の所定長よりも短い距離であることを特徴する掘削機。

1 3 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 と前記ボアトップ 12の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機 2 が接続され、他端側に前記ボアトップ 12が連結されているボアパイプ 11とを備え、前記ボアトップ 12は、格子の各交点上に電極を配備し、掘削穴の中を移動可能であることを特徴する掘削機。

1 4 . 排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機 1 であって、高電圧パルス発電機 2 と、

前記高電圧パルス発電機 2 からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極 17, 18 とを備え、

前記高電圧が入力される高圧電極 18と他の電極 17とは、それらの先端が互いに相手に向かって屈曲していることを特徴する掘削機。