亜炭廃坑充填事業に係わって４０余年

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ゆりなそめや
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1 最近の亜炭空洞充填工事を振りかえって平成 28 年 9 月 21 日一般社団法人充填技術協会会長川本朓万亜炭空洞の充填工事が初期には地盤の安定化鉱害防止余剰資源の有効活用未利用土地の有効利用など環境分野や省エネルギー分野の観点から行われ始めたが東日本大震災以後はさらに防災対策の面が強調され充填工事の重要性が再認識されてきた亜炭空洞に対する充填事業については昭和 49 年 (1974 年 ) の名古屋通産局 ( 現中部経済産業局 ) の古洞関連総合施策委員会 ( 飯田汲事委員長 ) の発足から昭和 52 年 (1977 年 ) 3 月の日本充てん協会の設立を経て平成 26 年 (2014 年 ) までの変遷につい書き留めておいたさらに平成 26 年 8 月付けで一般社団法人充填技術協会ホームページに亜炭廃坑の充填に係わって40 年という小文を出したがそれから2 年が経とうとしているこの6 月の総会で協会の代表理事を愛知工業大学客員教授正木和明氏に引き継いでもらったが充填技術協会の定款の改訂により会長職が設けられ会長としてさらに充填事業に係わっていくことになった従来より名古屋近郊や岐阜県御嵩町地区で発生している浅所陥没や地盤沈下の多くは空洞周辺の地盤の経年変化や地下水の影響による強度劣化が引き起こすものと考えられその対策が考えられてきた空洞天盤の崩落や残柱の破壊による上部地盤の変動による地盤災害であるしかし最近では南海トラフ巨大地震に対する地盤防災が問題になってきて亜炭空洞を有する地盤についても地震時の安定度が議論され始めた岐阜県御嵩町地区においては早くから地震時の地盤の安定性については調査研究が行われている昭和 53 年 (1978 年 )6 月に東海地震対策として大規模地震対策特別措置法が制定され平成 23 年 (2001 年 )4 月 1 日に中央防災会議において地震防災対策強化地域として8 県 157 市町村が指定された当時負の遺産といわれた亜炭坑掘削跡空洞によりしばしは鉱害が発生していた岐阜県御嵩町はその指定から漏れ柳川喜郎町長はそれを不服として早稲田大学濱田政則教授 ( 当時 ) に御嵩町地区の地震時の地盤の安定性の調査を依頼したこれが地震時に地下空洞が地盤の安定にどのように影響するかを検討した初めである御嵩町はそれまでにも浅所陥没や地盤沈下のために悩まされてきておりわずか東濃高校向陽中学校御嵩小学校などの公共施設での充填工事が行われたに過ぎないしかし地震による影響については関心がなかったようである平成 14 年度 15 年度の両年にわたり濱田政則教授を中心とする専門家グループは亜炭廃坑が大地震時 ( 東海地震東南海地震を想定 ) にどのような挙動をするかの調査を実施したその結果御嵩町の亜炭廃坑は市街地を中心に約 6 平方キロメートルに分布し大地震時に浅い廃坑で坑道を支えている残柱および天盤の劣化が進んでいる個所では破 1

2 壊や崩落が発生し地盤沈下や浅所陥没の発生によって地上施設に被害をもたらす可能性の高いことが指摘されたさらに震度 5 強の地震時には町内の約 150 地点で落盤や陥没地下埋設の水道管が約 20か所で破断する被害が想定されたこれらの調査研究は平成 14 年度に始まって 21 年度まで続いているがそれらの結果を踏まえて被害軽減の対策法 ( 建物基礎の補強充填工法耐震診断地下水流路調査等 ) の検討を行うこと等が論議された充填技術協会でも委員会活動などで協力し充填工事の調査設計施工に関しては特に飛島建設 ( 株 ) がかなりの努力を払ってきた平成 16 年度から 20 年度にかけて亜炭廃坑の対策を国に要望するとともに共和中学校における調査が行われた平成 24 年度には早稲田大学より共和中学校における亜炭廃坑危険度調査の結果が報告され共和中学校耐震地下充填工事の施工が行われている平成 18 年度には被害予測を町内の廃坑が残存する全域に適用し空洞の深さ残柱強度低下率多段掘り等の条件を変化させた場合の危険度について検討しているその結果をもとに町内に分布する空洞の条件 ( 深さ多段掘り等 ) に当てはめて震度マップおよび陥没危険度マップが作成されているが空洞深さ0~20mの地区には重要施設が多数存在することが明らかにされたこのような御嵩町における亜炭廃坑の調査研究や陥没事故の処理また実際の充填施工において充填技術協会も参加することができ多くの新しい知見を得ることができた宮城県沖地震 ( 平成 15 年 (2003 年 )7 月 26 日 ) 直後に東北地方でも多くの陥没事故が発生したが筆者達主に矢本町における亜炭廃坑跡地を視察し陥没と噴砂の現場調査及び関係亜炭鉱業の資料収集を行ったこの場合には被圧地下水と地盤中の含水層の存在が影響しており亜炭鉱周辺の地質および水理的な状態の把握が重要であることを実感した平成 23 年 (2011 年 )3 月 11 日の東日本大震災では東北地方でも石炭や亜炭の廃坑による地盤災害が多数発生しているしかし多くの災害調査団のいずれの報告書にもその記載はなくがっかりしたが少しは亜炭廃坑による地盤災害が全国的に問題視されるようになったものと思われる平成 26 年 (2014 年 )1 月に経済産業省は平成 25 年度旧鉱物採掘区域防災対策費補助金 ( 南海トラフ巨大地震亜炭鉱跡防災モデル事業 ) に係る補助対象県公募に対し岐阜県は申請書および提案書を提出したその結果資源エネルギー庁石炭課で平成 25 年度補正予算として南海トラフ巨大地震亜炭鉱跡防災モデル事業が認められたその目的は南海トラフ巨大地震において震度 6 弱以上が予想される地域であって亜炭採掘跡の陥没の危険性が見込まれる場合において地盤の脆弱性調査及び陥没を防止するための工事等を行うというものであるこの事業が平成 26 年 1 月に認められ岐阜県御嵩町を対象にして亜炭空洞の危険度評価基準の作成や対策工事の計画と実施について検討していくことになったが充填技術協会が今まで経験し蓄積してきた成果が十分に活かされてきた日本充てん協会が空洞対策に関する技術的所見をまとめたのは昭和 60 年 (1985 年 ) 2

3 に発行した空洞充てん要領が最初でそのなかで空洞による陥没事故防止や地盤安定化のための技術を紹介しているその後調査および充填施工の経験の蓄積に伴う知見を加え充填工法の普及拡大を図るため平成 7 年 (1995 年 ) に空洞調査マニュアルと空洞充てん施工マニュアルに分冊して改訂を行っている更に空洞充填施工マニュアルは限定充填工法などの新技術を織り込むなどして平成 16 年 (2004 年 ) に改訂版空洞充填施工マニュアルとして発行しているその後協会は平成 19 年 (2007 年 ) には充填技術センターさらに平成 22 年 (2010 年 ) 年 4 月には一般社団法人充填技術協会に移行し現在に至っているがこれまでに築き上げた実績と最新の研究開発の成果を取り込んで同年 5 月に新版空洞充填調査施工マニュアルを刊行している現在の充填工事の指針としているものはこのマニュアルである新版の発刊からすでに 5 年が経過しているが平成 26 年 1 月の資源エネルギー庁からの南海巨大地震亜炭鉱跡防災モデル事業の認可により岐阜県御嵩町を対象にして亜炭空洞の危険度評価基準の作成や対策工事の計画と実施について検討や充填工事が行われている充填技術協会が今まで経験し蓄積してきた成果が活かされておりこの5 年間の社会的ニーズの変化や当協会の実績などを考慮して見直しが行われたのが空洞充填調査施工マニュアル (2016) である日本充てん協会 ( 現一般社団法人充填技術協会の前身 ) 発足直後に春日井市高蔵寺地区で実地試験が初めて行われているこの充填工事に対しては現在行われているような充填施工完了調査表による各種評価項目ごとの記述はないが充填工事充填材料環境質などに対する一連の記述で評価が行われているその後亜炭廃坑の陥没防止や地盤の安定化について検討が重ねられ空洞調査や充填工法に関する技術開発および調査研究が進められるとともに尾張炭田や美濃炭田に属する亜炭鉱跡空洞による浅所陥没や地盤沈下に対応して各地で充填工事が実施されてきた充填事業が進行するにつれて多くの知識と経験を積み重ねるとともにより良い評価方法が検討されてきたまた評価項目が充填現場の状態に応じて修正されたりさらに加えられたりしているしたがっていままで充填工事の中間や完成後にどのように工事の品質評価を表記してきたかを見直すことはキラ充填工事の変遷を知ることにもつながる平成 13 年 (2001 年 ) 度に日本充てん協会の規約が改正され技術委員会が発足し施工評価分科会で今までの充填工事の実績が検討され充填工事チェックリストが作成された従来工事報告書の纏めとして充填工事の評価が書かれてきたがその後は会員各社が施工する充填工事については施工途中および完了後に工事内容をチェックしその結果について会長名による充填工事評価書を出すことになった改訂版空洞充填施工マニュアル (2004 年 ) には充填工事の技術評価という章が設けられている昭和 52 年 (1977 年 ) に日本充てん協会が発足してから約 10 年の間は協会自身が委託を受けて実施していた評価業務が多く充填工事による充填効果は勿論環境質に与えた影響に至るまで 3

4 詳細な調査結果が充てん誌上に報告されている平成 12 年 (2000 年 ) 頃からは上記のように会員会社が実施した工事の内部監査を行っている地震時の廃棄地下空洞による地盤災害の問題に対応するためにも充填工事の品質評価の内容の充実や高度化が必要でありこのことは充填事業における各種調査, 充填材料施工技術評価手法等のさらなる検討を必要とするものである平成 28 年 (2016 年 )5 月に発刊された空洞充填調査施工マニュアル (2016) ではこれらのことを考慮して充填工事評価のための項目を充実させておりより詳細に技術評価を行えるように指導しているなおこのマニュアルには充填効果のチェックに新しい方法が加えられている通常廃坑に充填材が注入されるとき充填完了のチェックは観測孔から挿入したセンサーにより行われるが最終的に確認ボーリングで充填が完全に行われたことが確認されている平成 21 年 (2009 年 ) 度に AE モニタリング法を用いた亜炭廃坑充填効果の評価が初めて行われている AE( アコースティックエミッション ) を利用して亜炭廃坑周辺岩盤の状態の変化 ( 亀裂や剥離の発生 ) を観測し残柱や天盤の安定性のチェックが行われてきた日進市竹の山南部地区では住宅下の亜炭空洞の充填工事においてボーリング孔に AE センサーが設置され廃坑付近の AE を充填前後の数か月間計測が続けられたその結果充填前の期間において AE が発生していたが充填後にはほとんど発生していないことが確認されたまた岐阜県御嵩町の共和中学校における充填工事においても空洞充填効果の確認に AE 法が適用された AE のモニタリングはその周辺の充填孔から充填材が順次注入されるに従って行われ AE の変化が記録され充填効果の程度が分析されたその結果地盤の AE カウントは充填効果を確認する一つの指標となることが明らかにされたまた充填施工後には通常チェックボーリングによる充填状態が検証されているが最近では常時微動の変化を計測することにより充填効果をチェックする方法の適用性が現地実験で検討されている平成 24 年度から行われた御嵩町の共和中学校における亜炭廃坑危険度調査は亜炭廃坑の存在する地域での重要施設の耐震安定性を評価する上で参考になる事例である平成 20 年度には敷地全域の廃坑の存在を明らかにするためのボーリング調査が行われその結果をもとに解析的手法で常時の廃坑空洞の危険度について検討されたまたその成果を引用して東海東南海連動型地震を想定した地震時の地盤の応答特性と廃坑空洞の危険度についても検討されたまた想定地震をマグニチュード 9.0 の東海東南海南海連動型地震 (3 連動地震 ) としさらに残柱配列を立体的に反映した3 次元地盤モデルを導入して時刻歴応答解析を行いこれらの結果を総合して亜炭廃坑の危険度と学校施設に与える被害について判定している平成 20 年度に行われた2 次元解析モデルでの応答特性および残柱の破壊安全率に関す 4

5 る検討結果と平成 24 年度の地質構造を反映した3 次元地盤解析モデルでの残柱破壊状況に関する検討結果を総合し空洞の存在が地震動を増幅させることまた将来巨大地震が発生した場合広い範囲で空洞が崩壊して建物が倒壊すると判定されているこれらの検討における地盤条件の設定では当地での地盤調査結果と亜炭に関する試験結果等が適切に考慮されていることまた地震動の設定では地震に関する最近の知見も取り入れられていることなどから妥当な結果が得られていると考えられそれに対する判定は適切なものと判断されている平成 20 年度に地震時における亜炭鉱残柱と天盤の安全性の検討のために御嵩地区の廃坑の平均的な断面を考え有限要素法を用いて残柱と天盤の応力解析が行われている亜炭の強度試験結果と劣化条件を考慮し外力として東海地震東南海地震による入力地震動 ( 中央防災会議断層モデルより算定 ) が用いられているその結果劣化による残柱の強度低下がない場合には地震で崩壊する可能性は低いと考えられるが劣化による強度低下がある場合には崩壊する可能性が高いことや空洞が浅い場合には湿潤乾燥の繰り返しで強度が低下するために残柱の劣化する速度が速く同時に地表に近いことによる地震動の影響を受けやすいことなどから安全性は低下することが明らかにされた次に最近の充填材に対する調査研究について振り返ってみる従来より充填材の母材としては粘土キラと砂キラが用いられてきたが充填工事の合理化としてコストダウンが課題になり充填技術協会でもリサイクル材料の空洞充填への適用性について検討されることとなった一般に空洞対策には適用性の高い現場条件を考慮してキラ充填工法流動化処理工法エアーモルタル注入工法セメントモルタル注入工法などが用いられそれぞれの工法に適した充填材 ( あるいは投入材 ) が使用されるが亜炭空洞のような大中規模の空洞に対しては充填材としての適用性がかなり制限されるしかし東海地区では充填材料にキラを用いているが各地方における掘削土砂や砕石粉などが充填材料として利用できれば空洞充填工事を経済的に進めることができるそのために最近山砂利生産時の脱水ケーキ ( 土砂脱水ケーキ ) 硬質砂岩や石灰岩の砕石生産時の砕石粉を用いることを考えてそれらを母材とする充填材の配合試験化学試験 ( 溶融試験 ) や力学試験が行われている ( 岩月栄治坂本昭夫 : 脱水ケーキおよび砕石粉の空洞充填材料への適用に関する研究骨材資源 187 号 2015) 12 種類の試料が空洞充填に実際に用いられた試料 ( 山砂利や硬質砂岩 ) ならびに砂キラ粘土キラ ( 粘土混じりの微砂 ) 試料と比較検討され十分に空洞充填材として利用できることが示されている充填工事のコストダウンを実現するのに有効な材料としてあらためて石炭火力発電所で発生するフライアッシュが考えられているフライアッシュを利用することはかなり以前から検討が進められてきたが今まで行われてきた配合試験環境安全性試験流動性実験などの結果は今後の充填工事に貴重な資料となり得るものと考えるこれら一連の試験は平成 15 年度から 22 年度にわたって御嵩地区亜炭廃坑環境対策技術調査会 ( 構成メン 5

6 バー : 飛島建設 ( 株 ) 名古屋支店中部電力 ( 株 )( 土木建築部 ) 日特建設( 株 ) 太平洋セメント ( 株 ) 冨士開発( 株 )) で行われたものであるフライアッシュを用いる理由は次のように考えられている 1) キラ充填材による亜炭廃坑充填と同等の充填工事ができる可能性がある 2) 環境安全性と品質を満足する材料を大量に安定して確保できる可能性がある 3) 従来のキラ充填材より流動性が高くなる可能性がありこれにより充填孔の削減など充填工事費のコストダウンにつながる可能性がある 4) キラよりも安価に入手できる可能性がある平成 15 年 (2003 年 ) 度にはフライアッシュを用いた充填材 (FA 充填材 ) について主に配合試験により充填材としたときの特性から適用性について検討された平成 17 年度 ~19 年度にはフライアッシュおよび FA 充填材について主に公定法 (46 号溶出試験 ) にもとづいた環境安全性と不溶化効果について調査しまた非公定法 ( 連続バッチ試験 ) により長期安全性について調査されたさらに平成 22 年度には粘土キラを主体とした充填材 ( キラ充填材 ) と FA 充填材を用いて模擬水路による流動実験および配管を用いた流動実験を行いキラ充填材と FA 充填材の流動特性の違いについて調査された試験の結果からある条件の下でフライアッシュを用いた材料が亜炭空洞に対する充填材として安全にかつ十分な施工性をもって使用できることが明らかになったしかし産業廃棄物という観点で社会に十分に理解されていないことから今後もさらなる環境安全性の確認と事業のコストダウンに向けた取り組みが必要であることが確認された充填技術協会の技術部会においても今後リサイクル材の充填材への利用に関する研究開発を進めるうえで大いに参考になる最近流動化処理工法による亜炭廃坑跡の充填が行われてきている平成 24 年 11 月に岐阜県御嵩町において亜炭鉱廃坑予防充填実証実験が行われている空洞内の一部を矢板で仕切りパイプ輸送により流動化処理土を注入し固化後一年かけて周辺の土壌や水質のモニタリング調査を行い建設残土を活用する新工法実用化への道を探るとしている空洞内にアプローチすることが可能な状態で流動化処理土の投入が行われているまた平成 27 年度には同町内での道路下の亜炭空洞に対して流動化処理土が使用されているがいずれの場合も利用された充填材や施工方法の検討がどの程度行われているか明らかでない一般に地下空間の充填 ( 閉塞 ) の項目内の適用対象としては廃坑や坑道の充填が考えられておりまた小規模空洞の充填として路面下空洞構造物背面の空洞配管内部などの工事があるが流動化処理工法を亜炭廃坑のようにアプローチが困難な地下空洞の充填処理に利用した例は報告されていない流動化処理土の標準的な品質管理方法や用途別品質規定については示されているが工事中並びに完了後の工事の品質チェックについては示されていない近い将来リニア新幹線建設に伴う発生土や災害廃棄物などを処理するのに地下空洞を利用することが考えられるがこれらが充填材として経済的で施工性の良いものとして使 6

7 用できるかが問題である飛島建設 ( 株 ) 充填工事統括事務所では先の御嵩町における流動化処理土による充填工事に疑問を感じキラ充填工法と流動化処理工法による亜炭空洞充填に対する適用性を比較することを考えたがこのことは今後建設発生土を有効に使用できるかどうかを知るために重要な課題だと思うキラ充填材については十分に実績があり砂キラや粘土キラの性質充填材としての特性は配合試験溶出試験物理試験で十分調べられているが流動化処理土の特性についての知識が十分でないので両工法による打設試験を行う前に愛知工業大学岩月研究室と飛島建設 ( 株 ) 充填工事統括事務所と共同で充填材の配合試験や溶出試験が行われている前回の共同試験では流動化処理土を意識することなく行われたようだが今回はキラ充填材と建設発生土の特性の比較を目的として実験が行われているキラ充填材は通常用いられている配合のものであり流動化処理土は7mm以下に分級された母材を用い先の充填に用いられたフロー値をもとに配合されたものが用いられた平成 28 年 7 月にキラ充填材 ( 端部材 ) 流動化処理土打設試験が行われている大型水槽内での打設試験と気中での打設試験が行われ充填材の堆積する様子や流動拡散する様子が観察され堆積後の充填材の形状 ( 広がりや高さ ) が計測された実際の現場で起こっていると思われる注入時の充填材の挙動をこれらの実験を通じてある程度理解することができたまたキラ材と流動化処理土との違いや今後も考えていかなければならない課題をいくつか見つけることができた平成 28 年 8 月 2 日に未来への投資を実現する経済対策について閣議決定された東北地方太平洋沖地震以来地震動に対する地盤の安定性評価や災害防止の方法が色々考えられてきているが充填技術協会としても一昨年から南海トラフ巨大地震亜炭鉱跡防災モデル事業に協力してきている未来への投資を実現する経済対策の中には熊本地震や東北地方太平洋沖地震からの復旧や安全安心防災対応の強化という項目があり災害対策の強化老朽化対策として南海トラフ巨大地震亜炭鉱跡防災対策事業 ( 経済産業省 ) や休廃止鉱山鉱害防止等工事費補助事業 ( 経済産業省 ) が挙げられている岐阜県御嵩町におけるモデル事業が今後も継続される可能性があると考える一般社団法人充填技術協会は地盤環境の安全安心のため地下空洞調査充填技術の開発に加えさらに有効な充填材料の開発と産業副産物の利用法の研究を行い全国的な地下空洞調査対策および関連する地盤環境問題解決のための一翼を担っていきたいと考えている今後とも充填技術協会へのご理解とご支援をお願いしたい 7

Microsoft Word - お宅の地盤.docx

Microsoft Word - お宅の地盤.docx お宅の地盤判定します 2012 7 10 一般社団法人充填技術協会代表理事川本眺万平成 24 年 7 月 5 日の朝日新聞に表記の記事が載っていたそれによると東日本大震災で液状化や造成宅地の崩壊が相次いだことから地盤工学会は 4 日地盤の状態を評価する民間資格地盤品質判定士 ( 仮称 ) を作ると発表した宅地取引の際に第三者の立場から地盤調査の結果を判断し必要な対策を説明することで