上総掘りの概要(カズサボリ)

私の現在住んでいる千葉県に上総掘りの起源があることは以前から聞いていた。この度偶々見せて貰った本

         上総掘りの民俗  大島暁雄

         井戸と水道の話  堀越正雄

を読んで手持ちの資料等も纏めて先人の作ったこの掘削技術の普遍に少しでも役立ちたいと自分も興味を持ち、後輩に引き継がれん事を祈り纏めた次第です 詳細は上記本をお読みくださると同時に文中に間違い等ありましたらご指摘よろしくお願いします

1.上総掘りの背景 

この地域は地形的に灌漑用水の供給には難があり慢性的な水不足があり、農民の水田作りに対する強い願いがこの掘削技術の開発、普及に役立った。 地下からの自然湧水で得られる地形が備わっていた事も相まってこの技術が世間に広まった

2.発祥の地及び現在 

この井戸掘り技術は千葉県君津市小糸川 小櫃川流域 で開発され1817年に鉄棒式から始まり幾たびかの改良が行われ、水井戸掘りに実用、普及されて今日にり、現在尚国内でも実用されている。 開発途上国における普及、技術指導も積極的に行われている

3.この掘り方の原理

水利のありそうな場所の選定から始まる。掘る場所が決まると地上施設を準備する。主要部分は穴あけの工具を一定の高さから落下させてその衝撃力により穴を開けることである。穴あけの工具の上下動の操作は全て人力に依っている。工具の自由落下に作業員の体重の一部も付加される。

4.当初の掘り方 

(鉄棒式)

最初に使用した掘削法は直径6センチ 長さ7メートルの鉄の丸棒の先端に錐(切削具)を付けたものを数人の作業員がこの鉄棒を約90cm程持ち上げて落下させる掘り方で あった。一本の鉄棒長さを掘ったら次の鉄棒をその上部に継ぎ足した。接続部は差込めるように雌牡に作ってありこれにピンを挿して固定した。先端の錐の外径は鉄棒の直径より少し大きく作って間隙を作り上下動の動きを楽にした。 

    掘った穴の崩落埋没を防ぎ穴の内径を確保する為に泥水を地表まで張り込んであった。

この鉄棒は強度は強いが自重が重く、又ピンが外れて坑内に落とす事故等のため普及度は低かった。鉄棒一本の重量が90kgありクレーン車等ない時代で 鉄棒を五本を繋いだ井戸の深さ 36m が掘削の限度とされた。5本の重量 450kg に坑内の鉄棒と地層側壁との摩擦抵抗を加えるとえると 更に自重に加算されるので人力で連続作業の限度であったことは頷ける。

 

  (樫棒式)  上記鉄棒式に代わって樫の棒が採用された。鉄棒式の作業人員は14-5人必要だったのに比較して この方式では5-6人で作業でき、大幅に作業員の節減が出来た。接続部の折損も大幅に減り軽くなった分掘削可能深度も 90-100m にのびた。 

棒の太さも外径 3、5、7cm の各サイズのものが坑内状況により選択 使用できたので既に掘った穴に後で素通しの竹筒を入れてその中を細い棒で小さい穴を継続して掘る事が出来るようになり、掘削深度が伸びた。

堀屑回収の為の坑内器具としてパイプの下に弁を取り付けた汲み取り器(ベーラー)を使用していた。樫棒を使うようになってから回収作業は軽便になった。更に竹ヒゴ(孟宗竹を縦 割りにして幅2cm 厚さ0.8cm 長さ 1.8m〜8.6mで作り両端に竹の節の部分に接続の歯型を作り 二枚合わせて外側に鉄製 の輪を嵌めて固定したもの)を樫棒の代わりに使って回収する技術が見出され回収作業はよりスピーデーに行えるようになり坑内作業を能率アップした。

5.竹ヒゴ式掘り方 

   樫棒を全長竹ヒゴに入れ替えて掘る技術が次第に広まった。

竹ヒゴの作製技術の進歩により水井戸掘削の様子は大きく変わった。掘削作業員の節減(2-3人)、坑内掘削具の軽量による掘削可能深度は一挙に増大した(360-540m)、又掘削費 も減少し、水井戸掘りが普及する根源となった。(1877年-1878年頃)

                                             

(地表器具名、用途)          

5-1 竹ヒゴ・・・・・孟宗竹を縦に割って 幅16mm 厚さ8mm 長さは竹の節を継ぎ手に利用するので長いものと短いものとの組み合わせで作ってある。1.8mで3本掘って7.2mものに入れ替えたり 2.7mもので2本掘ったら8.1mものに入れ替えて、長いヒゴを主体にしてヒゴ車に巻いた。(上図参照)

5-2竹ヒゴの強度・・家具辞典に依れば 孟宗竹3-4年もので 引っ張り強度 最小値710 平均値 1760kg/cm2とあり安全率を考慮して1000kg/cm2には耐える(実耐力試験では2-3tonに耐えたと言う)

5-3竹ヒゴの接続・・ヒゴの両端には相対する向きに歯型を作ってあり次のヒゴの対面で噛み合わせ外側上から 2-3個の管状具をきつく嵌めて固定し接続する。(ヒゴ車に巻くときは表皮を上にして巻く)

5-4ヒゴ車・・・・・・坑内深度が深くなって堀具先端の磨耗した錐(サキ輪)の取り替えや、堀屑汲み取り器を短時間で引き上げのためヒゴを巻き取る車。(上図参照)

5-5ハネ木・・・・竹を何本も組んで弾性体を作り堀具の衝撃後の反力を弾性体に手伝わせるある種のスプリングの機構であ。 ヒゴには特殊設計の万力を利用し、ハネ木とはロープで連結している。井戸が深くなればヒゴ固定の万力の位置を上に移動して連続作業する。(上図参照)

5-6シユ木・・・・・竹ヒゴは細くて握り難いので 長さ20-30cm 太さ4cm の木に加工して竹ヒゴの入る溝を堀り、楔で竹 ヒゴに固定する(これをシュ木と言った)。作業員はシユ木を握り坑底の衝撃過重を加減し、回転を伝える。普通2人で操作するが深くなって加減が困難になれば人数を増やして数 人で操作できる円形型シュ木もある。

(坑内器具、用途)坑内器具の主要部分は次の如くである

                                                                  

5-7継ぎ手輪・・・・竹ヒゴと鉄管中継ぎ手を固定するリング(上図参照)

5-8鉄管・・       鉄管には5〜3cmの外径で 長さ50cm位 厚さ3mm程度のものが使用された 鉄管の下部内側に逆止弁が取り付けられていて鉄管の内径に適した4〜2cm のものが使用されている。掘削により坑底に出来た堀屑は逆止弁を押して管内に侵入し、管内に入った堀屑の落下を防止する(上図参照)

5-9サキ輪・・・・・・鉄管の先頭で岩石を砕き鉄管内に掘り屑の侵入を誘導する 岩石の硬さに依って形状、構造を変えて使用する 先端部は鉄管外径よりも10ミリ程度外側に開いて大きく作ってある(上図参照)

5-10逆止弁・・・・・一方向弁であり中に入った掘り屑の落下を抑止する(上図参照)

5-11スイコ/ベーラー・・鉄管よりも肉薄にしかも作ってあり坑径にあった外径のものを選択出来る。ヒゴ接続により坑底までの往復は短時間作業で実施できる(上図参照)

(掘り方)掘削用具を坑底まで降下したら坑底から少し掘り具を上げて掘り始めの位置を決める。この位置からハネギを利用した掘削が始まる。ヒゴに固定してあるハンドル(シュモク)を1-2名で握って40cm 位引き上げて反動を付けて落下させ、堀具が坑底を打撃する事を確かめる。打撃の頻度数は毎分 50回位行ない、打撃2-3回 置きにヒゴハンドルの向きを少しずつ変えて坑内が円く、垂直になるように掘る。

      泥水は地表面まで保持する。鉄管の長さを掘削したらヒゴをヒゴ車に巻いてさき輪の磨耗状態を調べる。必要により型式の変更又は磨耗してないものに付け替えする。同時に鉄管内に回収し た掘り屑は逆止弁を下から押し上げて排除し、管内を清掃する。坑内の残留堀屑掃除の為鉄管中継ぎ手から外してスイコに付け替えし、坑底に降下して残余の掘り屑を吸い込み排除する。これらの作業の繰り返しで掘り進む。一日当たりの掘進は 4-5m位 期待できたと言う

(坑内の安全)地表の崩れ易い所や、周りからの指し水で掘進を阻害される場合は、これを防止する為木枠を組んで坑内に入れた。場所によっては10数メートルも入れる必要があったと言う。掘削深度が深くなるにつれ一度掘った穴を確保し、如何にして予定深度まで掘るかの計画の下、寸法の異なる竹筒や薄鉄管を何重にも使用する新しい技術が応用され始めた。

6.機械装置の改革  

上記掘削装置は比較的入手し易い孟宗竹や、木材の組み合わせの装備であり、少しの資金と経験で安易に掘削に着手できた。しかし掘削深度の増加、掘削坑径の拡大、掘削期間の短縮等の要請により機装備にも改革が必要になって来た。改革の要点は次の如くであった。

6-1 人力をエンジンに変えて馬力をアップした。この事により掘り具の上下動打撃回数は80%増加した。従って一 日当たりの掘進も これまでの約2倍になった。穴の内径は大きく計画出来たし、真円度は確保され、ヒゴ車の駆動の為の要員は不要になり保安面や、経済面でブラスになった。(下図参照)

6-2 ヒゴの懸垂力の増大が望まれた為にヒゴをワイヤーロープ入れ替えした。想定図の如くエンジン、カウンター、クランク軸からビームに上下動運動が伝えられロープを経由してヒゴに上下動の運動を伝えた。掘削手はロープとヒゴの接続部に注意して衝撃が坑底に有効に伝え、掘削具が遊ばないように調節した。

6-3 堀具を調べるときはヒゴをヒゴ車に接続してカウンターとヒゴ車をベルトで繋いでエンジン動力を利用してヒゴを巻き取った。(下図参照)

6-4 ヒゴを坑底に下げる場合はヒゴ車にブレーキをかけながら降下した

6-5 ヒゴをワイヤーロープに全長入れ替えた装置が「綱掘り」掘削装置の原型となる。(但しこの場合のワイヤロープ巻き取り用ドラム=ブルホエールを取り付けた)

7.上総掘りの応用 

明治26年上総掘りの技術は石油掘削にも応用されて、成果が確認された事により、この機械への依存度は強くなり、肉薄鉄管を何重にも坑内に使用できる様になり、ロータリー式掘削装置に移行する礎を築いた。

前述の如くこの装置は小資本で簡便な地下水掘りには現在でも使用されている。又国内国外ともに利用が受け継がれ廉価な水井戸掘削装備として使用されている。