自然災害の記憶：谷石採取場跡地陥没

1991年4月29日に「瓦作地区」で発生した陥没

1991年4月29日に「瓦作地区」で発生した，大谷石採取場跡地の陥没です。現在は埋め戻しが完了しています。

・1991年4月29日，栃木県宇都宮市大谷町瓦作地区の大谷石採取場跡地で，大規模な陥没事故が発生しました（下記名称の（E）～（G））。
　採取場を管轄する栃木県では，面積が60m×100m（6000平方メートル），陥没深さは約20mと発表しています。
・栃木県宇都宮市の大谷地区を中心として分布する「大谷層」は，通称「大谷石」と呼ばれ，新第三紀中新世の流紋岩質～軽石質凝灰岩です。
　比較的空隙が多く加工し易く，耐火性もあるために，主に建設用資材として多量に採取されてきました。

大谷石の陥没について

大谷石採取場跡地では，1989年2月から1991年4月にかけて，（A）～（G）の「陥没」，「拡大」や「沈下」が発生しました。
（B）と（C）の陥没は，（A）の陥没が拡大したものです。
（E）～（G）については，同時に発生したものですが，深さによって「陥没】と「沈下】の区別が付けられています。

大谷石は，新第三紀の「軽石質凝灰岩」ですが，約7度東落ちの傾斜を持っています。
大谷地区の西側では，岩山（丘）が大谷石層となっていても，東側では平地の下に大谷石層が分布するようになります。

・大谷地区の西側では，大谷石層が岩山（丘）を構成しているので，地表から掘り下げる「露天採取方式」，あるいは横坑を使用する「横坑・残柱式坑内採取方式」のいずれかが採用できます。
・一方東側では，大谷石層は平地の地下に存在するので，大谷石層まで「立坑（竪坑）」を掘削し，そこから掘り下げる「立坑・残柱式坑内採取方式」が採用されます。大谷石層の上位は，軟弱な表土層や軟岩なので，採取にあたっては，陥没を防止するための対策が必要となります。

・坑内採取方式の場合，落盤の危険性があるので，大きな空洞を掘削することはできません。
・従って，「残柱」と呼ばれる柱を掘り残して天端を支えることになりますが，残柱の規模，大谷石層自体の圧縮強度や亀裂などによって，天端を支えきれなくなって陥没が発生することがあるのです（下記参照）。

1989年と1990年に発生した陥没

（C）は，1989年3月18日に「坂本地区」で発生した陥没ですが，それに先立つ2月10日に（A）の陥没が発生しました。
（D）は，1990年3月29日に「坂本地区」で発生した陥没です。オタマジャクシ状の形をした陥没孔でした。

【参考】大谷石採取場跡地の変状例

（左上）横坑採取方式による採取場跡地。天井（天端）の一部が崩落しているので，落盤の危険性が高いと考えられました。
（右上）・（右下）2011年3月に発生した「東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）」による揺れにより，天井（天端）が崩落しました。
（左下）採取場と採取場が隣接しているケースで，壁になっている部分に大きな亀裂が入っています。
水平方向のズレも存在するので，安全性が危惧される跡地と考えます。

陥没の監視について

・1989年発生の（A）～（C）陥没を契機として，採取場（跡地）を所管する栃木県は，住民の安全を守るための監視システムを設置しました。
・採取場跡地の周辺に100個以上の「地震計」を設置し，陥没の予兆である「亀裂性振動」と「落下衝撃振動」という2種類の振動を検知し，波形分析と発生位置の推定などにより，陥没の危険性を予測する仕組みです。

（左）地震計の設置概況と，検知する2種類の振動。
（中）瓦作地区陥没の，約2か月前から5日前まで，落石等の振動が発生した位置図です。陥没地の北側に集中して，落石が発生しています。
（右）同じく陥没発生の直前4日間に，落石等の振動が発生した位置図です。南側の外周に沿って，落石が発生しています。
これらから，1991年4月に発生した瓦作地区の陥没については，その範囲があらかじめ予測されていました。