JPH0358039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ベンチカツト工法におけるさく孔
に関し、特に、自動的に所定のさく孔位置にさく
孔機を位置付けてさく孔することができるような
ベンチカツト工法におけるさく孔方式に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ダムや道路工事等の材料を採取するための採石
や鉱山における石灰石の採石を始めとして、各種
原石の採取、そして、基礎岩盤掘削、トンネル掘
削、地下発電所の下堀り、ダム等や道路工事等の
掘削にベンチカツト工法が広く活用されている。

ベンチカツト工法では、さく孔過程において爆
破地区の岩質やその硬軟を的確に把握して、得ら
れるロツクの粒径を適切な範囲にコントロールす
ることが行われる。そのため、岩質やベンチの高
低に応じて適切な孔間隔の選定が必要となる。

このような点からベンチカツト工法におけるさ
く孔作業にあつては、１本乃至２本のさく孔ごと
に自走式のさく孔機を移動して、オペレータの運
転操作により、適切なさく孔を行つている。そこ
で、トンネル掘削のための、いわゆるドリルジヤ
ンボのごときさく孔機にあつては、各種の自動化
がなされ、その作業の無人化も進んでいるが、こ
のようなベンチカツト工法におけるさく孔機及び
そのさく孔作業については、トンネル掘削工法に
見るような自動化、無人化が行われていないのが
現状である。

まは、ベンチカツトを行う場合、ベンチの縁か
らの最小抵抗線の位置に所定間隔でマーキングな
どの目印をして、これをさく孔位置としてさく孔
作業が行われるが、この場合、自走式のさく孔装
置に搭載されたさく孔機をマーキング位置に合う
ように、正確に位置付けることは、難しく、手間
もかかり、さく孔装置そのものを方位等を含め、
さく孔機を正しいさく孔位置、さく孔角度、さく
孔方向、さく孔深さなどを設定してさく孔作業を
行うことは非常に熟練を要する欠点がある。

特に、さく孔方位が偏ると、孔尻やさく孔間隔
に大きな誤差を生じ、折角、所定の装薬量を選定
して、ベンチ発破を行つても、正しいベンチカツ
トができず、さらには、残存する岩石等を再度さ
く孔して、発破を行う必要が生じ、作業能率が低
下するという不具合が生じる。

〔発明の目的〕

この発明は、このような欠点及び不具合にかん
がみてなされたものであつて、このような欠点又
は不具合を解消するとともに、熟練を要すること
なく、自動的に所定のさく孔位置にさく孔機を位
置付けることができ、さらに、その孔尻を揃える
こともできるようなベンチカツト工法におけるさ
く孔方式を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

このような目的を達成するためのこの発明のさ
く孔方式の特徴は、処理装置と、メモリと、さく
孔機と、距離測定機とを備えるさく孔装置をベン
チ上に設置して、このベンチ上の任意の位置に第
１及び第２の基準点を設けて行うものであつて、
距離測定機によりこの第１及び第２の基準点とさ
く孔装置若しくはさく孔機との距離をそれぞれ検
出して、この検出した距離の情報に基づき処理装
置により、ベンチにおける所定の位置を基準とし
た座標系におけるさく孔機の位置を算出し、この
所定の位置と所定の関係で表わされたベンチの壁
の形状についての形状情報若しくはこのベンチの
壁の形状に対応して設定される複数のさく孔点の
それぞれの位置情報を含むさく孔情報をメモリに
記憶するか又は入力装置を介して入力し、メモリ
に記憶され又は入力された前記形状情報若しくは
さく孔点についての所定の位置情報と前記算出し
た位置についての情報とに基づき、この所定のさ
く孔位置に前記さく孔機を位置付けてさく孔する
というものである。

このように構成することにより、ベンチ上の所
定の位置に正確にさく孔装置を位置付けなくて
も、そのさく孔機を所定のさく孔位置に正確に位
置付けることができ、さらに、あらかじめ設定さ
れたさく孔する方位情報をその位置及びさく孔装
置のずれ分に相当する角度を考慮して修正すれ
ば、孔尻を合わせて正確にさく孔することが可能
となる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について、図面を用
いて説明する。

第１図は、この発明を適用したベンチカツト工
法におけるさく孔方式の作業状態を説明するため
の断面図、第２図は、その平面図、第３図は、さ
く孔方位の修正処理の説明図、そして、第４図
は、この発明のベンチカツト工法におけるさく孔
方式を適用した制御システムのブロツク図であ
る。

第１図において、１は、その高さがＨのベンチ
であつて、ベンチ１には、クローラドリルやロー
タリドリル等を装着した自走式のさく孔装置２が
設置され、さく孔装置２は、最小抵抗線Ｗの位置
にある、ｉ番目のさく孔位置Di（第２図参照、た
だし、ｉは、₁〜ｎまでのうちの整数、ｎは、さく
孔総数）をさく孔機３によりさく孔する。ここで
αは、さく孔角であり、そのさく孔深さは、Ha
である。また、４は、さく孔機３に装着されたド
リルロツドであり、岩壁５に沿つてこれによりさ
く孔するものである。そして、６は、さく孔装置
２の所定位置に搭載された距離測定機である。

ここで、第２図に見るごとく、自走式さく孔装
置２は、ベンチ１の岩壁５に沿つて得られる、最
小抵抗線Ｗの等しいあるさく孔パターンD₁，D₂，
D₃，………，Di，………，Dn（ただし、D₁，D₂，
D₃，………，Di，………，Dnは、各さく孔点を
示す）に従つて、これらの位置に位置付けられて
順次さく孔して行く。

ここで、さく孔の深さHaは、 Ha≧Ｈ／sin α の関係で決定される。

また、さく孔パターンD₁，D₂，D₃，………，
Di，………，Dnにおける方位（さく孔方向とさ
く孔角α）は、各さく孔点D₁，D₂，D₃，………，
Di，………，Dnにおいて平行であることが必要
であり、さらに、これは、ベンチ１の掘削壁面形
状にも平行である必要がある。

そこで、さく孔装置２が各さく孔パターンD₁，
D₂，D₃，………，Di，………，Dnの付近に任意
の角度でそれぞれ設置されている場合でも、所定
のさく孔位置Diに正しくさく孔機を位置付け、
さらに、そのさく孔方位をあらかじめ定められた
一定方向Di−Di′方向に一致するように制御する
必要がある。

そのため、第２図に見るごとく、ベンチ１上の
所定個所には、第１の基準点O₁及び第２の基準
点O₂が設置され、これら基準点O₁，O₂にはボー
ルを立て、そこに、さく孔装置２の位置を測定す
るための基準点を示すものとして反射鏡を設置す
る。なお、この反射鏡は、光学的な距離測定機６
の基準点となるものであつて、モータにより駆動
され、回転運動を揺動運動に変える機構を介し
て、一定の周期で所定範囲の回動運動をしてい
る。

ここで、第１、第２の基準点O₁，O₂の距離を
X₀とし、第１の基準点O₁を原点とした座標系Ｘ
−Ｙを設定する。なお、この距離X₀は、任意に
設定することができる。

一方、さく孔装置２には、この座標系Ｘ−Ｙに
おけるさく孔装置２の位置と角度とを測定するた
めに、、例えば、レーザー等を用いた光学的な距
離測定機６がさく孔装置２の点Ａに設置されてい
るものとする。

ここで、あるさく孔位置D_i-1のさく孔を終了し
て、次のさく孔位置Diの近傍にさく孔装置２が
移動して設置されたとすると、この地点で、さく
孔装置２は、光学的な距離測定機６を回転させ
て、走査することにより、各第１、第２の基準点
O₁，O₂の距離と角度とを測定するものである。
このようにして測定された第１、第２の基準点
O₁，O₂とさく孔装置２との距離をAO₁，AO₂、
角度、角O₁A−O₂＝ζとする。

この距離AO₁，AO₂と角度ζ、そして第１、第
２の基準点O₁，O₂の距離X₀又は第２の基準点O₂
の座標情報とから、三角測量法に基づき、Ａ点を
基準としたさく孔装置２の原点O₁からのＸ座標
値＝Xa及びＹ座標値＝Yaを算出する。なお、こ
の場合、さく孔機３の座標として、Ｘ座標値＝
Xa及びＹ座標値＝Yaを算出するようにしてもよ
い。

一方、さく孔装置２の制御部のメモリにはあら
かじめベンチ１上の所定の点を基準として、測量
された結果のさく孔パターンD₁，D₂，D₃，……
…，Di，………，Dnの位置情報d₁，d₂，d₃，…
……，di，………，dnが記憶されている。

そこで、さく孔位置Diの位置情報diをメモリか
ら読出して、前記原点O₁に関する位置情報に変
換する。この場合に算出された位置情報diの原点
O₁を基準とした座標として、Ｘ座標値＝Xi及び
Ｙ座標値＝Yiを得たとする。

なお、メモリには、さく孔情報として、さく孔
パターンD₁，D₂，D₃，………，Di，………，Dn
のさく孔位置情報d₁，d₂，d₃，………，di，……
…，dnの他、さく孔方向を示す情報とさく孔角
α、さらに、さく孔深さの情報が記憶されてい
る。ここで、さく孔方位は、さく孔方向を示す情
報とさく孔角αとにより決定されることになる。

さて、さく孔装置２の位置を示す座標値（Xa，
Ya）とこのさく孔位置Diの座標値（Xi，Yi）と
から所定の演算処理をすることによりさく孔装置
２に搭載されているさく孔機３の位置決め量を算
出することができ、さく孔機３を正確にさく孔位
置Diに位置つけることができる。

次に、さく孔角度についてであるが、さく孔装
置２が設定された座標系において、第１、第２の
基準点O₁，O₂に対し、現在角ζの傾きがある場
合に、さく孔方位を修正する必要がある。このさ
く孔方位の修正について次に説明する。

第３図は、あるさく孔位置Diにおけるさく孔
機３のあるさく孔方向における任意の方位Di−
Ｆに対して、正しい方位をDi−Ｈとすると、任
意のさく孔方位Di−Ｆのさく孔角度α（角Ｆ−Di
−Ｅ）は、正しい方位のさく孔角度β（角Ｈ−Di
−Ｇ）となる。なお、θ（角Ｅ−Di−Ｇ）は、さ
く孔方向のずれ量である。

さて、さく孔方向については、さく孔機３の方
位Di−Ｆを、任意の方位Di−Ｆと正しい方位Di
−Ｈとのなす角度θの方向だけ修正する必要があ
る。すなわち、修正後の正しいさく孔方向をλと
し、設定されたさく孔方向を角γとすると、 λ＝γ−θ で修正される。

次に、さく孔角αの修正であるが、ここで、さ
く孔装置２の基準軸が、原点O₁とさく孔装置２
の距離測定機６が設置されている点Ａとを結ぶ直
線とのなす角をφとし、さく孔位置Diにおける
さく孔方位の方向と原点O₁とさく孔位置Diとを
結ぶ直線とのなす角を角δとしてこれらの関係を
式で示すと、 tan β＝tan α／tan θ，ただしθ＝δ−φ なお、角φは、第１の基準点O₁（原点）からさ
く孔装置２の基準点まで距離測定機６を回転した
角度として得られ、角δは、さく孔位置Diの座
標値（Xi，Yi）と設定されたさく孔方向角γと
から算出される。

また、さく孔装置２の位置を示す座標値（Xa，
Ya）とこのさく孔位置Diの座標値（Xi，Yi）と
の距離（Ｘ，Ｙ）は、 Ｘ＝Xa−Xi−Lsin θ Ｙ＝Ya−Yi−Lcos θ の関係で求めることができる。なお、Ｌは、さく
孔装置２における距離測定機６の基準位置Ａとさ
く孔機３の基準位置Ｂとのずれ量を示す距離であ
る。また、座標（Xa，Ya）をさく孔機３の基準
点の座標値として算出した場合には、上記式の第
３項のLsin θ，Lcos θは不必要となる。

第４図は、この発明を適用したベンチカツト工
法におけるさく孔方式の制御システムを示すブロ
ツク図である。

さく孔装置２に搭載された距離測定機６は、レ
ーザ測距装置７と旋回角度検出器８とを備えて、
旋回駆動機構９により、所定の速度で所定の角度
の範囲で旋回される。旋回駆動機構９により旋回
されて、レーザ測距装置７のレーザ発生器から照
射されたレーザビームは、所定の旋回位置で、第
１の基準点O₁に設けられた、所定周期で回動す
る反射鏡１２により反射され、その反射光がレー
ザ測距装置７の受光器にて受光される。なお、こ
こで、第１の基準点O₁に設けられた、反射鏡１
２が回動することにより、さく孔装置２が第２図
に示す座標系のどの位置にあつても、反射光を受
光できるものである。

レーザ測距装置７は、測定した距離のデータを
インタフエース回路１０を介して処理装置１１に
送出するとともに、レーザ測距装置７の受光器が
反射光を受光した時点で、旋回角度検出器８に受
光信号を送出する。旋回角度検出器８は、この検
出信号に応じて、その時の旋回角度位置を旋回駆
動機構９から検出して、それをＡ／Ｄ変換して、
インタフエース回路１０を介し、処理装置１１に
送出する。

また、旋回駆動機構９は、レーザ測距装置７の
レーザビーム位置がさく孔装置２の基準軸位置に
一致したときに、基準位置信号を旋回角度検出器
８に送出する。旋回角度検出器８は、この信号を
受けて、このときの旋回角度位置をインタフエー
ス回路１０を介して処理装置１１に送出する。

さらに、レーザ測距装置７が旋回されて、その
レーザビームが第２の基準点O₂に設けられた、
所定周期で回動する反射鏡１２によりそれぞれ反
射され、それぞれの反射光がレーザ測距装置７の
受光器にて受光されと、前記と同様に、レーザ測
距装置７は、測定した距離のデータをインタフエ
ース回路１０を介して処理装置１１に送出すると
ともに、レーザ測距装置７の受光器が受光した時
点で、旋回角度検出器８に受光信号を送出する。
旋回角度検出器８は、この検出信号に応じて、そ
の時の旋回角度位置を旋回駆動機構９から検出し
て、それをＡ／Ｄ変換して、インタフエース回路
１０を介し、処理装置１１に送出する。

なお、前記と同様に、第２の基準点O₂に設け
られた、反射鏡１２が回動することにより、さく
孔装置２が第２図に示す座標系のどの位置にあつ
ても、反射光を受光できる。

ここに、処理装置１１は、レーザ測距装置７か
らの測距情報と旋回角度検出器８からの角度情報
をメモリ１３の所定領域に記憶する。第１，第２
の基準点O₁，O₂との距離と、角度情報を得た時
点で、処理装置１１は、前記さく孔装置２の位置
を示す座標値（Xa，Ya）を算出し、さらに、メ
モリ１３の所定領域に記憶されているさく孔パタ
ーンD₁，D₂，D₃，………，Di，………，Dnの位
置情報をアクセスして、今回、さく孔対象となつ
ている対応する第ｉ番目（ｉは、１〜ｎまでの整
数で、順次、更新される）のさく孔位置情報と方
位情報とを読出し、これの情報からこのさく孔位
置Diの座標値（Xi，Yi）を算出して、前述した、
各式により、さく孔方位として、角度λ，θ、さ
く孔機３の位置決め座標（Ｘ，Ｙ）、修正角度β
を求めて、これらの情報と、さく孔位置２の座標
位置、例えば、座標値（Xa，Ya）からさく孔機
３の位置を算出した情報、さく孔位置Diの座標
値（Xi，Yi）等に関する情報を表示器１４に送
出して表示するとともに、ブーム等の所定の制御
装置１５に送出して、さく孔機３を位置決めし
て、さく孔する。

そして、このさく孔が終了すると、ｉ番目を１
つ更新して、必要に応じて、ｉ＋１番目のさく孔
位置に移動して同様な処理をし、順次、さく孔パ
ターンD₁，D₂，D₃，………，Di，………，Dnに
応じて、さく孔をして行くものである。

なお、この実施例において、第１の基準点O₁，
O₂の距離X₀を測定れていれば、角度ζは、検出
する必要がない。

ここで、図中、１６は、各種のデータを入力す
るためのキーボード等からなる入力装置である。

以上、説明してきたが、実施例においては、さ
く孔装置からの距離の測定装置として、レーザ測
距装置を用いているが、これは、電波測距装置で
もよく、また、音波測距器でもよい。いわゆるさ
く孔装置と基準点との間の距離を測定できるもの
ならばどのような装置であつてもよい。

また、実施例では、方位についても修正するよ
うにしているが、方位については、手動により行
い、さく孔位置にさく孔機を位置決めする場合だ
け自動にするようにしてもよいことはもちろんで
ある。

さらに、実施例では、あらかじめさく孔パター
ンD₁，D₂，D₃，………，Di，………，Dnのさく
孔情報として、位置情報及び方位情報を記憶する
ようにしているが、これは、ベンチの壁の形状情
報を記憶しておき、この情報から最小抵抗線Ｗを
求め、所定間隔でその都度、各さく孔位置D₁，
D₂，D₃，………，Di，………，Dnの位置座標と
さく孔方位を求めるようにしてもよい。さらに、
これらの位置座標情報等は、その都度、入出力装
置からオペレータにより入力されて、演算処理す
るようにしてもよい。なお、さく孔位置にさく孔
機を位置決めする場合だけ自動にするような場合
には、さく孔情報は、さく孔パターンD₁，D₂，
D₃，………，Di，………，Dnの位置情報を記憶
すればよい。

また、実施例では、第１の基準点を原点として
いるが、さく孔パターンD₁，D₂，D₃，………，
Di，………，Dnのさく孔情報（位置情報等）は、
この原点に一致するデータとして、入力又は記憶
されてもよく、これとは別にベンチ上に設定した
点を基準点に採つたデータでもよい。このよう
に、距離測定機の基準点と、さく孔パターンD₁，
D₂，D₃，………，Di，………，Dnの情報の基準
点とが相違する場合には、処理装置において、こ
れらが一致するような演算処理をして、各情報を
とり扱うことになる。この意味で、実施例におけ
る座標系は、ベンチ上の所定の位置を基準として
設定されればよいものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から理解できるように、この発明
は、処理装置と、メモリと、さく孔機と、距離測
定機とを備えるさく孔装置をベンチ上に設置し
て、このベンチ上の任意の位置に第１及び第２の
基準点を設けて行うものであつて、距離測定機に
よりこの第１及び第２の基準点とさく孔装置若し
くはさく孔機との距離をそれぞれ検出して、この
検出した距離の情報に基づき処理装置により、ベ
ンチにおける所定の位置を基準とした座標系にお
けるさく孔機の位置を算出し、この所定の位置と
所定の関係で表わされたベンチの壁の形状につい
ての形状情報若しくはこのベンチの壁の形状に対
応して設定される複数のさく孔点のそれぞれの位
置情報を含むさく孔情報をメモリに記憶するか又
は入力装置を介して入力し、メモリに記憶され又
は入力された前記形状情報若しくはさく孔点につ
いての所定の位置情報と前記算出した位置につい
ての情報とに基づき、この所定のさく孔位置に前
記さく孔機を位置付けてさく孔するようにしてい
るので、所定のさく孔パターンD₁，D₂，D₃，…
……，Di，………，Dnに従つた正しいさく孔位
置にさく孔機を自動的に位置決めできる。しか
も、その方位についての情報も記憶しておき、こ
れを修正してさく孔するようにすれば、孔尻の揃
つたさく孔が可能となる。

その結果、熟練者でなくても、さく孔作業に手
間がかからず、さく孔装置に搭載されたさく孔機
を正しいさく孔位置を設定してさく孔作業を行う
ことができる。

しかも、さく孔方位が偏つても、方位修正を採
用すれば、孔尻のさく孔間隔に誤差を生じること
が少なく、所定の装薬量に適合した、正しいベン
チカツトができ、発破の能率も良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したベンチカツト工
法におけるさく孔方式の作業状態を説明するため
の断面図、第２図は、その平面図、第３図は、さ
く孔方位の修正処理の説明図、そして、第４図
は、この発明のベンチカツト工法におけるさく孔
方式を適用した制御システムのブロツク図であ
る。 １はベンチ、２はさく孔装置、３はさく孔機、
４はドリルロツド、５は岩壁、６は距離測定機、
７はレーザ測距装置、８は旋回角度検出器、９は
旋回駆動機構、１０はインタフエース回路、１１
は処理装置、１２は反射鏡、１３はメモリ、１４
は表示装置、１５は制御装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 処理装置と、メモリと、さく孔機と、距離測
   定機とを備えるさく孔装置をベンチ上に設置し、
   このベンチ上の任意の位置に第１及び第２の基準
   点を設け、前記距離測定機によりこの第１及び第
   ２の基準点と前記さく孔装置若しくは前記さく孔
   機との距離をそれぞれ検出して、この検出した距
   離の情報に基づき前記処理装置により、前記ベン
   チにおける所定の位置を基準とした座標系におけ
   るさく孔機の位置を算出し、この所定の位置と所
   定の関係で表わされた前記ベンチの壁の形状につ
   いての形状情報若しくはこのベンチの壁の形状に
   対応して設定される複数のさく孔点のそれぞれの
   位置情報を含むさく孔情報を前記メモリに記憶す
   るか又は入力装置を介して入力し、前記メモリに
   記憶され又は入力された前記形状情報若しくはさ
   く孔点についての所定の位置情報と前記算出した
   位置についての情報とに基づき、この所定のさく
   孔位置に前記さく孔機を位置付けてさく孔するこ
   とを特徴とするベンチカツト工法におけるさく孔
   方式。 ２ さく孔情報は、所定の位置を基準とした座標
   系における各さく孔位置についての位置情報及び
   さく孔方位情報とを有し、距離測定機は、第１及
   び第２の基準点と前記さく孔装置若しくは前記さ
   く孔機との距離をそれぞれ検出しかつ前記座標系
   における前記さく孔装置の方向を検出して、処理
   装置により算出した位置についての情報と前記さ
   く孔情報の所定のさく孔位置の位置情報とに基づ
   き、ベンチ上に設定された所定のさく孔位置に前
   記さく孔機を位置付け、前記の方位情報と前記さ
   く孔装置の方向についての情報とに基づき、設定
   されている方向を算出して、さく孔することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のベンチカツ
   ト工法におけるさく孔方式。