JP2002188389A - トンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム - Google Patents
トンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システムInfo
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- JP2002188389A JP2002188389A JP2000387253A JP2000387253A JP2002188389A JP 2002188389 A JP2002188389 A JP 2002188389A JP 2000387253 A JP2000387253 A JP 2000387253A JP 2000387253 A JP2000387253 A JP 2000387253A JP 2002188389 A JP2002188389 A JP 2002188389A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誤差が少なく耐久性が高く、高精度の穿孔位
置・姿勢制御を安価に実現することのできるトンネルの
発破掘削穿孔システムを提供する。 【解決手段】 油圧ジャンボ14に取り付けた削岩機2
0を用いて山岳トンネル10の切羽面12に穿孔を形成
するためのトンネルの発破掘削穿孔システムに関する。
削岩機20を移動可能に支持するガイドシェル22の前
部に設けられた前部被視準体30と、ガイドシェル22
の後部に設けられた後部被視準体32と、油圧ジャンボ
14に設けられ前部被視準体30と後部被視準体32の
位置を検出する自動追尾式の測定器28と、前部被視準
体30の位置から削岩機20の穿孔位置を演算し、か
つ、前部被視準体30の位置及び後部被視準体32の位
置から削岩機20の穿孔角度を演算する演算手段とを含
む。
置・姿勢制御を安価に実現することのできるトンネルの
発破掘削穿孔システムを提供する。 【解決手段】 油圧ジャンボ14に取り付けた削岩機2
0を用いて山岳トンネル10の切羽面12に穿孔を形成
するためのトンネルの発破掘削穿孔システムに関する。
削岩機20を移動可能に支持するガイドシェル22の前
部に設けられた前部被視準体30と、ガイドシェル22
の後部に設けられた後部被視準体32と、油圧ジャンボ
14に設けられ前部被視準体30と後部被視準体32の
位置を検出する自動追尾式の測定器28と、前部被視準
体30の位置から削岩機20の穿孔位置を演算し、か
つ、前部被視準体30の位置及び後部被視準体32の位
置から削岩機20の穿孔角度を演算する演算手段とを含
む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの発破掘
削穿孔方法及びその穿孔システムに関し、特に、削岩機
の切羽面に対する穿孔を高精度かつ安価に行うことので
きるトンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム
に関する。
削穿孔方法及びその穿孔システムに関し、特に、削岩機
の切羽面に対する穿孔を高精度かつ安価に行うことので
きるトンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム
に関する。
【0002】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
山岳トンネルにおいては、発破掘削を行うことが知られ
ている。
山岳トンネルにおいては、発破掘削を行うことが知られ
ている。
【0003】この発破掘削においては、切羽面に発破パ
ターンにあわせて穿孔を形成し、装薬を行って掘削を行
うようにしている。
ターンにあわせて穿孔を形成し、装薬を行って掘削を行
うようにしている。
【0004】この切羽面に対する穿孔に際しては、レー
ザー装置を用いて所定の穿孔位置にマーキングを行い、
このマーキング位置を、例えば、油圧ジャンボと称する
大型の移動体に搭載した削岩機を用いて穿孔を行うよう
にしている。
ザー装置を用いて所定の穿孔位置にマーキングを行い、
このマーキング位置を、例えば、油圧ジャンボと称する
大型の移動体に搭載した削岩機を用いて穿孔を行うよう
にしている。
【0005】この場合、穿孔角度は作業員の勘に頼って
いるのが現状であり、余掘量が多くなる傾向にある。
いるのが現状であり、余掘量が多くなる傾向にある。
【0006】また、近年開発された穿孔制御方法では、
多関節アクチュエータに取り付けたガイドシェルに削岩
機を支持させ、この多関節アクチュエータに内蔵させた
複数の自由度分のセンサと、後方からの基準レーザーを
用いて穿孔位置決めの制御を行うようにしたものもあ
る。
多関節アクチュエータに取り付けたガイドシェルに削岩
機を支持させ、この多関節アクチュエータに内蔵させた
複数の自由度分のセンサと、後方からの基準レーザーを
用いて穿孔位置決めの制御を行うようにしたものもあ
る。
【0007】この穿孔制御方法は、具体的には、まず、
基準レーザーにより、設計路線データにおけるガイドシ
ェルの位置を測定し、各センサの値から幾何学的に穿孔
位置・姿勢を測定することで、穿孔位置決めの制御を行
うようにしている。
基準レーザーにより、設計路線データにおけるガイドシ
ェルの位置を測定し、各センサの値から幾何学的に穿孔
位置・姿勢を測定することで、穿孔位置決めの制御を行
うようにしている。
【0008】しかし、このような穿孔位置決めの制御
は、アクチュエータに内蔵した複数のセンサの値をもと
に穿孔位置・姿勢を測定するため、各センサの誤差によ
る累積誤差が大きくなる。
は、アクチュエータに内蔵した複数のセンサの値をもと
に穿孔位置・姿勢を測定するため、各センサの誤差によ
る累積誤差が大きくなる。
【0009】また、多関節アクチュエータには削岩機か
らの衝撃が加わるため、多関節アクチュエータやこれに
内蔵された各センサの耐久性低下により、誤差が生じや
すい。
らの衝撃が加わるため、多関節アクチュエータやこれに
内蔵された各センサの耐久性低下により、誤差が生じや
すい。
【0010】さらに、後方に配置した基準レーザーによ
りガイドシェルの位置を測定するため、掘削の進行に伴
って基準レーザーの盛り換えをたびたび行わなければな
らず、盛り換えに手間を要する上に、盛り換え時の設置
誤差によって穿孔位置・姿勢の測定に誤差が生じやすい
ものである。
りガイドシェルの位置を測定するため、掘削の進行に伴
って基準レーザーの盛り換えをたびたび行わなければな
らず、盛り換えに手間を要する上に、盛り換え時の設置
誤差によって穿孔位置・姿勢の測定に誤差が生じやすい
ものである。
【0011】本発明の目的は、誤差が少なく耐久性が高
く、高精度の穿孔位置・姿勢制御を安価に実現すること
のできるトンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔シス
テムを提供することにある。
く、高精度の穿孔位置・姿勢制御を安価に実現すること
のできるトンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔シス
テムを提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、盛り換えに要する手
間を少なくし、かつ、誤差を減少させることのできるト
ンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システムを提供
することにある。
間を少なくし、かつ、誤差を減少させることのできるト
ンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システムを提供
することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のトンネルの発破掘削穿孔方法は、移動体に
取り付けた削岩機を用いて山岳トンネルの切羽面に穿孔
を形成するトンネルの発破掘削穿孔方法において、前記
削岩機を移動可能に支持するガイドシェルの前部に設け
た前部被視準体の位置を前記移動体本体に設けた自動追
尾式の測定器にて検出する工程と、前記ガイドシェルの
後部に設けた後部被視準体の位置を前記測定器にて検出
する工程と、前記前部被視準体の位置から前記削岩機の
穿孔位置を演算し、かつ、前記前部被視準体の位置及び
前記後部被視準体の位置から前記削岩機の穿孔角度を演
算する工程と、前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の
穿孔角度で穿孔を行う工程と、を含むことを特徴とす
る。
め、本発明のトンネルの発破掘削穿孔方法は、移動体に
取り付けた削岩機を用いて山岳トンネルの切羽面に穿孔
を形成するトンネルの発破掘削穿孔方法において、前記
削岩機を移動可能に支持するガイドシェルの前部に設け
た前部被視準体の位置を前記移動体本体に設けた自動追
尾式の測定器にて検出する工程と、前記ガイドシェルの
後部に設けた後部被視準体の位置を前記測定器にて検出
する工程と、前記前部被視準体の位置から前記削岩機の
穿孔位置を演算し、かつ、前記前部被視準体の位置及び
前記後部被視準体の位置から前記削岩機の穿孔角度を演
算する工程と、前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の
穿孔角度で穿孔を行う工程と、を含むことを特徴とす
る。
【0014】本発明によれば、移動体本体に設けた自動
追尾式の測定器にてガイドシェルに設けた前部被視準体
及び後部被視準体を検出するため、複数のセンサにて測
定を行う場合に比し、1つの測定器にて測定を行うので
累積誤差の発生がなく、しかも、測定器は削岩機からの
衝撃を直接受けることがなく、耐久性低下によって生じ
る誤差の発生も抑えることができ、その結果、高精度の
穿孔位置・姿勢の測定を行うことができ、さらには、測
定器は1つで済むため安価なものとすることができる。
追尾式の測定器にてガイドシェルに設けた前部被視準体
及び後部被視準体を検出するため、複数のセンサにて測
定を行う場合に比し、1つの測定器にて測定を行うので
累積誤差の発生がなく、しかも、測定器は削岩機からの
衝撃を直接受けることがなく、耐久性低下によって生じ
る誤差の発生も抑えることができ、その結果、高精度の
穿孔位置・姿勢の測定を行うことができ、さらには、測
定器は1つで済むため安価なものとすることができる。
【0015】本発明においては、前記測定器は、トンネ
ル後方に設けた基準点に基づいて定期的に自己位置を補
正可能にするとよい。
ル後方に設けた基準点に基づいて定期的に自己位置を補
正可能にするとよい。
【0016】このような構成とすることにより、測定器
が常に自己位置を補正することで、常に前部被視準体及
び後部被視準体の正確な位置を検出することができ、よ
り削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を高精度で行うことが
できる。
が常に自己位置を補正することで、常に前部被視準体及
び後部被視準体の正確な位置を検出することができ、よ
り削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を高精度で行うことが
できる。
【0017】また、移動体上の測定器が基準点を自動追
尾することで、従来のような基準レーザーの盛り換えと
いう手間のかかる作業や盛り換えによる設定誤差をなく
すことができる。
尾することで、従来のような基準レーザーの盛り換えと
いう手間のかかる作業や盛り換えによる設定誤差をなく
すことができる。
【0018】また、本発明においては、前記測定器は、
自己位置から切羽面までの距離を測定可能にするとよ
い。
自己位置から切羽面までの距離を測定可能にするとよ
い。
【0019】このような構成とすることにより、測定器
によって自己位置から切羽面までの距離を測定すること
で、切羽面に対する正確な前部被視準体の位置を把握し
て、より一層高精度な削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を
行うことができる。
によって自己位置から切羽面までの距離を測定すること
で、切羽面に対する正確な前部被視準体の位置を把握し
て、より一層高精度な削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を
行うことができる。
【0020】さらに、本発明においては、前記測定器
は、穿孔位置をマーキング可能にするとよい。
は、穿孔位置をマーキング可能にするとよい。
【0021】このような構成とすることにより、測定器
によって穿孔位置をマーキングすることで、削岩機を確
実かつ容易に穿孔位置まで移動させることができる。
によって穿孔位置をマーキングすることで、削岩機を確
実かつ容易に穿孔位置まで移動させることができる。
【0022】また、本発明のトンネルの発破掘削穿孔シ
ステムは、移動体に取り付けた削岩機を用いて山岳トン
ネルの切羽面に穿孔を形成するトンネルの発破掘削穿孔
システムにおいて、前記削岩機を移動可能に支持するガ
イドシェルの前部に設けられた前部被視準体と、前記ガ
イドシェルの後部に設けられた後部被視準体と、前記移
動体本体に設けられ前記前部被視準体と前記後部被視準
体の位置を検出する自動追尾式の測定器と、前記前部被
視準体の位置から前記削岩機の穿孔位置を演算し、か
つ、前記前部被視準体の位置及び前記後部被視準体の位
置から前記削岩機の穿孔角度を演算する演算手段とを含
み、前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の穿孔角度で
穿孔を行うことを特徴とする。
ステムは、移動体に取り付けた削岩機を用いて山岳トン
ネルの切羽面に穿孔を形成するトンネルの発破掘削穿孔
システムにおいて、前記削岩機を移動可能に支持するガ
イドシェルの前部に設けられた前部被視準体と、前記ガ
イドシェルの後部に設けられた後部被視準体と、前記移
動体本体に設けられ前記前部被視準体と前記後部被視準
体の位置を検出する自動追尾式の測定器と、前記前部被
視準体の位置から前記削岩機の穿孔位置を演算し、か
つ、前記前部被視準体の位置及び前記後部被視準体の位
置から前記削岩機の穿孔角度を演算する演算手段とを含
み、前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の穿孔角度で
穿孔を行うことを特徴とする。
【0023】本発明によれば、移動体本体上の1つの測
定器によって前部被視準体及び後部被視準体を自動追尾
して検出し、その検出結果に基づいて演算手段により、
削岩機の穿孔位置、角度を演算することで、累積誤差や
耐久性低下による誤差発生を抑えて高精度な穿孔位置・
姿勢制御を行うことができ、しかも、安価なものとする
ことができる。
定器によって前部被視準体及び後部被視準体を自動追尾
して検出し、その検出結果に基づいて演算手段により、
削岩機の穿孔位置、角度を演算することで、累積誤差や
耐久性低下による誤差発生を抑えて高精度な穿孔位置・
姿勢制御を行うことができ、しかも、安価なものとする
ことができる。
【0024】本発明においては、前記前部被視準体及び
後部被視準体は、それぞれシャッタ機構によって被覆可
能にするとよい。
後部被視準体は、それぞれシャッタ機構によって被覆可
能にするとよい。
【0025】このような構成とすることにより、前部被
視準体及び後部被視準体に設けたシャッタ機構によっ
て、前部被視準体と後部被視準体を切替えることで、一
方の被視準体を検出する際に他方の被視準体を測定器か
ら隠しておくことができ、双方の被視視準体を誤って検
出するのを確実に防止して正確な検出を行うことができ
る。
視準体及び後部被視準体に設けたシャッタ機構によっ
て、前部被視準体と後部被視準体を切替えることで、一
方の被視準体を検出する際に他方の被視準体を測定器か
ら隠しておくことができ、双方の被視視準体を誤って検
出するのを確実に防止して正確な検出を行うことができ
る。
【0026】また、ロックボルト作業で削岩機を上方に
向けて穿孔する際に双方の被視準体をシャッタで覆って
おくことにより、被視準体が穿孔時の泥水によって汚
れ、検出不能となるのを防止することができる。
向けて穿孔する際に双方の被視準体をシャッタで覆って
おくことにより、被視準体が穿孔時の泥水によって汚
れ、検出不能となるのを防止することができる。
【0027】また、本発明においては、前記測定器は、
トンネル後方に設けた基準点を視準して定期的に自己位
置を補正可能にするとよい。
トンネル後方に設けた基準点を視準して定期的に自己位
置を補正可能にするとよい。
【0028】このような構成とすることにより、測定器
が常に自己位置を補正することで、常に正確な前部被視
準体及び後部被視準体の正確な位置を検出することがで
き、より削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を高精度で行う
ことができる。
が常に自己位置を補正することで、常に正確な前部被視
準体及び後部被視準体の正確な位置を検出することがで
き、より削岩機の穿孔位置・姿勢の測定を高精度で行う
ことができる。
【0029】さらに、本発明においては、前記測定器
は、自己位置から切羽面までの距離を測定するノンター
ゲット測定手段を有するようにするとよい。
は、自己位置から切羽面までの距離を測定するノンター
ゲット測定手段を有するようにするとよい。
【0030】このような構成とすることにより、ノンタ
ーゲット測定手段によって、自己位置から切羽面までの
距離を測定することで、切羽面に対する前部被視準体の
正確な位置を把握して、より一層高精度な測定を行うこ
とができる。
ーゲット測定手段によって、自己位置から切羽面までの
距離を測定することで、切羽面に対する前部被視準体の
正確な位置を把握して、より一層高精度な測定を行うこ
とができる。
【0031】そしてさらに、本発明においては、前記測
定器は、穿孔位置にマーキングを行うマーキング手段を
有するようにするとよい。
定器は、穿孔位置にマーキングを行うマーキング手段を
有するようにするとよい。
【0032】このような構成とすることにより、マーキ
ング手段によって穿孔位置をマーキングすることで、削
岩機を確実かつ容易に穿孔位置まで移動させることがで
きる。
ング手段によって穿孔位置をマーキングすることで、削
岩機を確実かつ容易に穿孔位置まで移動させることがで
きる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。
について、図面を参照して詳細に説明する。
【0034】図1〜図8は、本発明の一実施の形態にか
かるトンネルの発破掘削穿孔システムを示す図である。
かるトンネルの発破掘削穿孔システムを示す図である。
【0035】図1は、このトンネルの発破掘削穿孔シス
テムを用いて山岳トンネルの発破掘削を行う状態を示し
たもので、この山岳トンネル10内の切羽面12付近に
は、移動体としての油圧ジャンボ14が配置されてい
る。
テムを用いて山岳トンネルの発破掘削を行う状態を示し
たもので、この山岳トンネル10内の切羽面12付近に
は、移動体としての油圧ジャンボ14が配置されてい
る。
【0036】この油圧ジャンボ14は、タイヤ走行式の
移動台車16上に数台のブーム18が設けられ、図3及
び図4にも示すように、このブーム18に削岩機20を
搭載したガイドシェル22及びこのガイドシェル22を
移動させる多関節アクチュエータ24が取り付けられて
いる。
移動台車16上に数台のブーム18が設けられ、図3及
び図4にも示すように、このブーム18に削岩機20を
搭載したガイドシェル22及びこのガイドシェル22を
移動させる多関節アクチュエータ24が取り付けられて
いる。
【0037】そして、油圧ジャンボ14に搭載された削
岩機20によって、図2に示すように、切羽面12に発
破装薬用の多数の穿孔36が所定の発破パターンに従っ
て穿孔形成され、各穿孔36内に発破を装薬して掘削を
行うようになっている。
岩機20によって、図2に示すように、切羽面12に発
破装薬用の多数の穿孔36が所定の発破パターンに従っ
て穿孔形成され、各穿孔36内に発破を装薬して掘削を
行うようになっている。
【0038】これら多数の穿孔36のうち最外周の穿孔
36は、図長の穿孔36からのびる線によって示すよう
に、切羽面12から奥側に向けて外方に広がるように所
定角度を持たせて穿孔形成され、最外周を除く中央側の
穿孔36は水平に穿孔形成されるようになっている。
36は、図長の穿孔36からのびる線によって示すよう
に、切羽面12から奥側に向けて外方に広がるように所
定角度を持たせて穿孔形成され、最外周を除く中央側の
穿孔36は水平に穿孔形成されるようになっている。
【0039】そのため、穿孔位置・角度を測定するため
に、油圧ジャンボ14の前部側頂部付近に設けられたチ
ャージングケージ26上に自動追尾式の測定器28を取
り付けて、この測定器28にてガイドシェル22の前部
に設けた前部被視準体30及び後部被視準体32を検出
するようにしている。
に、油圧ジャンボ14の前部側頂部付近に設けられたチ
ャージングケージ26上に自動追尾式の測定器28を取
り付けて、この測定器28にてガイドシェル22の前部
に設けた前部被視準体30及び後部被視準体32を検出
するようにしている。
【0040】また、油圧ジャンボ14の後方には、例え
ばトンネル側壁に位置決定用の少なくとも2カ所の基準
点34が設けられている。
ばトンネル側壁に位置決定用の少なくとも2カ所の基準
点34が設けられている。
【0041】この基準点34としては、例えばトンネル
内空計測用の基準点である反射板が用いられている。
内空計測用の基準点である反射板が用いられている。
【0042】そして、油圧ジャンボ14に設けられた測
定器28が自動追尾して基準点34を検出し、その基準
点34に対する相対位置を求めることで、トンネル内に
おける測定器28の位置が求められるようになってい
る。
定器28が自動追尾して基準点34を検出し、その基準
点34に対する相対位置を求めることで、トンネル内に
おける測定器28の位置が求められるようになってい
る。
【0043】また、この測定器28による自己位置の測
定は、定期的に行われ、常に自己位置の補正を行うよう
にしている。
定は、定期的に行われ、常に自己位置の補正を行うよう
にしている。
【0044】このように、油圧ジャンボ28に設けられ
た測定器28により基準点34を自動追尾して検出する
ことで、従来のように基準位置に基準レーザーを設置す
る場合に比し、基準点34の位置も低くて済むため、基
準レーザーの盛り換えという手間のかかる作業や盛り換
えによる設定誤差をなくすことができる。
た測定器28により基準点34を自動追尾して検出する
ことで、従来のように基準位置に基準レーザーを設置す
る場合に比し、基準点34の位置も低くて済むため、基
準レーザーの盛り換えという手間のかかる作業や盛り換
えによる設定誤差をなくすことができる。
【0045】前部被視準体30及び後部被視準体32
は、図5及び図6に示すように、正多面体のプリズムで
形成され、測定器28によって、前部被視準体30及び
後部被視準体32を自動追尾して検出するようにしてい
る。
は、図5及び図6に示すように、正多面体のプリズムで
形成され、測定器28によって、前部被視準体30及び
後部被視準体32を自動追尾して検出するようにしてい
る。
【0046】このように、油圧ジャンボ14に設けた測
定器28にてガイドシェル22に設けた前部被視準体3
0及び後部被視準体32を検出することで、多関節アク
チュエータ24に設けた複数のセンサにて測定を行う場
合に比し、1つの測定器28にて測定を行うので累積誤
差の発生がなく、しかも、安価なものとすることができ
る。
定器28にてガイドシェル22に設けた前部被視準体3
0及び後部被視準体32を検出することで、多関節アク
チュエータ24に設けた複数のセンサにて測定を行う場
合に比し、1つの測定器28にて測定を行うので累積誤
差の発生がなく、しかも、安価なものとすることができ
る。
【0047】また、測定器28は油圧ジャンボ14のチ
ャージングケージ26上に設けられているため、削岩機
20からの衝撃を直接受けることがなく、耐久性の低下
によって生じる誤差の発生も抑えることができる。
ャージングケージ26上に設けられているため、削岩機
20からの衝撃を直接受けることがなく、耐久性の低下
によって生じる誤差の発生も抑えることができる。
【0048】その結果、高精度の穿孔位置・姿勢の測定
を行うことができる。
を行うことができる。
【0049】また、この測定器28による穿孔位置・姿
勢の測定は、前部被視準体30の検出により穿孔位置の
測定を行い、この前部被視準体30の位置と、後部被視
準体32の位置によって穿孔角度の測定を行うようにし
ている。
勢の測定は、前部被視準体30の検出により穿孔位置の
測定を行い、この前部被視準体30の位置と、後部被視
準体32の位置によって穿孔角度の測定を行うようにし
ている。
【0050】また、前部被視準体30及び後部被視準体
32は、図5に示すように、削岩機20のビット38の
軸に対し直交した位置に、突出した状態で設けられ、測
定器28により容易に検出可能な状態とされている。
32は、図5に示すように、削岩機20のビット38の
軸に対し直交した位置に、突出した状態で設けられ、測
定器28により容易に検出可能な状態とされている。
【0051】さらに、前部被視準体30及び後部被視準
体32には、図6及び図7に示すように、蓋40付きの
筒状のシャッタ42が設けられ、この筒状のシャッタ4
2がシリンダ等の伸縮装置44によりスライド可能にさ
れて、シャッタ機構を構成している。
体32には、図6及び図7に示すように、蓋40付きの
筒状のシャッタ42が設けられ、この筒状のシャッタ4
2がシリンダ等の伸縮装置44によりスライド可能にさ
れて、シャッタ機構を構成している。
【0052】そして、測定器28による前部被視準体3
0または後部被視準体32の一方の検出時には、図6
(1)及び(2)に示すように、伸縮装置44によりシ
ャッタ42を退行させて検出しようとする一方の前部被
視準体30または後部被視準体32を露出させた状態と
し、検出対象でない他方の前部被視準体30または後部
被視準体32は、図7(1)、(2)に示すように、伸
縮装置44によりシャッタ42を進出させて蓋40及び
シャッタ42で覆った状態とし得るようにしている。
0または後部被視準体32の一方の検出時には、図6
(1)及び(2)に示すように、伸縮装置44によりシ
ャッタ42を退行させて検出しようとする一方の前部被
視準体30または後部被視準体32を露出させた状態と
し、検出対象でない他方の前部被視準体30または後部
被視準体32は、図7(1)、(2)に示すように、伸
縮装置44によりシャッタ42を進出させて蓋40及び
シャッタ42で覆った状態とし得るようにしている。
【0053】このようにすることで、例えば前部被視準
体30を検出しようとする場合には、シャッタ42及び
蓋40により前部被視準体30を露出させ、後部被視準
体32を覆った状態とすることで、一方の前部被視準体
30のみを容易かつ確実に検出することができる。
体30を検出しようとする場合には、シャッタ42及び
蓋40により前部被視準体30を露出させ、後部被視準
体32を覆った状態とすることで、一方の前部被視準体
30のみを容易かつ確実に検出することができる。
【0054】また、後部被視準体32を検出する場合に
は、これと逆に後部被視準体32を露出させ、前部被視
準体30を覆った状態としておけばよい。
は、これと逆に後部被視準体32を露出させ、前部被視
準体30を覆った状態としておけばよい。
【0055】また、削岩機20は、切羽面12の最外部
に穿孔36を形成する場合や、ロックボルト用の穿孔を
形成する場合には、上向きの穿孔操作を行う必要があ
り、この場合、穿孔時の泥水が前部被視準体30や後部
被視準体32にかかって汚れてしまい、後の検出が不可
能になる場合がある。
に穿孔36を形成する場合や、ロックボルト用の穿孔を
形成する場合には、上向きの穿孔操作を行う必要があ
り、この場合、穿孔時の泥水が前部被視準体30や後部
被視準体32にかかって汚れてしまい、後の検出が不可
能になる場合がある。
【0056】そこで、このような場合には、前部被視準
体30及び後部被視準体32のシャッタ42及び蓋40
を閉じて前部被視準体30及び後部被視準体32を覆っ
た状態で作業を行うことにより、前部被視準体30及び
後部被視準体32の汚れを防止し得るようにしている。
体30及び後部被視準体32のシャッタ42及び蓋40
を閉じて前部被視準体30及び後部被視準体32を覆っ
た状態で作業を行うことにより、前部被視準体30及び
後部被視準体32の汚れを防止し得るようにしている。
【0057】そして、削岩機20が所定の穿孔位置及び
所定の穿孔角度に設定された状態で、図3の状態から図
4の状態に示すように、削岩機20のビット38を所定
距離進行させて所定距離の穿孔を終了した後、自動でビ
ット38を戻すことにより、所定の設定穿孔長で孔尻面
46がほぼ一致した孔尻のばらつきが小さい穿孔操作を
行うことが可能となる。
所定の穿孔角度に設定された状態で、図3の状態から図
4の状態に示すように、削岩機20のビット38を所定
距離進行させて所定距離の穿孔を終了した後、自動でビ
ット38を戻すことにより、所定の設定穿孔長で孔尻面
46がほぼ一致した孔尻のばらつきが小さい穿孔操作を
行うことが可能となる。
【0058】また、この測定器28が、トンネルの断面
測定、切羽面12までの距離測定や、支保工建て込みマ
ーキング、さらには穿孔位置マーキング等を行う機能を
合わせ持つものである。
測定、切羽面12までの距離測定や、支保工建て込みマ
ーキング、さらには穿孔位置マーキング等を行う機能を
合わせ持つものである。
【0059】図8には、本実施の形態に係るトンネルの
発破掘削穿孔システムのブロック図を示している。
発破掘削穿孔システムのブロック図を示している。
【0060】このトンネルの発破掘削穿孔システムは、
測定器28と、2軸傾斜計50及び自動整準駆動部52
と、記憶手段及び演算手段としての記憶・演算装置54
とを備えている。
測定器28と、2軸傾斜計50及び自動整準駆動部52
と、記憶手段及び演算手段としての記憶・演算装置54
とを備えている。
【0061】測定器28は、レーザー距離計56と、光
波距離計58と、鉛直角センサ60と、水平角センサ6
2とを有している。
波距離計58と、鉛直角センサ60と、水平角センサ6
2とを有している。
【0062】レーザー距離計56は、ノンターゲット測
定手段とマーキング手段としての機能を有する。
定手段とマーキング手段としての機能を有する。
【0063】ノンターゲット測定手段としては、例え
ば、自己位置から切羽面12までの距離をノンターゲッ
トで測定(図1A参照)したり、トンネルの断面計測
(図1B参照)をしたりするようになっている。
ば、自己位置から切羽面12までの距離をノンターゲッ
トで測定(図1A参照)したり、トンネルの断面計測
(図1B参照)をしたりするようになっている。
【0064】マーキング手段としては、切羽面12の穿
孔位置や支保工立て込み位置にマーキングを行ったり
(図1C参照)、切羽面12に発破パターンのマーキン
グを行ったりするようになっている。
孔位置や支保工立て込み位置にマーキングを行ったり
(図1C参照)、切羽面12に発破パターンのマーキン
グを行ったりするようになっている。
【0065】また、このレーザー距離計56は、制御装
置64に接続され、この制御装置64が記憶・演算装置
54に接続された状態となっている。
置64に接続され、この制御装置64が記憶・演算装置
54に接続された状態となっている。
【0066】そして、記憶・演算装置54は、トンネル
設計路線データやトンネル断面データ、さらには発破パ
ターンデータ等のトンネル掘削に必要な掘削データを予
め記憶している。
設計路線データやトンネル断面データ、さらには発破パ
ターンデータ等のトンネル掘削に必要な掘削データを予
め記憶している。
【0067】そして、記憶・演算装置54の各種データ
に基づいて制御装置64がレーザー距離計56を制御し
てトンネル断面の計測や、切羽面12までの距離の計
測、あるいは発破パターンのマーキングや削岩機20に
よる穿孔位置のマーキングあるいは支保工立て込み用の
マーキング等を行うようになっている。
に基づいて制御装置64がレーザー距離計56を制御し
てトンネル断面の計測や、切羽面12までの距離の計
測、あるいは発破パターンのマーキングや削岩機20に
よる穿孔位置のマーキングあるいは支保工立て込み用の
マーキング等を行うようになっている。
【0068】光波距離計58は、前部被視準体30及び
後部被視準体32の検出や後方の基準点34の検出を行
って、それぞれの距離を測定するもので、自動視準装置
66によって自動視準可能にされ、かつ、自動追尾装置
68によって各前部被視準体30、後部被視準体32及
び基準点34を自動追尾可能にされている。
後部被視準体32の検出や後方の基準点34の検出を行
って、それぞれの距離を測定するもので、自動視準装置
66によって自動視準可能にされ、かつ、自動追尾装置
68によって各前部被視準体30、後部被視準体32及
び基準点34を自動追尾可能にされている。
【0069】また、この自動追尾装置68は、制御装置
64を介して記憶・演算装置54に接続されている。
64を介して記憶・演算装置54に接続されている。
【0070】鉛直角センサ60及び水平角センサ62
は、それぞれ自動追尾装置68に接続された鉛直角駆動
部70及び水平角駆動部72の鉛直方向の角度及び水平
方向の角度を検出し得るようになっている。
は、それぞれ自動追尾装置68に接続された鉛直角駆動
部70及び水平角駆動部72の鉛直方向の角度及び水平
方向の角度を検出し得るようになっている。
【0071】そして、光波距離計58で計測した各前部
被視準体30、後部被視準体32及び基準点34までの
距離と、鉛直角センサ60で検出した鉛直方向の角度
と、水平角センサ62で検出した水平方向の角度とに基
づいて記憶・演算装置54において光波距離計58の設
計路線上の位置や前部被視準体30及び後部被視準体3
2の位置等を演算するようになっている。
被視準体30、後部被視準体32及び基準点34までの
距離と、鉛直角センサ60で検出した鉛直方向の角度
と、水平角センサ62で検出した水平方向の角度とに基
づいて記憶・演算装置54において光波距離計58の設
計路線上の位置や前部被視準体30及び後部被視準体3
2の位置等を演算するようになっている。
【0072】また、この記憶・演算装置54では、前部
被視準体30及び後部被視準体32の位置に基づいて、
削岩機20の穿孔位置及び穿孔方向の角度を演算するよ
うになっている。
被視準体30及び後部被視準体32の位置に基づいて、
削岩機20の穿孔位置及び穿孔方向の角度を演算するよ
うになっている。
【0073】2軸傾斜計50は、測定器28の鉛直方向
及び水平方向の角度を検出し、この検出データに基づき
自動整準駆動部52が測定器28を自動的に整準するよ
うになっている。
及び水平方向の角度を検出し、この検出データに基づき
自動整準駆動部52が測定器28を自動的に整準するよ
うになっている。
【0074】次に、このようなトンネルの発破掘削穿孔
システムを用いた穿孔方法について図9のフローチャー
トを参照して説明する。
システムを用いた穿孔方法について図9のフローチャー
トを参照して説明する。
【0075】まず、測定器28を後方に向け、光波距離
計58によって後方の基準点34を自動追尾装置68に
よって自動追尾しながら検出し、記憶・演算装置54に
よって演算することで、測定器28の自己位置を測定す
る(S1)。
計58によって後方の基準点34を自動追尾装置68に
よって自動追尾しながら検出し、記憶・演算装置54に
よって演算することで、測定器28の自己位置を測定す
る(S1)。
【0076】この測定器28の自己位置の測定は、定期
的に行われ、常時測定器28の自己位置が補正されるよ
うになっている。
的に行われ、常時測定器28の自己位置が補正されるよ
うになっている。
【0077】この場合、後方の基準点34は、反射板等
を用いるため、基準レーザーを用いる場合に比し、盛り
換えに要する手間がかからず、しかも盛り換え時の誤差
も生じにくいので、誤差の少ない設計路線上の測定器2
8の自己位置を正確に把握することができる。
を用いるため、基準レーザーを用いる場合に比し、盛り
換えに要する手間がかからず、しかも盛り換え時の誤差
も生じにくいので、誤差の少ない設計路線上の測定器2
8の自己位置を正確に把握することができる。
【0078】また、自動追尾によって自己位置を適宜補
正するため、常に設計路線上の正確な自己位置を把握す
ることができる。
正するため、常に設計路線上の正確な自己位置を把握す
ることができる。
【0079】次に、測定器28の方向を切羽面12側に
切り替え、切羽面12までの距離の測定をレーザー距離
計56を用いてノンターゲットで行う(S2)。
切り替え、切羽面12までの距離の測定をレーザー距離
計56を用いてノンターゲットで行う(S2)。
【0080】これによって、後方の基準点34による設
計路線上の測定器28の位置に加え、実際の切羽面12
までの距離を測定することで、切羽面12に対する測定
器28の自己位置を正確に把握することができる。
計路線上の測定器28の位置に加え、実際の切羽面12
までの距離を測定することで、切羽面12に対する測定
器28の自己位置を正確に把握することができる。
【0081】次いで、ブーム18を多関節アクチュエー
タ24により動かし、削岩機20を所定の切羽面12に
おける穿孔位置へと移動させる(S3)。
タ24により動かし、削岩機20を所定の切羽面12に
おける穿孔位置へと移動させる(S3)。
【0082】この場合、レーザー距離計56によって切
羽面12の所定の穿孔位置にマーキングを行っておくこ
とで、正確かつ迅速に穿孔位置への削岩機20の移動を
行わせることができる。
羽面12の所定の穿孔位置にマーキングを行っておくこ
とで、正確かつ迅速に穿孔位置への削岩機20の移動を
行わせることができる。
【0083】次に、この状態で、光波距離計58によ
り、前部被視準体30を検出し、測定器28位置から前
部被視準体30までの距離を測定する(S4)。
り、前部被視準体30を検出し、測定器28位置から前
部被視準体30までの距離を測定する(S4)。
【0084】この場合、シャッタ42及び蓋40によっ
て前部被視準体30を露出、後部被視準体32を覆い隠
すようにしておくことで、前部被視準体30の検出を確
実に行うことができる。
て前部被視準体30を露出、後部被視準体32を覆い隠
すようにしておくことで、前部被視準体30の検出を確
実に行うことができる。
【0085】次いで、光波距離計58により後部被視準
体32を検出し、測定器28位置から後部被視準体32
までの距離を測定する(S5)。
体32を検出し、測定器28位置から後部被視準体32
までの距離を測定する(S5)。
【0086】この場合もシャッタ42及び蓋40によっ
て前部被視準体30を覆い隠し、後部被視準体32のみ
を露出させるようにすることで、後部被視準体32を確
実に検出することができる。
て前部被視準体30を覆い隠し、後部被視準体32のみ
を露出させるようにすることで、後部被視準体32を確
実に検出することができる。
【0087】次に、記憶・演算装置54によって、前部
被視準体30までの距離及び鉛直、水平方向の角度から
穿孔位置を演算するとともに、同様に後部被視準体32
までの距離及び鉛直、水平方向の角度から後部被視準体
32の位置を演算し、前部被視準体30の位置と後部被
視準体32の位置から穿孔角度を演算する(S6)。
被視準体30までの距離及び鉛直、水平方向の角度から
穿孔位置を演算するとともに、同様に後部被視準体32
までの距離及び鉛直、水平方向の角度から後部被視準体
32の位置を演算し、前部被視準体30の位置と後部被
視準体32の位置から穿孔角度を演算する(S6)。
【0088】そして、穿孔位置・角度が所定の条件に合
致していない場合には、さらに削岩機20を移動させて
(S3)、所定の穿孔位置・角度に合致するように調整
を行う(S7)。
致していない場合には、さらに削岩機20を移動させて
(S3)、所定の穿孔位置・角度に合致するように調整
を行う(S7)。
【0089】穿孔位置・角度が所定の条件に合致してい
る場合には、削岩機20を駆動させて切羽面12へと進
行させ、所定穿孔長に達した時点で削岩機20のビット
38を戻し、自動穿孔を行う(S8)。
る場合には、削岩機20を駆動させて切羽面12へと進
行させ、所定穿孔長に達した時点で削岩機20のビット
38を戻し、自動穿孔を行う(S8)。
【0090】このように、穿孔位置、穿孔角度の設定後
は、自動で穿孔することにより、設定穿孔長で正確に穿
孔を行うことができる。
は、自動で穿孔することにより、設定穿孔長で正確に穿
孔を行うことができる。
【0091】そして、このような穿孔を発破パターンに
おける各位置にて行うことで、孔尻面46を一致させ、
孔尻のばらつきの少ない穿孔を行うことが可能となる。
おける各位置にて行うことで、孔尻面46を一致させ、
孔尻のばらつきの少ない穿孔を行うことが可能となる。
【0092】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態
に変形可能である。
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態
に変形可能である。
【0093】例えば、前記実施の形態では、移動体とし
て油圧ジャンボを用いる場合について説明したが、この
例に限らず、切羽付近に位置する他の移動体を用いるこ
とも可能である。
て油圧ジャンボを用いる場合について説明したが、この
例に限らず、切羽付近に位置する他の移動体を用いるこ
とも可能である。
【0094】また、後方の基準点までの距離を測定する
手段として、光波測定器を用いたが、この他にレーザー
光等の送受信時間に基づいて距離測定を行うような構成
を採用することも可能である。
手段として、光波測定器を用いたが、この他にレーザー
光等の送受信時間に基づいて距離測定を行うような構成
を採用することも可能である。
【0095】さらに、移動体に測定器を設置する場合、
削岩機等の振動による測定器への影響を防止するため、
防止免震ゴム等を介在させて測定器を取り付けるように
するとよい。
削岩機等の振動による測定器への影響を防止するため、
防止免震ゴム等を介在させて測定器を取り付けるように
するとよい。
【図1】本発明の一実施の形態に係るトンネルの発破掘
削穿孔システムを示すトンネルの概略断面図である。
削穿孔システムを示すトンネルの概略断面図である。
【図2】図1の切羽面の発破パターンの一例を示す正面
図である。
図である。
【図3】図1のブームの拡大図である。
【図4】図3の状態から削岩機により自動穿孔を行う状
態を示す側面図である。
態を示す側面図である。
【図5】図3の正面図である。
【図6】(1)は、シャッタ及び蓋により前部及び後部
被視準体を露出させた状態を示す側面図で、(2)は、
その正面図である。
被視準体を露出させた状態を示す側面図で、(2)は、
その正面図である。
【図7】(1)は、図6の状態からシャッタ及び蓋によ
り前部及び後部被視準体を覆い隠した状態を示す側面図
で、(2)は、その正面図である。
り前部及び後部被視準体を覆い隠した状態を示す側面図
で、(2)は、その正面図である。
【図8】本実施の形態に係るトンネルの発破掘削穿孔シ
ステムを示すブロック図である。
ステムを示すブロック図である。
【図9】本実施の形態に係るシステムを用いた穿孔方法
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
10 山岳トンネル 12 切羽面 14 油圧ジャンボ 20 削岩機 22 ガイドシェル 28 測定器 30 前部被視準体 32 後部被視準体 34 基準点 36 穿孔 42 シャッタ 44 伸縮装置 54 記憶・演算装置 56 レーザ−距離計 58 光波距離計 66 自動視準装置 68 自動追尾装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮内 政男 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 原 敏昭 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 Fターム(参考) 2D054 AC20 BA24 GA06 GA25 GA62 GA65 GA82 GA97 2D065 AA14 AB21 BA14 BA19 BA36 BA38
Claims (9)
- 【請求項1】 移動体に取り付けた削岩機を用いて山岳
トンネルの切羽面に穿孔を形成するトンネルの発破掘削
穿孔方法において、 前記削岩機を移動可能に支持するガイドシェルの前部に
設けた前部被視準体の位置を前記移動体本体に設けた自
動追尾式の測定器にて検出する工程と、 前記ガイドシェルの後部に設けた後部被視準体の位置を
前記測定器にて検出する工程と、 前記前部被視準体の位置から前記削岩機の穿孔位置を演
算し、かつ、前記前部被視準体の位置及び前記後部被視
準体の位置から前記削岩機の穿孔角度を演算する工程
と、 前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の穿孔角度で穿孔
を行う工程と、 を含むことを特徴とするトンネルの発破掘削穿孔方法。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記測定器は、トンネル後方に設けた基準点に基づいて
定期的に自己位置を補正可能にされていることを特徴と
するトンネルの発破掘削穿孔方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、 前記測定器は、自己位置から切羽面までの距離を測定可
能にされていることを特徴とするトンネルの発破掘削穿
孔方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、 前記測定器は、穿孔位置をマーキング可能にされている
ことを特徴とするトンネルの発破掘削穿孔方法。 - 【請求項5】 移動体に取り付けた削岩機を用いて山岳
トンネルの切羽面に穿孔を形成するトンネルの発破掘削
穿孔システムにおいて、 前記削岩機を移動可能に支持するガイドシェルの前部に
設けられた前部被視準体と、 前記ガイドシェルの後部に設けられた後部被視準体と、 前記移動体本体に設けられ前記前部被視準体と前記後部
被視準体の位置を検出する自動追尾式の測定器と、 前記前部被視準体の位置から前記削岩機の穿孔位置を演
算し、かつ、前記前部被視準体の位置及び前記後部被視
準体の位置から前記削岩機の穿孔角度を演算する演算手
段とを含み、 前記削岩機の所定の穿孔位置及び所定の穿孔角度で穿孔
を行うことを特徴とするトンネルの発破掘削穿孔システ
ム。 - 【請求項6】 請求項5において、 前記前部被視準体及び後部被視準体は、それぞれシャッ
タ機構によって被覆可能にされていることを特徴とする
トンネルの発破掘削穿孔システム。 - 【請求項7】 請求項5または6において、 前記測定器は、トンネル後方に設けた基準点を視準して
定期的に自己位置を補正可能にされていることを特徴と
するトンネルの発破掘削穿孔システム。 - 【請求項8】 請求項5〜7のいずれかにおいて、 前記測定器は、自己位置から切羽面までの距離を測定す
るノンターゲット測定手段を有することを特徴とするト
ンネルの発破掘削穿孔システム。 - 【請求項9】 請求項5〜8のいずれかにおいて、 前記測定器は、穿孔位置にマーキングを行うマーキング
手段を有することを特徴とするトンネルの発破掘削穿孔
システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387253A JP2002188389A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | トンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000387253A JP2002188389A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | トンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002188389A true JP2002188389A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18854225
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JP2000387253A Pending JP2002188389A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | トンネルの発破掘削穿孔方法及びその穿孔システム |
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JP (1) | JP2002188389A (ja) |
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