JP6416882B2 - 鉱山の管理システム - Google Patents

Description

本発明は、鉱山の管理システムに関する。

鉱山における採掘方法として、地表から採掘する露天採掘と、地下から採掘する坑内採掘とが知られている。環境に対する負荷の低減及び鉱石の存在部位の深部化等により、近年においては、坑内採掘が採用されるケースが増えている。例えば、特許文献１には、鉱石をバケットで掘削する車両が坑道内に進入して鉱石を掘削した後、掘削した鉱石をバケットに保持した状態で坑道を移動する作業機械が記載されている。

米国特許第７８９９５９９号明細書

鉱山において、様々な指標を基準とする生産体制で作業を行いたいという要望がある。

本発明の態様は、要望に応じた生産体制で円滑に作業を行うことができる鉱山の管理システムを提供することを目的とする。

本発明の態様は、鉱山の坑内の採掘場所から排土場所まで鉱石を積載して走行する運搬機械と、前記採掘場所で前記鉱石を採掘して前記運搬機械に積み込む積込機械と、入力信号に基づいて前記坑内の作業モードを設定して、前記運搬機械の作業パラメータ及び前記積込機械の作業パラメータを変更する管理装置と、を備える鉱山の管理システムを提供する。

本発明の態様によれば、要望に応じた生産体制で円滑に作業を行うことができる。

図１は、本実施形態に係る運搬機械及び積込機械が稼働する現場の一例を示す模式図である。 図２は、坑内の一例及び鉱山の採掘システムを示す模式図である。 図３は、図２の一部を拡大した図である。 図４は、積込機械による地山の鉱石の掘削及び運搬機械への鉱石の積込を示す図である。 図５は、積込機械による地山の鉱石の掘削及び運搬機械への鉱石の積込を示す図である。 図６は、鉱山の管理システムが備える管理装置の機能ブロック図の一例である。 図７は、本実施形態に係る運搬機械の斜視図である。 図８は、本実施形態に係る運搬機械の側面図である。 図９は、本実施形態に係る運搬機械が備えるベッセルの支持構造を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る運搬機械の上面図である。 図１１は、本実施形態に係る運搬機械がベッセルを傾斜させた状態を示す図である。 図１２は、運搬機械が備える制御装置を示すブロック図の一例である。 図１３は、本実施形態に係る積込機械の側面図である。 図１４は、本実施形態に係る積込機械の上面図である。 図１５は、本実施形態に係る積込機械の正面図である。 図１６は、本実施形態に係る積込機械が走行するときの姿勢を示す図である。 図１７は、本実施形態に係る積込機械が備える制御装置を示すブロック図の一例である。 図１８は、本実施形態に係る鉱山の採掘システムが備える蓄電器取扱装置の一例を示す図である。 図１９は、本実施形態に係る鉱山の採掘システムにおいて、運搬機械が坑内のドリフトを進行する方向を示す図である。 図２０は、本実施形態に係る作業モードと鉱山の生産性との関係を示す図である。 図２１は、本実施形態に係る運搬機械の作業パラメータの一例を説明するための図である。 図２２は、本実施形態に係る運搬機械の作業パラメータの一例を説明するための図である。 図２３は、本実施形態に係る運搬機械の作業パラメータの一例を説明するための図である。 図２４は、本実施形態に係る作業モードと運搬機械の作業パラメータとの関係の一例を説明するための図である。 図２５は、本実施形態に係る管理システムの処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向として、各部の位置関係を適宜説明する。また、重力の作用方向を下方、重力の作用方向とは反対方向を上方という。

鉱山の生産性は、採掘する鉱石の単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）、及び単位時間当たりの鉱石の採掘量（ｔ／ｈ）を含む。ｔは採掘量、ｈは時間、＄はコストである。

＜採掘現場の概要＞
図１は、本実施形態に係る運搬機械１０及び積込機械３０が稼働する現場の一例を示す模式図である。運搬機械１０及び積込機械３０は、地下から鉱石を採掘する坑内採掘に使用される。運搬機械１０は、坑道Ｒにおいて積荷を運搬する作業機械の一種であり、積込機械３０は、運搬機械１０に積荷を積み込む作業機械の一種である。本実施形態においては、ブロックケービング工法により鉱石が採掘される。

ブロックケービング工法とは、鉱山Ｍの鉱体（鉱脈）ＭＧに鉱石ＭＲの採掘場所（ドローポイント）ＤＰと、採掘された鉱石ＭＲを搬送するための坑道Ｒとを設置し、ドローポイントＤＰの上部をアンダーカットして発破し、鉱石ＭＲを自然崩落させることによって、ドローポイントＤＰから鉱石ＭＲを採掘する工法をいう。ドローポイントＤＰは、鉱体ＭＧの内部又は鉱体ＭＧの下方に設置される。ブロックケービング工法は、岩盤又は鉱体の下部をアンダーカットすると脆弱な岩が自然崩壊を始める性質を利用した工法である。鉱体ＭＧの内部又は下方から鉱石ＭＲが採掘されると、崩落が上部まで伝播する。このため、ブロックケービング工法を用いると、鉱体ＭＧの鉱石ＭＲを効率良く採掘することができる。ブロックケービング工法において、ドローポイントＤＰは複数設けられる場合が多い。

本実施形態においては、地上に管理装置３が配置される。管理装置３は、地上の管理施設に設置される。管理装置３は、原則として移動を考慮していないものである。管理装置３は、採掘現場を管理する。管理装置３は、無線通信装置４及びアンテナ４Ａを備える通信システムを介して、運搬機械１０及び積込機械３０を含む坑内の作業機械と通信可能である。本実施形態において、運搬機械１０及び積込機械３０は、無人で稼働する作業機械である。なお、運搬機械１０及び積込機械３０は、オペレータの操作により稼働する有人の作業機械でもよい。

＜坑内について＞
図２は、本実施形態に係る坑内ＭＩ及び鉱山の管理システム１の一例を示す模式図である。図３は、図２の一部を拡大した図である。図２及び図３に示すように、鉱脈ＭＧの下方に設置された坑道Ｒは、第１坑道ＤＲと、第２坑道ＣＲとを含む。坑道Ｒは、例えば、鉱体ＭＧの内部又は鉱体Ｍの下方に設置される。坑内ＭＩにおいて、第１坑道ＤＲ及び第２坑道ＣＲは、それぞれ複数存在する。第２坑道ＣＲは、それぞれのドローポイントＤＰと第１坑道ＤＲとを接続する。積込機械３０は、第２坑道ＣＲを通ってドローポイントＤＰに接近することができる。本実施形態において、坑道Ｒは第３坑道ＴＲを含む。本実施形態において、複数（この例では２本）の第３坑道ＴＲが、複数の第１坑道ＤＲと接続されている。以下の説明において、第１坑道ＤＲを適宜、ドリフトＤＲ、と称し、第２坑道ＣＲを適宜、クロスカットＣＲ、と称し、第３坑道ＴＲを適宜、外周路ＴＲ、と称する。

図２に示すように、坑内ＭＩには、２本の外周路ＴＲが設置されている。クロスカットＣＲはドローポイントＤＰによって分断される。それぞれの外周路ＴＲは、ドローポイントＤＰによって分断されない。１本の外周路ＴＲは、複数のドリフトＤＲのそれぞれの一端部を接続し、もう１本の外周路ＴＲは、複数のドリフトＤＲのそれぞれの他端部を接続する。このように、すべてのドリフトＤＲは、２本の外周路ＴＲと接続されている。本実施形態においては、運搬機械１０及び積込機械３０は、いずれのドリフトＤＲであっても一方の外周路ＴＲから進入することができる。図３に示す例において、運搬機械１０及び積込機械３０は、ドリフトＤＲ内を矢印ＦＣの方向に進行する。

図２及び図３に示すように、運搬機械１０に対する積込機械３０による積込作業が行われる積込位置ＬＰは、クロスカットＣＲ又はその近傍に定められる。以下の説明においては、ドローポイントＤＰ及び積込位置ＬＰを含む領域を適宜、積込場所ＬＡ、と称する。

図２に示すように、坑内ＭＩには、運搬機械１０によって運搬された積荷としての鉱石ＭＲが排出される排土場所（オアパス）ＯＰが設けられる。運搬機械１０は、ドローポイントＤＰ近傍の積込場所ＬＡにおいて積込機械３０により積荷としての鉱石ＭＲを積み込まれた後、ドリフトＤＲを走行して、オアパスＯＰまで移動する。運搬機械１０は、到着したオアパスＯＰに積荷としての鉱石ＭＲを排出する。

本実施形態において、運搬機械１０は、走行用の電動機と、電動機に電力を供給する蓄電器とを有する。外周路ＴＲには、空間ＳＰが接続されている。空間ＳＰには、運搬機械１０に搭載された蓄電器を交換する蓄電器交換装置ＥＸが設置される。

以下の説明においては、便宜上、運搬機械１０が走行する坑道Ｒの路面とＸＹ平面とが実質的に平行であることとする。なお、実際には、坑道Ｒの路面は、凹凸を有していたり、上り坂及び下り坂を有していたりする場合が多い。

図２に示すように、鉱山の管理システム１は、管理装置３と、無線通信用のアンテナ４Ａとを有する。管理装置３は、例えば、坑内ＭＩで稼働する運搬機械１０及び積込機械３０の運行を管理する。運行の管理には、運搬機械１０及び積込機械３０の配車、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働状態に関する情報（稼働情報）の収集、及びその管理が含まれる。稼働情報は、例えば、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働時間、走行距離、走行速度、蓄電器の残量、異常の有無、異常の箇所、及び積載量が含まれる。稼働情報は、主として運搬機械１０及び積込機械３０の運転評価、予防保全、及び異常診断に用いられる。したがって、稼働情報は、鉱山Ｍの生産性向上又は鉱山のオペレーションの改善といったニーズに応えるために有用である。

管理装置３は、通信装置を備えている。アンテナ４Ａを備えた無線通信装置４は、管理装置３の通信装置と接続されている。管理装置３は、通信装置、無線通信装置４及びアンテナ４Ａを介して、坑内ＭＩで稼働する運搬機械１０及び積込機械３０との間で情報を伝達することができる。

本実施形態において、積込機械３０は、走行用の電動機によって走行し、電動機によって掻き込み装置を駆動して鉱石ＭＲを掘削する。図３に示すように、これらの電動機に積込機械３０の外部から電力を供給する給電ケーブル５が坑内ＭＩの坑道Ｒに設けられている。積込機械３０は、例えば、積込場所ＬＡに設けられた電力供給装置としての給電用のコネクタ６及び積込機械３０からの電力ケーブル７を介して、給電ケーブル５からの電力の供給を受ける。電力供給装置は、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲのいずれか一方に設けられていればよい。本実施形態において、積込機械３０は、外部から供給される電力によって走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を搭載し、この蓄電器から電力の供給を受けて走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を搭載し、この蓄電器から電力の供給を受けて走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。すなわち、積込機械３０は、外部から供給される電力及び蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって、走行及び掘削の少なくとも一方を行う。例えば、積込機械３０は、外部から供給される電力によって掘削を行い、蓄電器から供給される電力によって走行することができる。また、積込機械３０は、クロスカットＣＲ内を走行する場合は、外部から供給される電力により走行してもよい。本実施形態において、積込機械３０は、電動機によって油圧ポンプを駆動して油圧を発生させ、この油圧によって油圧モータを駆動することにより、鉱石ＭＲを掘削してもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を備え、この蓄電器から供給される電力により走行し、掘削してもよい。

給電ケーブル５と積込機械３０からの電力ケーブル７との接続は、コネクタ６に限定されるものではない。例えば、坑道Ｒ側に設けられ、かつ給電ケーブル５と接続された電極と、積込機械３０側からの電力ケーブル７に接続された電極とを電力供給装置として用い、両方の電極を接触させて、給電ケーブル５から積込機械３０に電力を供給してもよい。このようにすると、両方の電極の位置決め精度が低くても両者を接触させて電力を積込機械３０に供給することができる。本実施形態では、積込機械３０は電力で動作するものとしたが、このようなものには限定されない。積込機械３０は、例えば、内燃機関によって走行したり鉱石ＭＲを掘削したりするものであってもよい。この場合、積込機械３０は、内燃機関によって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油によって、例えば、油圧モータ又は油圧シリンダ等を駆動することにより走行したり、鉱石ＭＲを掘削したりしてもよい。

＜鉱石の掘削及び運搬＞
図４及び図５は、積込機械３０による地山ＲＭの鉱石ＭＲの掘削及び運搬機械１０への鉱石ＭＲの積込を示す図である。積込場所ＬＡのドローポイントＤＰにおいて、鉱石ＭＲの地山ＲＭが形成される。図４及び図５に示すように、積込機械３０は、積込場所ＬＡのクロスカットＣＲ内に設置されて、先端部が鉱石ＭＲの地山ＲＭに貫入してこれを掘削する。積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲを、地山ＲＭとは反対側であって、ドリフトＤＲ内に待機している運搬機械１０に積載する。ドリフトＤＲ内には、積込機械３０に電力を供給する給電ケーブル５が設けられている。

図４及び図５に示すように、積込機械３０は、車体３０Ｂと、搬送装置としてのフィーダー３１と、掘削装置としての回転ローラー３３と、回転ローラー３３を支持する支持機構３２と、走行装置３４とを含む。回転ローラー３３と支持機構３２とは、鉱石ＭＲを掘削してフィーダー３１に送り込む掻き込み装置として機能する。

支持機構３２は、車体３０Ｂに取り付けられるブーム３２ａと、これに連結されて揺動し、かつ回転ローラー３３を回転可能に支持するアーム３２ｂとを有する。積込機械３０の車体３０Ｂは、鉱石ＭＲの地山ＲＭに貫入する貫入部材３５と、回転体３６と、岩石ガード３７とを備える。貫入部材３５は、鉱石ＭＲの掘削時に地山ＲＭに貫入する。回転体３６は、積込機械３０の貫入部材３５が地山ＲＭに貫入するときに回転して、貫入を補助する。

運搬機械１０は、車体１０Ｂと、ベッセル１１とを含む。ベッセル１１は、車体１０Ｂに搭載される。ベッセル１１は、鉱石ＭＲを積荷として積載する。本実施形態において、ベッセル１１は、図４及び図５に示すように、車体１０Ｂの幅方向Ｗ、すなわち車軸と平行な方向に移動する。ベッセル１１は、運搬機械１０の走行時には車体１０Ｂの幅方向中央に設置される。また、ベッセル１１は、鉱石ＭＲの積載時において、車体１０Ｂの幅方向外側に移動する。その結果、運搬機械１０は、ベッセル１１を積込機械３０のフィーダー３１の下方Ｄに接近させることができるので、フィーダー３１によって搬送された鉱石ＭＲがベッセル１１外に落下する可能性を低減し、鉱石ＭＲをベッセル１１内に確実に落下させることができる。

本実施形態では、積込機械３０は、鉱山Ｍの坑内ＭＩのドローポイント（採掘場所）ＤＰにおいて鉱石ＭＲを掘削し、そのドローポイントＤＰで採掘された鉱石ＭＲを運搬機械１０に搬送して積み込む。運搬機械１０は、ドローポイントＤＰから坑内ＭＩのオアパス（排土場所）ＯＰまで鉱石ＭＲを積載して走行する。運搬機械１０は、オアパスＯＰまで鉱石ＭＲを運搬した後、オアパスＯＰに排出する。このとき、積込機械３０は、運搬機械１０が走行する空間をドリフトＤＲ内に残した状態でクロスカットＣＲに留まって、ドローポイントＤＰで鉱石ＭＲを掘削する。そして、積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲをドローポイントＤＰから離れる方向に搬送して、運搬機械１０に積み込む。積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲを積載した状態では移動しない。運搬機械１０は、ドローポイントＤＰで採掘された鉱石ＭＲを積載し、ドリフトＤＲを走行して図２に示すオアパスＯＰまで運搬する。

このように、本実施形態において、鉱山の管理システム１は、積込機械３０には鉱石ＭＲの掘削及び積込のみを行わせ、運搬機械１０には鉱石ＭＲの運搬のみを行わせるようにして、両者の機能を分離している。このため、積込機械３０は掘削作業及び搬送作業に専念でき、運搬機械１０は運搬作業に専念できる。すなわち、積込機械３０は鉱石ＭＲを運搬する機能を有していなくてもよく、運搬機械１０は鉱石ＭＲの掘削及び搬送する機能を有していなくてもよい。積込機械３０は、掘削及び搬送の機能に特化でき、運搬機械１０は鉱石ＭＲの運搬の機能に特化できるので、それぞれの機能を最大限発揮させることができる。結果として、鉱山の管理システム１は、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。

＜管理装置＞
図６は、本実施形態に係る管理装置３の一例を示す機能ブロック図である。管理装置３は、処理装置３Ｃと、記憶装置３Ｍと、入出力部（Ｉ／Ｏ）３ＩＯとを有する。管理装置３の入出力部３ＩＯに、出力装置としての表示装置８と、入力装置９と、通信装置３Ｒとが接続されている。管理装置３は、例えば、コンピュータである。処理装置３Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶装置３Ｍは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ若しくはハードディスクドライブ等又はこれらを組み合わせたものである。入出力部３ＩＯは、処理装置３Ｃと、処理装置３Ｃの外部に接続する表示装置８、入力装置９及び通信装置３Ｒとの情報の入出力（インターフェース）に用いられる。

処理装置３Ｃは、運搬機械１０及び積込機械３０の配車並びにこれらの稼働情報の収集等といった管理装置３の処理を実行する。配車及び稼働情報の収集等の処理は、処理装置３Ｃがそれぞれに対応するコンピュータプログラムを記憶装置３Ｍから読み込んで実行することにより実現される。

本実施形態において、処理装置３Ｃは、入力装置９の操作により生成された入力信号に基づいて、坑内ＭＩの作業モードを設定する。管理装置３は、その設定した作業モードに基づいて、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータの両方を変更する。

記憶装置３Ｍは、処理装置３Ｃに各種の処理を実行させるための各種のコンピュータプログラムを記憶している。本実施形態において、記憶装置３Ｍが記憶しているコンピュータプログラムは、例えば、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をするためのコンピュータプログラム、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働情報を収集するためのコンピュータプログラム、稼働情報等に基づいて各種解析を実現するコンピュータプログラム等である。

表示装置８は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をしたり、稼働情報を収集したりする際に必要な情報を表示する。入力装置９は、例えば、キーボード、タッチパネル又はマウス等であり、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をしたり、これらの稼働情報を収集したりする際に必要な情報を入力する。通信装置３Ｒは、アンテナ４Ａを備えた無線通信装置４と接続されている。前述したように、無線通信装置４及びアンテナ４Ａは坑内ＭＩに設置される。通信装置３Ｒと無線通信装置４とは有線で接続される。通信装置３Ｒと坑内ＭＩの運搬機械１０及び積込機械３０とは、例えば、無線ＬＡＮ（Local Aria Network）によって通信することができる。次に、運搬機械１０について、より詳細に説明する。

＜運搬機械＞
図７は、本実施形態に係る運搬機械１０の一例を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る運搬機械１０の側面図である。運搬機械１０は、車体１０Ｂと、ベッセル１１と、車輪１２Ａ、１２Ｂとを含む。さらに、運搬機械１０は、蓄電器としての蓄電器１４と、アンテナ１５と、撮像装置１６Ａ、１６Ｂと、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂとを有している。車輪１２Ａ、１２Ｂは、車体１０Ｂの前後にそれぞれ取り付けられる。本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、図８に示す、車体１０Ｂ内に搭載された電動機１３Ａ、１３Ｂによって駆動される。このように、運搬機械１０は、すべての車輪１２Ａ、１２Ｂが駆動輪となる。また、本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ操舵輪となる。本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、例えば、ソリッドタイヤである。このようにすることで、車輪１２Ａ、１２Ｂが小径となるので、運搬機械１０の高さが抑制される。運搬機械１０は、車輪１２Ａから車輪１２Ｂの方向及び車輪１２Ｂから車輪１２Ａの方向のいずれにも走行することができる。車輪１２Ａ、１２Ｂは、ソリッドタイヤに限定されるものではなく、例えば、空気入りタイヤ等であってもよい。また、車輪１２Ａ、１２Ｂのうち、一方のみが駆動輪であってもよい。

なお、車輪１２Ａ及び車輪１２Ｂの両方が操舵輪として機能可能な場合において、車輪１２Ａが前輪で車輪１２Ｂが後輪となるように運搬機械１０が進行する場合、車輪１２Ａ(前輪)だけが操舵され車輪１２Ｂ（後輪）は操舵されなくてもよいし、車輪１２Ｂ（後輪）だけが操舵され車輪１２Ａ（前輪）は操舵されなくてもよいし、車輪１２Ａ（前輪）及び車輪１２Ｂ（後輪）の両方が操舵されてもよい。車輪１２Ａ及び車輪１２Ｂの両方が操舵される場合、車輪１２Ａと車輪１２Ｂとが同位相方向に操舵されてもよいし、車輪１２Ａと車輪１２Ｂとが逆位相方向に操舵されてもよい。車輪１２Ａと車輪１２Ｂとが同位相方向に操舵されることにより、例えば高速旋回時において安定して走行することができる。車輪１２Ａと車輪１２Ｂとが逆位相方向に操舵されることにより、旋回半径を小さくすることができる。車輪１２Ｂが前輪で車輪１２Ａが後輪となるように運搬機械１０が進行する場合も同様である。

ベッセル１１は、車体１０Ｂの上方に搭載されて、車体１０Ｂに支持される。車体１０Ｂには、電動機１３Ａ、１３Ｂに電力を供給するための蓄電器１４が搭載される。本実施形態において、蓄電器１４の外形は、直方体状である。蓄電器１４は、車体１０Ｂの前後にそれぞれ１個ずつ搭載される。このようにすることで、運搬機械１０は、前後の質量のバランスが均等に近くなるので、安定して走行することができる。蓄電器１４は、車体１０Ｂに対して着脱可能に搭載される。蓄電器１４から供給される電力によって、運搬機械１０が有する電動機１３Ａ、１３Ｂ及び電子機器が作動する。本実施形態においては、運搬機械１０は電動としているが、内燃機関が動力源であってもよい。

車体１０Ｂには、アンテナ１５と、撮像装置１６Ａ、１６Ｂと、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂとが取り付けられる。アンテナ１５は、図６に示すアンテナ４Ａ及び通信装置３Ｒを介して、管理装置３と無線通信する。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、ベッセル１１に積載された積荷、本実施形態では図３及び図４等に示す鉱石ＭＲの状態（荷姿）を撮影する。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、例えば、可視光を撮像するカメラであってもよいし、赤外線を撮像する赤外線カメラであってもよい。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ車体１０Ｂの上面に取り付けられた支持柱１６ＡＳ、１６ＢＳの先端に取り付けられる。このような構造により、それぞれの撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、ベッセル１１の全体を上方から撮像することができるので、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態を確実に撮像することができる。

非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、車体１０Ｂの前後にそれぞれ取り付けられる。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、運搬機械１０の周囲、特に進行方向側に存在する物体を非接触で検出する。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、例えば、レーダー装置が用いられる。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、電波又は超音波等を発射して、物体で反射した電波を受信して、物体との相対的な距離及び方位を検出可能である。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、レーダー装置に限定されるものではない。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、例えば、レーザスキャナー、及び３次元距離センサの少なくとも１つを含んでもよい。

運搬機械１０は、車体１０Ｂの前後に、それぞれ撮像装置としての周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢを備えている。周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、車体１０Ｂの周囲、特に前方を撮像して、車体１０Ｂの周囲に存在する物体の形状を検出する。

車体１０Ｂは、前後の間に凹部１０ＢＵを有している。凹部１０ＢＵは、車輪１２Ａと車輪１２Ｂとの間に配置される。ベッセル１１は、積込機械３０によって積荷としての鉱石ＭＲが積み込まれる部材である。ベッセル１１の少なくとも一部は、凹部１０ＢＵに配置される。

本実施形態において、車体１０Ｂの前後方向において車体１０Ｂの中心部ＡＸの一方側に配置される車体１０Ｂの一部分と他方側に配置される車体１０Ｂの一部分とは対称（前後対称）である。また、車体１０Ｂの前後方向において車体１０Ｂの中心部ＡＸの一方側に配置されるベッセル１１の一部分と他方側に配置されるベッセル１１の一部分とは対称（前後対象）である。また、車体１０Ｂ及びベッセル１１は、平面視において、車体１０Ｂの前後方向の中心軸に対して対称（左右対称）である。

ベッセル１１は、底面１１Ｂと、底面１１Ｂと接続する４個の側面１１ＳＦ、１１ＳＲ、１１ＳＡ、１１ＳＢとを含む。側面１１ＳＡ、１１ＳＢは、底面１１Ｂから垂直に立ち上がっている。側面１１ＳＦ、１１ＳＲは、底面１１Ｂに対してそれぞれ車輪１２Ａ、１２Ｂ側に傾斜している。底面１１Ｂと、４個の側面１１ＳＦ、１１ＳＲ、１１ＳＡ、１１ＳＢとによって凹部１１Ｕが形成される。凹部１１Ｕには、積荷としての鉱石ＭＲが積載される。車体１０Ｂの凹部１０ＢＵは、ベッセル１１の外形に沿った形状を有する。

図９は、本実施形態に係る運搬機械１０が備えるベッセル１１の支持構造を示す図である。図１０は、本実施形態に係る運搬機械１０の上面図である。図１１は、本実施形態に係る運搬機械１０がベッセルを傾斜させた状態を示す図である。ベッセル１１は、テーブル１１Ｔの上面に、ベッセル１１を昇降させるアクチュエータとしての油圧シリンダ（ホイストシリンダ）１１Ｃｂを介して載置されている。

テーブル１１Ｔは、車体１０Ｂの凹部１０ＢＵの上面に設けられた一対の支持体１１Ｒ、１１Ｒを介して車体１０Ｂに支持されている。支持体１１Ｒは、車体１０Ｂの幅方向に延在する棒状の部材である。それぞれの支持体１１Ｒ、１１Ｒは、テーブル１１Ｔの車体１０Ｂと対向する部分に設けられた一対の溝１１ＴＵ、１１ＴＵに嵌め合わされている。溝１１ＴＵ、１１ＴＵは、支持体１１Ｒが延在する方向、すなわち、車体１０Ｂの幅方向に向かって設けられている。このような構造により、テーブル１１Ｔは、支持体１１Ｒ、１１Ｒに沿って移動する。すなわち、テーブル１１Ｔは、運搬機械１０の車体１０Ｂの幅方向に向かって移動することができる。

テーブル１１Ｔと車体１０Ｂとの間には、テーブル１１Ｔを車体１０Ｂの幅方向に移動させるためのアクチュエータとして、油圧シリンダ（スライド用シリンダ）１１Ｃａが取り付けられている。油圧シリンダ１１Ｃａが伸縮することにより、テーブル１１Ｔは、車体１０Ｂの幅方向の両側に移動する。テーブル１１Ｔにはベッセル１１が取り付けられているので、図１０に示すように、ベッセル１１も、テーブル１１Ｔとともに車体１０Ｂの幅方向Ｗの両側に移動することができる。

積込機械３０から鉱石ＭＲがベッセル１１に積載されるときには、図５に示すように、ベッセル１１が積込機械３０側に移動する。このようにすることで、運搬機械１０は、鉱石ＭＲを確実にベッセル１１に積載することができる。また、ベッセル１１の一方に鉱石ＭＲが偏って積載された場合、運搬機械１０は、ベッセル１１を車体１０Ｂの幅方向に往復運動させることにより、鉱石ＭＲをベッセル１１の全体に分散させ、鉱石ＭＲの偏りを抑制することができる。

ベッセル１１は、油圧シリンダ１１Ｃｂが伸縮することにより昇降する。図１１は、油圧シリンダ１１Ｃｂが伸びてベッセル１１が傾いた状態を示している。ベッセル１１は、図１１に示すように、車体１０Ｂの幅方向Ｗの一方側の軸線Ｚｂを中心として揺動する。軸線Ｚｂは、テーブル１１Ｔに含まれており、かつ車体１０Ｂの前後方向と平行である。油圧シリンダ１１Ｃｂが伸びると、ベッセル１１は、軸線Ｚｂとは反対側が高くなり、車体１０Ｂの凹部１０ＢＵから突出する。その結果、ベッセル１１が傾斜し、軸線Ｚｂ側の蓋１１ＣＶが開いて、軸線Ｚｂ側から鉱石ＭＲが排出される。油圧シリンダ１１Ｃｂが縮むと、ベッセル１１は車体１０Ｂの凹部１０ＢＵに収まる。蓋１１ＣＶは、図示しないリンク機構により、ベッセル１１が昇降する動作に連動する。

本実施形態では、ベッセル１１は車体１０Ｂの幅方向Ｗの一方側に存在する軸線Ｚｂのみを中心として揺動するが、これに限定されない。例えば、ベッセル１１は、車体１０Ｂの一方側の軸線Ｚｂに加え、他方側に存在し、かつ車体１０Ｂの前後方向と平行なもう１つの軸線を中心として揺動してもよい。このようにすれば、運搬機械１０は、車体１０Ｂの幅方向Ｗの両側から鉱石ＭＲを排出することができる。

図１２は、運搬機械１０が備える制御装置７０を示すブロック図の一例である。運搬機械１０が備える制御装置７０は、運搬機械１０の走行及びベッセル１１の幅方向における移動及び昇降を制御する。制御装置７０は、処理装置７１と記憶装置７２とを備える。処理装置７１には、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂ、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ、質量センサ１８、読取装置１９、測域センサ２０、ジャイロセンサ２１、速度センサ２２、加速度センサ２３、駆動制御装置２４、通信装置２５及び記憶装置７２等が接続されている。

撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳのような撮像素子を含み、物体の光学像を取得して、その物体の外形を検出可能である。本実施形態において、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢの少なくとも一方は、ステレオカメラを含み、物体の３次元の外形データを取得可能である。撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、撮像した結果を処理装置７１に出力する。処理装置７１は、撮像装置１６Ａ、１６Ｂの検出結果を取得し、これに基づいて、ベッセル１１における鉱石ＭＲの状態に関する情報を取得する。本実施形態において、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの外形は、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを用いて検出されてもよい。

非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、処理装置７１と接続され、検出結果を処理装置７１に出力する。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、取得した結果を処理装置７１に出力する。質量センサ１８は、ベッセル１１及びベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの質量を検出する。ベッセル１１の質量は予め分かっているので、質量センサ１８の検出結果からベッセル１１の質量を減算すれば、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの質量が得られる。質量センサ１８は、処理装置７１と接続されており、検出結果を処理装置７１に出力する。処理装置７１は、質量センサ１８の検出結果に基づいて、ベッセル１１に積み込まれた鉱石ＭＲの質量及びベッセル１１に鉱石ＭＲが積載されているか否かに関する情報を求める。質量センサ１８は、例えば、ベッセル１１とテーブル１１Ｔとの間に設けられるひずみゲージ式ロードセルでもよいし、油圧シリンダ１１Ｃｂの油圧を検出する圧力センサであってもよい。

読取装置１９は、ドリフトＤＲに設けられたマークの識別情報（固有情報）を検出する。マークは、ドリフトＤＲに沿って複数配置されている。マークは、バーコード及び２次元コードのような識別子（コード）でもよいし、ＩＣタグ又はＲＦＩＤのような識別子（タグ）でもよい。読取装置１９は、処理装置７１と接続され、検出結果を処理装置７１に出力する。

測域センサ２０は、運搬機械１０の車体１０Ｂの外側、例えば、前方及び後方に取り付けられて、運搬機械１０の周囲における空間の物理的な形状データを取得して出力する。ジャイロセンサ２１は、運搬機械１０の方位（方位変化量）を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。速度センサ２２は、運搬機械１０の走行速度を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。加速度センサ２３は、運搬機械１０の加速度を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。駆動制御装置２４は、例えば、マイクロコンピュータである。駆動制御装置２４は、処理装置７１からの指令に基づき、走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂ、制動システム１３ＢＳ、操舵システム１３ＳＳ及び油圧ポンプ１３Ｐを駆動する電動機１３Ｃの動作を制御する。油圧ポンプ１３Ｐは、油圧シリンダ１１Ｃａ、１１Ｃｂに作動油を供給する装置である。本実施形態において、運搬機械１０は、走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂによって走行するが、これに限定されない。例えば、運搬機械１０は、油圧ポンプ１３Ｐから吐出される作動油によって駆動する油圧モータによって走行してもよい。制動システム１３ＢＳ及び操舵システム１３ＳＳも、電動であってもよいし、油圧を利用して動作するものであってもよい。

本実施形態において、ドリフトＤＲにおいてマークが配置されている位置（絶対位置）に関する情報は、事前に測定された既知な情報である。マークの絶対位置に関する情報は、記憶装置７２に記憶されている。処理装置７１は、運搬機械１０に設けられている読取装置１９で検出したマークの検出結果（マークの識別情報）と、記憶装置７２の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の絶対位置を求めることができる。

測域センサ２０は、空間の物理的な形状データを出力可能な走査型の光波距離計を含む。測域センサ２０は、例えば、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを含み、２次元又は３次元の空間データを取得し、出力することができる。測域センサ２０は、積込機械３０及びドリフトＤＲの壁面の少なくとも一方を検出する。本実施形態において、測域センサ２０は、積込機械３０の形状データ、ドリフトＤＲの壁面の形状データ及びベッセル１１の積荷の形状データの少なくとも１つを取得可能である。また、測域センサ２０は、積込機械３０との相対位置（相対的な距離及び方位）及びドリフトＤＲの壁面との相対位置の少なくとも一方を検出可能である。測域センサ２０は、検出した情報を処理装置７１に出力する。

本実施形態において、ドリフトＤＲの壁面に関する情報が予め求められており、記憶装置７２に記憶されている。すなわち、ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、事前に測定された既知の情報である。ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、壁面の複数の部分におけるそれぞれの形状に関する情報及びそれら壁面の部分それぞれの絶対位置に関する情報を含む。記憶装置７２には、壁面の複数の部分の形状と、その形状を有する壁面の部分におけるそれぞれの絶対位置との関係が記憶されている。処理装置７１は、運搬機械１０に設けられている測域センサ２０が検出したドリフトＤＲの壁面の検出結果（壁面の形状データ）と、記憶装置７２の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の絶対位置及び方位を求めることができる。

処理装置７１は、読取装置１９及び測域センサ２０の少なくとも一方を用いて導出された運搬機械１０の現在位置（絶対位置）に基づいて、坑内ＭＩの決められた経路（目標経路）にしたがって運搬機械１０が走行するように、ドリフトＤＲを走行する運搬機械１０を制御する。

処理装置７１は、例えば、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータである。処理装置７１は、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂ、読取装置１９及び測域センサ２０等の検出結果に基づいて、駆動制御装置２４を介して走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂ、制動システム１３ＢＳ及び車輪１２Ａ、１２Ｂの操舵システム１３ＳＳを制御する。そして、処理装置７１は、所定の走行速度及び加速度で、前述した目標経路にしたがって運搬機械１０を走行させる。

記憶装置７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブの少なくとも１つを含み、処理装置７１と接続される。記憶装置７２は、処理装置７１が運搬機械１０を自律走行させるために必要なコンピュータプログラム及び各種の情報を記憶している。通信装置２５は、処理装置７１と接続され、積込機械３０に搭載された通信装置及び管理装置３の少なくとも一方との間でデータ通信する。

本実施形態において、運搬機械１０は、無人車両であり、自律走行が可能である。通信装置２５は、管理装置３及び積込機械３０の少なくとも一方から送信された情報（指令信号を含む）を受信可能である。また、通信装置２５は、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ、速度センサ２２及び加速度センサ２３等が検出した情報を管理装置３及び積込機械３０の少なくとも一方に送信可能である。運搬機械１０は、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ及び非接触センサ１７Ａ、１７Ｂの少なくとも一方が取得した運搬機械１０の周辺の情報を管理装置３に送信し、この周辺の情報を基に、オペレータが運搬機械１０を遠隔操作することもできる。このように、運搬機械１０は、自律走行のみならず、オペレータの操作によっても走行し、ベッセル１１をスライド及び昇降させることができる。

例えば、速度センサ２２及び加速度センサ２３等が検出した情報を取得した管理装置３は、この情報を運搬機械１０の稼働情報として、例えば、記憶装置３Ｍに蓄積する。また、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢが撮像した情報を管理装置３が取得した場合、オペレータは、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢが撮像した運搬機械１０の周辺の画像を視認しながら、運搬機械１０を操作することもできる。さらに、質量センサ１８が検出したベッセル１１の鉱石ＭＲの質量に関する情報を取得した積込機械３０は、この情報に基づいて、ベッセル１１への鉱石ＭＲの積載量を制御することもできる。次に、積込機械３０について説明する。

＜積込機械＞
図１３は、本実施形態に係る積込機械３０の側面図である。図１４は、本実施形態に係る積込機械３０の上面図である。図１５は、本実施形態に係る積込機械３０の正面図である。図１３は、積込機械３０が地山ＲＭの鉱石ＭＲを掘削し、掘削した鉱石ＭＲを搬送する状態を示している。積込機械３０は、クロスカットＣＲ内で鉱石ＭＲの地山ＲＭを掘削し、掘削した鉱石ＭＲを図７及び図８等に示す運搬機械１０のベッセル１１に積載する。積込機械３０の車体３０Ｂには、フィーダー３１と、支持機構３２と、走行装置３４と、貫入部材３５と、回転体３６と、岩石ガード３７とが取り付けられる。貫入部材３５が取り付けられている側が積込機械３０の前方であり、貫入部材３５が取り付けられている側とは反対側が積込機械３０の後方である。なお、積込機械３０は、回転体３６及び岩石ガード３７を備えていなくてもよい。

フィーダー３１は、地山ＲＭから鉱石ＭＲを積み込んで、ドローポイントＤＰの地山ＲＭから離れる方向に搬送した後、排出する。すなわち、フィーダー３１は、積込機械３０の前方で積み込まれた鉱石ＭＲを後方に向かって搬送し、後方から排出する。フィーダー３１は、例えば、無端の搬送体として搬送ベルトを用い、これを一対のローラーに掛け回して回転させることにより、積込側３１Ｆから排出側３１Ｅに鉱石ＭＲを搬送する。積込側３１Ｆは、地山ＲＭ側であり、排出側３１Ｅは積込側３１Ｆとは反対側である。図１４に示すように、フィーダー３１は、幅方向Ｗの両側に、一対のガイド３１Ｇ、３１Ｇが設けられている。一対のガイド３１Ｇ、３１Ｇは、フィーダー３１から搬送途中の鉱石ＭＲが脱落することを抑制する。幅方向Ｗは、フィーダー３１が鉱石ＭＲを搬送する方向Ｆと直交する方向であり、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸と平行な方向である。フィーダー３１の幅方向Ｗは、車体３０Ｂの幅方向でもある。フィーダー３１は、排出側３１Ｅに、鉱石ＭＲを運搬機械１０のベッセル１１内に導くためのガイド３９を備えている。フィーダー３１は、車体３０Ｂの前方、すなわちフィーダー３１の積込側３１Ｆの軸線を中心として揺動する。フィーダー３１は、地面Ｇに対する角度αを変更することができる。角度αは、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸を結ぶ直線ＬＣと、地面Ｇとのなす角度である。

フィーダー３１に鉱石ＭＲを積み込むのは、回転ローラー３３である。回転ローラー３３は、フィーダー３１の積込側３１Ｆ、すなわちフィーダー３１の前方で回転しながら鉱石ＭＲをフィーダー３１に送り込む。このため、鉱石の掘削時において、回転ローラー３３は、ブーム３２ａとアーム３２ｂとを備える支持機構３２によってフィーダー３１の積込側３１Ｆに設置される。回転ローラー３３は、所定の軸線Ｚｒの周りを回転する回転部材３３Ｄ及び回転部材３３Ｄの外周部に設けられて鉱石ＭＲと接触して掘削する接触部材３３Ｂとを有する。本実施形態において、接触部材３３Ｂは、回転部材３３Ｄからその径方向外側に突出し、かつ回転部材３３Ｄの周方向に沿って所定の間隔で設けられた複数の板状部材である。接触部材３３Ｂの板面と平行な平面は、軸線Ｚｒとは直交しない。本実施形態において、接触部材３３Ｂの板面と平行な平面は、軸線Ｚｒと平行になっている。接触部材３３Ｂは、先端部、すなわち回転部材３３Ｄ側とは反対側の端部が、掘削対象である地山ＲＭに食い込むように曲げられていてもよい。

回転ローラー３３が回転することにより、接触部材３３Ｂは、上方Ｕに位置する場合にフィーダー３１から遠ざかり、下方Ｄに位置する場合にフィーダー３１に近づく。この動きによって、複数の接触部材３３Ｂは、地山ＲＭから鉱石ＭＲを掘削してフィーダー３１に送り込む。複数の接触部材３３Ｂは、回転部材３３Ｄとともに回転しているので、連続して鉱石ＭＲを掘削して、フィーダー３１に送り込むことができる。

回転ローラー３３を回転可能に支持する支持機構３２は、車体３０Ｂに取り付けられるブーム３２ａと、ブーム３２ａに連結されるアーム３２ｂとを有する。ブーム３２ａは、例えば、シャフト３８Ａを介して積込機械３０の車体３０Ｂに取り付けられて、シャフト３８Ａを中心として車体３０Ｂに対して揺動する。アーム３２ｂは、例えば、シャフト３８Ｂを介してブーム３２ａの車体３０Ｂとは反対側の端部と連結されて、ブーム３２ａに対してシャフト３８Ｂを中心として揺動する。アーム３２ｂは、ブーム３２ａと連結されている端部とは反対側の端部で、回転ローラー３３を回転可能に支持する。ブーム３２ａ及びアーム３２ｂは、例えば、アクチュエータとしての油圧シリンダによって駆動されて揺動してもよいし、電動機又は油圧モータによって駆動されて揺動してもよい。

ブーム３２ａは、車体３０Ｂに対して第１の軸線Ｚａの周りを揺動し、アーム３２ｂは、第１の軸線Ｚａと平行な軸線Ｚａ’の周りを揺動する。第１の軸線Ｚａは、ブーム３２ａと車体３０Ｂとを連結するシャフト３８Ａの中心軸であり、第１の軸線Ｚａと平行な軸線Ｚａ’は、ブーム３２ａとアーム３２ｂとを連結するシャフト３８Ｂの中心軸である。本実施形態において、アーム３２ｂは、さらに、第１の軸線Ｚａと直交する第２の軸線と平行な軸線の周りを揺動してもよい。このようにすると、回転ローラー３３が移動できる範囲が大きくなるので、掘削作業の自由度が向上する。

ブーム３２ａは、車体３０Ｂの幅方向Ｗの両側、本実施形態においてはフィーダー３１の幅方向Ｗの両側に設けられた一対の棒状部材（第１棒状部材）である。アーム３２ｂは、それぞれのブーム３２ａに連結された一対の棒状部材（第２棒状部材）である。図１４に示すように、一対のアーム３２ｂは、両者の間に回転ローラー３３を支持している。本実施形態において、一対のブーム３２ａは、梁３２Ｊによって連結されている。このような構造により、支持機構３２の剛性が向上するので、鉱石ＭＲの掘削時には、支持機構３２が回転ローラー３３を確実に地山ＲＭに押し付けることができるので、鉱石ＭＲの掘削効率の低下が抑制される。また、一対のアーム３２ｂを棒状又は板状の部材で連結してもよい。このようにすれば、支持機構３２の剛性がさらに向上するのでより好ましい。

支持機構３２は、ブーム３２ａが車体３０Ｂに対して揺動し、アーム３２ｂがブーム３２ａに対して揺動することにより、回転ローラー３３が移動する。支持機構３２は、回転ローラー３３を移動させることにより、回転ローラー３３とフィーダー３１及び車体３０Ｂとの相対的な位置関係を変更することができる。また、支持機構３２は、回転ローラー３３を移動させることによって、地山ＲＭの異なる位置を掘削したり、回転ローラー３３を地山ＲＭからフィーダー３１に向かって移動させることにより地山ＲＭから鉱石ＭＲをフィーダー３１側に掻き込んだりすることができる。また、例えば、積込機械３０の走行中、前方に物体が存在して走行の妨げとなっている場合において、支持機構３２は、回転ローラー３３を用いて物体をフィーダー３１に向かって掻き込んでからフィーダー３１に送り込むことにより、積込機械３０の進行方向前方の物体を取り除くこともできる。

本実施形態において、回転ローラー３３は、図１４に示すように、アーム３２ｂの先端部に取り付けられた電動機３３Ｍによって回転する。回転ローラー３３を駆動させる装置は電動機３３Ｍに限定されるものではなく、例えば、油圧モータであってもよい。また、電動機３３Ｍが取り付けられる箇所はアーム３２ｂの先端部に限定されるものではない。

車体３０Ｂには、これを走行させる走行装置３４が取り付けられている。走行装置３４は、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の履帯３４Ｃと、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の駆動輪３４Ｄと、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の従動輪３４Ｓとを含む。駆動輪３４Ｄと従動輪３４Ｓとに履帯３４Ｃが掛け回されている。それぞれの駆動輪３４Ｄは、別個に独立して駆動される。本実施形態において、積込機械３０は、それぞれの駆動輪３４Ｄに走行用の電動機を備えている。このような構造により、一対の履帯３４Ｃ、３４Ｃは、別個独立に駆動される。

車体３０Ｂには、貫入部材３５が取り付けられる。貫入部材３５は、車体３０Ｂのフィーダー３１の積込側３１Ｆに配置される。貫入部材３５は、錐体の形状をした部材であり、本実施形態では四角錐の形状である。貫入部材３５の形状は、四角錐の形状に限定されるものではなく、例えば、三角錐の形状であってもよい。貫入部材３５は、錐体の頂部が車体３０Ｂの前方になるように、車体３０Ｂに取り付けられる。このようにすることで、積込機械３０が地山ＲＭに貫入するときには、貫入部材３５が頂部から地山ＲＭに貫入する。

貫入部材３５は、積込機械３０の掘削時において、錐体の頂部から地山ＲＭに貫入して、地山ＲＭを突き崩す。貫入部材３５が地山ＲＭに貫入する場合、走行装置３４は、フィーダー３１及び貫入部材３５が取り付けられた車体３０Ｂを前方に走行させ、かつフィーダー３１を動作させながら貫入部材３５を地山ＲＭに貫入させる。このとき、フィーダー３１は、上方の搬送ベルトが積込側３１Ｆから排出側３１Ｅに向かって移動する。積込機械３０は、貫入時において、このようにフィーダー３１を動作させることで、フィーダー３１の駆動力を貫入に利用できるので、地山ＲＭにより深く貫入することができる。

車体３０Ｂの幅方向両側、すなわち、フィーダー３１の搬送方向と直交する方向における両側には、一対の回転体３６が設けられる。一対の回転体３６は、走行装置３４の前方であってフィーダー３１の積込側３１Ｆに配置される。回転体３６は、所定の軸線周りを回転するドラム３６Ｄの周囲に複数の羽根３６Ｂが所定の間隔で設けられた構造体である。回転体３６は、例えば、電動機によって駆動される。回転体３６は、フィーダー３１を駆動する電動機によって駆動されてもよい。この場合、フィーダー３１の駆動と回転体３６の駆動とをクラッチ等で切り替えられるようにしてもよい。例えば、クラッチを係合させた場合にはフィーダー３１と回転体３６とが同時に回転し、クラッチを開放するとフィーダー３１のみが回転するようにすることができる。

回転体３６は、貫入部材３５が地山ＲＭに貫入するときには、積込機械３０の車体３０Ｂを地面Ｇに押し付ける方向に回転する。具体的には、回転体３６は、地山ＲＭ側の羽根３６Ｂが下方Ｄから上方Ｕに向かうように、また、走行装置３４側の羽根３６Ｂが上方Ｕから下方Ｄに向かうように回転する。このようにすることで、回転体３６は、地山ＲＭ側の羽根３６Ｂが地山ＲＭに接触すると、車体３０Ｂの前方を下方Ｄに向かって押し下げるので、走行装置３４の履帯３４Ｃが地面Ｇに対してより強く押し付けられる。その結果、履帯３４Ｃと地面Ｇとの間の摩擦力が増加するので、走行装置３４は、貫入部材３５を地山ＲＭに貫入させやすくなる。積込機械３０の地山ＲＭへの貫入が終了し、回転ローラー３３による掘削及びフィーダー３１による積み込みが開始されるときには、回転体３６の回転は停止する。

回転体３６と走行装置３４の履帯３４Ｃとの間には、岩石ガード３７が設けられる。本実施形態において、岩石ガード３７は、車体３０Ｂに取り付けられている。岩石ガード３７は、例えば、掘削中に回転ローラー３３から飛来する鉱石ＭＲから走行装置３４を保護したり、積込機械３０の走行時において坑道内に存在する岩石等から走行装置３４を保護したりする。岩石ガード３７によって、走行装置３４の耐久性低下が抑制される。

本実施形態において、車体３０Ｂは、車体３０Ｂの幅方向外側に向かって伸びて、ドローポイントＤＰにつながるクロスカットＣＲの壁面ＣＲＷに押し付けられる固定装置３０Ｆを有する。本実施形態では、固定装置３０Ｆを車体３０Ｂの幅方向両側にそれぞれ１個ずつ、対向するように設けてあるが、固定装置３０Ｆの数及び設置箇所はこれに限定されるものではない。例えば、固定装置３０Ｆは、車体３０Ｂの上方に設けられていてもよい。本実施形態において、固定装置３０Ｆは、例えば、油圧シリンダ３０ＦＣと、油圧シリンダ３０ＦＣのピストンの先端に設けられた押付部材３０ＦＰとを有する。積込機械３０の掘削時及び鉱石ＭＲの搬送時において、固定装置３０Ｆは、積込機械３０をクロスカットＣＲ内に固定する。具体的には、固定装置３０Ｆは、油圧シリンダ３０ＦＣを伸ばして押付部材３０ＦＰを壁面ＣＲＷに押し付けることにより、これらを介してクロスカットＣＲ内に積込機械３０の車体３０Ｂを固定する。このようにすることで、積込機械３０が地山ＲＭを掘削するときに発生する反力は、固定装置３０Ｆを介してクロスカットＣＲが受けることができる。その結果、積込機械３０は、姿勢が安定するので、安定して地山ＲＭを掘削することができる。固定装置３０Ｆと車体３０Ｂとの間に油圧シリンダを設け、固定装置３０ＦをクロスカットＣＲの壁面ＣＲＷに固定した後に、油圧シリンダの駆動力を利用して車体を貫入させてもよい。

車体３０Ｂの幅方向両側又は上方に固定装置３０Ｆを設ける場合、積込機械３０の貫入時には、固定装置３０Ｆによる固定は解除される。本実施形態では、油圧シリンダ３０ＦＣが縮んだ状態となり、押付部材３０ＦＰが壁面ＣＲＷを押さないようになる。積込機械３０の掘削時において、固定装置３０Ｆが動作して、積込機械３０をクロスカットＣＲ内に固定する。掘削中、積込機械３０が地山ＲＭに対してさらに貫入したり、地山ＲＭから遠ざかったりする場合には、固定装置３０Ｆによる固定が解除された後に、走行装置３４が積込機械３０を移動させる。

図１３に示すように、固定装置３０Ｆを車体３０Ｂの後方、すなわち、フィーダー３１の排出側３１Ｅに設け、クロスカットＣＲ内の地面Ｇから突出させた反力受けＴＧと車体３０Ｂとの間に固定装置３０Ｆを介在させて、前述した反力を受けてもよい。掘削時においては、積込機械３０の前後方向の反力が大きいが、このような構造にすることにより、より効果的に掘削時の反力を受けることができる。また、積込機械３０は、固定装置３０Ｆを伸ばすことにより、掘削時における積込機械３０の位置の調整をすることもできる。なお、積込機械３０は、固定装置３０Ｆを備えていなくてもよい。

本実施形態において、積込機械３０は、フィーダー３１に鉱石ＭＲが積み込まれる部分（積込側３１Ｆ）と、フィーダー３１から鉱石ＭＲが排出される部分（排出側３１Ｅ）との間に、鉱石ＭＲの排出と排出の停止とを切り替える切替機構８０が設けられる。切替機構８０は、支持体８１と、蓋８２と、蓋８２を開閉するアクチュエータとしての油圧シリンダ８３とを含む。支持体８１は、図１５に示すように、一端部が車体３０Ｂの幅方向両側、具体的にはフィーダー３１の幅方向両側に取り付けられる２本の脚部８１Ｒと、２本の脚部８１Ｒの他端部でこれらを連結する連結部８１Ｃとを含む、門型の部材である。２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を、鉱石ＭＲが通過する。

蓋８２は、板状の部材であり、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分に設けられる。蓋８２は、支持体８１の連結部８１Ｃ側に存在する所定の軸線Ｚｇ周りを回動する。蓋８２と支持体８１の連結部８１Ｃとの間には、油圧シリンダ８３が設けられる。油圧シリンダ８３が伸縮することにより、蓋８２は、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を開閉する。蓋８２が開くことによって、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を鉱石ＭＲが通過する。蓋８２が閉じることによって、鉱石ＭＲは、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を通過しない。このようにすることで、積込機械３０は、フィーダー３１からの鉱石ＭＲの排出量を調整することができる。

本実施形態において、積込機械３０は、情報収集装置４０を備える。情報収集装置４０は、車体３０Ｂの積込側３１Ｆ、すなわち前方に取り付けられる。より具体的には、情報収集装置４０が情報を収集する部分が、車体３０Ｂの積込側３１Ｆ、すなわち前方を向いて取り付けられる。情報収集装置４０は、３次元の空間データを取得し、出力する装置である。情報収集装置４０は、地山ＲＭの鉱石ＭＲの状態に関する情報としての鉱石情報を取得する。鉱石情報は、地山ＲＭの３次元の空間データである。

情報収集装置４０は、例えばカメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー又は３次元距離センサ等である。情報収集装置４０が情報を収集する部分は、カメラ又はステレオカメラの場合はレンズ、レーザスキャナー及び３次元距離センサの場合は受光部である。本実施形態において、情報収集装置４０としては、ステレオカメラが用いられる。本実施形態において、積込機械３０は、３個の情報収集装置４０を支持機構３２の梁３２Ｊに取り付けている。すなわち、複数の情報収集装置４０は、車体３０Ｂの幅方向において複数箇所に設置される。このようにすることで、積込機械３０は、１つの情報収集装置４０の撮像対象がアーム３２ｂに隠れる場合でも、他の情報収集装置４０によって撮像対象の鉱石情報を得ることができる。

本実施形態において、積込機械３０が備える制御装置は、情報収集装置４０が収集した鉱石情報を用いて積込機械３０の動作を制御する。例えば、前述した制御装置は、情報収集装置４０が取得した鉱石情報に基づいて、フィーダー３１、回転ローラー３３、支持機構３２及び走行装置３４の少なくとも１つを制御する。このようにすることで、積込機械３０は、地山ＲＭ及び鉱石ＭＲの状態に応じて柔軟に動作することができるので、例えば、鉱山Ｍの生産効率が向上する。

本実施形態において、積込機械３０は、車体３０Ｂの排出側３１Ｅ、すなわち後方に情報収集装置４１を備える。より具体的には情報収集装置４１が情報を収集する部分が、車体３０Ｂの排出側３１Ｅ、すなわち後方を向いて取り付けられる。情報収集装置４１は、前述した情報収集装置４０と同様に、３次元の空間データを取得し、出力する装置である。情報収集装置４１は、図４及び図５に示す運搬機械１０のベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態に関する情報としての積荷情報を取得する。積荷情報は、鉱石ＭＲの３次元の空間データである。

情報収集装置４１は、前述した情報収集装置４０と同様に、例えばカメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー又は３次元距離センサ等である。情報収集装置４１が情報を収集する部分は、カメラ又はステレオカメラの場合はレンズ、レーザスキャナー及び３次元距離センサの場合は受光部である。本実施形態において、情報収集装置４１としては、ステレオカメラが用いられる。本実施形態において、積込機械３０は、２個の情報収集装置４１をフィーダー３１の幅方向両側に取り付けている。すなわち、複数の情報収集装置４１は、車体３０Ｂの幅方向において複数箇所に設置される。このようにすることで、積込機械３０は、１つの情報収集装置４１の撮像対象が坑道の影等に隠れる場合でも、他の情報収集装置４１によって撮像対象の鉱石情報を得ることができる。

本実施形態において、積込機械３０が備える制御装置は、情報収集装置４１が収集した積荷情報を用いて積込機械３０及び運搬機械１０の少なくとも一方を制御する。例えば、前述した制御装置は、情報収集装置４１が取得した積荷情報に基づいて、回転ローラー３３、フィーダー３１又は切替機構８０等の動作を制御したり、運搬機械１０が備えるベッセル１１の位置又はベッセル１１の運動を制御したりする。このようにすることで、積込機械３０は、運搬機械１０のベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態に応じて、鉱石ＭＲの搬送量を変更したり、ベッセル１１の位置を調整したりすることができるので、例えば、鉱山Ｍの生産効率が向上する。

図１６は、本実施形態に係る積込機械３０が走行するときの姿勢を示す図である。積込機械３０が走行する場合、フィーダー３１地面Ｇに対する角度αは、積込機械３０が鉱石ＭＲを掘削及び搬送する場合（図１３参照）と比較して小さくなる。すなわち、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸を結ぶ直線ＬＣは、地面Ｇに対してより平行に近くなる。このようにすると、積込機械３０の前方、すなわち進行方向側に配置されるフィーダー３１の積込側３１Ｆが地面と離れるので、積込機械３０の走行時にフィーダー３１と地面Ｇとが干渉する可能性を低減できる。

図１６に示すように、積込機械３０が走行する場合、支持機構３２は折り畳まれる。そして、回転ローラー３３は、積込機械３０が鉱石ＭＲを掘削及び搬送する場合（図１３参照）と比較して、よりフィーダー３１に近い位置に移動する。このため、積込機械３０は、重心から車体３０Ｂの前後方向に離れた位置に存在していた回転ローラー３３が、より重心に近い位置に移動することになるので、前後の質量のバランスが向上する。その結果、積込機械３０は、安定して走行することができる。

図１７は、本実施形態に係る積込機械３０が備える制御装置７５を示すブロック図の一例である。積込機械３０が備える制御装置７５は、フィーダー３１、支持機構３２、回転ローラー３３、走行装置３４、回転体３６及び切替機構８０を制御する。制御装置７０は、処理装置７６と記憶装置７７とを備える。処理装置７６には、情報収集装置４０に対応する前方撮像装置４０Ｃ、情報収集装置４１に対応する後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４、ジャイロセンサ４５、速度センサ４６、加速度センサ４７、駆動制御装置４８、通信装置５２及び記憶装置７７等が接続されている。非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４は、積込機械３０の車体３０Ｂの外部に取り付けられる。

前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳのような撮像素子を含み、物体の光学像を取得して、その物体の外形を検出可能である。本実施形態において、前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、ステレオカメラを含み、物体の３次元の外形データを取得可能である。前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、撮像した結果を処理装置７６に出力する。処理装置７６は、前方撮像装置４０Ｃの検出結果を取得し、これに基づいて前述した鉱石情報を得る。また、処理装置７６は、後方撮像装置４１Ｃの検出結果を取得し、これに基づいて前述した積荷情報を得る。本実施形態において、地山ＲＭの鉱石ＭＲの外形及びベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの外形は、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを用いて検出されてもよい。

非接触センサ４２は、積込機械３０の周囲に存在する物体を検出する。非接触センサ４２は、処理装置７６と接続され、検出結果を処理装置７６に出力する。非接触センサ４２は、取得した結果を処理装置７６に出力する。読取装置４３は、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲに設けられたマークの識別情報（固有情報）を検出する。マークは、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲに沿って複数配置されている。読取装置４３は、処理装置７６と接続され、検出結果を処理装置７６に出力する。マークは、バーコード及び２次元コードのような識別子（コード）でもよいし、ＩＣタグ又はＲＦＩＤのような識別子（タグ）でもよい。

本実施形態において、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲにおいてマークが配置されている位置（絶対位置）に関する情報は、事前に測定された既知な情報である。マークの絶対位置に関する情報は、記憶装置７７に記憶されている。処理装置７６は、積込機械３０に設けられている読取装置４３で検出したマークの検出結果（マークの識別情報）と、記憶装置７７の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲにおける積込機械３０の絶対位置を求めることができる。

測域センサ４４は、空間の物理的な形状データを取得して出力する。ジャイロセンサ４５は、積込機械３０の方位（方位変化量）を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。速度センサ４６は、積込機械３０の走行速度を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。加速度センサ４７は、積込機械３０の加速度を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。駆動制御装置４８は、例えば、マイクロコンピュータである。駆動制御装置４８は、処理装置７６からの指令に基づき、図１３に示す回転ローラー３３を駆動する電動機３３Ｍ、走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒ、支持機構３２のブーム３２ａを揺動させる電動機４９、アーム３２ｂを揺動させる電動機５０、フィーダー３１を駆動する電動機５１Ｆ、回転体３６を回転させる電動機５１Ｒ、油圧ポンプ８５を駆動する電動機８６の動作を制御する。油圧ポンプ８５は、切替機構８０が備える油圧シリンダ８３、フィーダー３１の姿勢を変更するアクチュエータとしての油圧シリンダ８７及び固定装置３０Ｆの油圧シリンダ３０ＦＣに作動油を供給する装置である。ブーム３２ａ及びアーム３２ｂは、油圧シリンダによって揺動させられてもよい。この場合、ブーム３２ａを揺動させるブームシリンダ及びアーム３２ｂを揺動させるアームシリンダには、油圧ポンプ８５から作動油が供給される。電動機４８Ｌは、図１４に示す一方の履帯３４Ｃを駆動し、電動機４８Ｒは、他方の履帯３４Ｃを駆動する。電動機４８Ｌは、図１４に示す一方の履帯３４Ｃを駆動し、電動機４８Ｒは、他方の履帯３４Ｃを駆動する。

本実施形態において、積込機械３０は、走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒによって走行するが、これに限定されない。例えば、積込機械３０は、油圧ポンプ８５から吐出される作動油によって駆動する油圧モータによって走行してもよい。また、支持機構３２のブーム３２ａ及びアーム３２ｂ、回転ローター３３及び回転体３６並びにフィーダー３１も、油圧ポンプ８５から吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダ又は油圧モータによって駆動されてもよい。

測域センサ４４は、空間の物理的な形状データを出力可能な走査型の光波距離計を含む。測域センサ４４は、例えば、レーザレンジファインダ、レーザスキャナー及び３次元スキャナの少なくとも１つを含み、３次元の空間データを取得し、出力することができる。測域センサ４４は、運搬機械１０、ドリフトＤＲ及びクロスカットＣＲの壁面の少なくとも１つを検出する。本実施形態において、測域センサ４４は、運搬機械１０の形状データ、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲの壁面の形状データ及び運搬機械１０が備えるベッセル１１の積荷の形状データの少なくとも１つを取得可能である。また、測域センサ４４は、運搬機械１０との相対位置（相対的な距離及び方位）及びドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲの壁面との相対位置の少なくとも一方を検出可能である。測域センサ４４は、検出した情報を処理装置７６に出力する。

本実施形態において、ドリフトＤＲ及びクロスカットＣＲの壁面に関する情報が予め求められており、記憶装置７７に記憶されている。すなわち、ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、事前に測定された既知の情報である。ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、壁面の複数の部分におけるそれぞれの形状に関する情報及びそれら壁面の部分それぞれの絶対位置に関する情報を含む。記憶装置７７には、壁面の複数の部分の形状と、その形状を有する壁面の部分におけるそれぞれの絶対位置との関係が記憶されている。処理装置７６は、積込機械３０に設けられている測域センサ２０が検出したドリフトＤＲの壁面の検出結果（壁面の形状データ）と、記憶装置７７の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける積込機械３０の絶対位置及び方位を求めることができる。

処理装置７６は、読取装置４３及び測域センサ４４の少なくとも一方を用いて導出された積込機械３０の現在位置（絶対位置）に基づいて、坑内ＭＩの決められた経路（目標経路）にしたがって積込機械３０が走行するように、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲを走行する積込機械３０を制御する。このとき、処理装置７６は、積込機械３０が指定されたドローポイントＤＰに配置されるように、これを制御する。

処理装置７６は、例えば、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータである。処理装置７６は、前方撮像装置４０Ｃ、後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３等の検出結果に基づいて、駆動制御装置４８を介して走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒを制御する。そして、処理装置７６は、所定の走行速度及び加速度で、前述した目標経路にしたがって積込機械３０を走行させる。

記憶装置７７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブの少なくとも１つを含み、処理装置７６と接続される。記憶装置７７は、処理装置７６が積込機械３０を自律走行させるために必要なコンピュータプログラム及び各種の情報を記憶している。通信装置５２は、処理装置７６と接続され、運搬機械１０に搭載された通信装置及び管理装置３の少なくとも一方との間でデータ通信する。

本実施形態において、積込機械３０は、無人車両であり、自律走行が可能である。通信装置５２は、管理装置３及び運搬機械１０の少なくとも一方から送信された情報（指令信号を含む）を、アンテナ５３を介して受信可能である。また、通信装置５２は、前方撮像装置４０Ｃ、後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４、ジャイロセンサ４５、速度センサ４６及び加速度センサ４７等が検出した情報を管理装置３及び運搬機械１０の少なくとも一方に、アンテナ５３を介して送信可能である。積込機械３０は、自律走行が可能な無人車両に限定されない。例えば、管理装置３が、前方撮像装置４０Ｃが撮像した画像を取得して図６に示す表示装置８に表示し、オペレータは、表示された画像を視認しながら積込機械３０の掘削、積込及び走行を遠隔操作により制御してもよい。また、管理装置３が、後方撮像装置４１Ｃが撮像した画像を取得して図６に示す表示装置８に表示し、オペレータは、表示された画像を視認しながら積込機械３０の掘削及び積込並びに運搬機械１０のベッセル１１の動作を遠隔操作により制御してもよい。

例えば、速度センサ４６及び加速度センサ４７等が検出した情報を取得した管理装置３は、この情報を積込機械３０の稼働情報として、例えば、記憶装置３Ｍに蓄積する。また、前方撮像装置４０Ｃ又は後方撮像装置４１Ｃが撮像した情報を管理装置３が取得した場合、オペレータは、前方撮像装置４０Ｃ又は後方撮像装置４１Ｃが撮像した積込機械３０の周辺の画像を視認しながら、積込機械３０を操作することもできる。さらに、後方撮像装置４１Ｃが検出したベッセル１１の鉱石ＭＲの状態に関する情報を取得した運搬機械１０は、この情報に基づいて、ベッセル１１への鉱石ＭＲの積載量又はベッセル１１の位置を制御することもできる。本実施形態において、積込機械３０は、電動であるが、内燃機関が動力源であってもよい。

図１８は、本実施形態に係る鉱山の管理システム１が備える蓄電器交換装置ＥＸの一例を示す図である。蓄電器交換装置ＥＸは、空間ＳＰ内に設置されている。本実施形態において、空間ＳＰには、運搬機械１０及び積込機械３０を整備するための整備スペースＭＳが設けられている。蓄電器交換装置ＥＸは、蓄電器保持装置９０と、この両側に設置された一対のガイド９１ａ、９１ｂと、それぞれのガイド９１ａ、９１ｂに案内される交換用の台車９２ａ、９２ｂとを備える。蓄電器保持装置９０は、交換用の蓄電器１４を複数保持している。蓄電器保持装置９０は、放電された蓄電器１４を充電する充電器としての機能を有している。ガイド９１ａは蓄電器保持装置９０の一方に設けられ、ガイド９１ｂは蓄電器保持装置９０の他方に設けられる。ガイド９１ａは、蓄電器保持装置９０から空間ＳＰの出入口ＳＰＧに向かって延在した２本のレールである。ガイド９１ｂもガイド９１ａと同様である。台車９２ａは、ガイド９１ａに取り付けられて、ガイド９１ａに沿って移動し、台車９２ｂは、ガイド９１ｂに取り付けられて、ガイド９１ｂに沿って移動する。

蓄電器１４を交換するために空間ＳＰに進入した運搬機械１０は、ガイド９１ａとガイド９１ｂとの間に停車する。このとき、運搬機械１０は、一方の蓄電器１４をガイド９１ａに向けて、他方の蓄電器１４をガイド９１ｂに向けて停車する。台車９２ａ及び台車９２ｂは、充電済みの蓄電池１４を蓄電器保持装置９０から受け取り、運搬機械１０に向かって移動する。台車９２ａ及び台車９２ｂは、運搬機械１０と対向する位置に移動したら、運搬機械１０に搭載されている放電された蓄電器１４を運搬機械１０から自身の上部に移動させる。次に、台車９２ａ及び台車９２ｂは、それぞれに積載されている充電済みの蓄電器１４が運搬機械１０と対向する位置まで移動する。その後、台車９２ａ及び台車９２ｂは、充電済みの蓄電池１４を運搬機械１０に積み込む。台車９２ａ及び台車９２ｂは、蓄電器保持装置９０の位置まで戻り、運搬機械１０から回収した蓄電器１４を蓄電器保持装置９０に移動させる。蓄電器保持装置９０は、この蓄電器を充電する。このようにして、運搬機械１０の蓄電器１４が交換される。

運搬機械１０が備える蓄電器１４は、着脱可能でなくてもよい。この場合、蓄電器取扱装置ＥＸは、運搬機械１０が備える蓄電器１４を充電するものであってもよい。

本実施形態において、運搬機械１０は蓄電器１４によって走行するため、空間ＳＰ内の蓄電器交換装置ＥＸを用いて放電された蓄電器１４が充電済みの蓄電器１４と交換される。積込機械３０は、前述したように、図３等に示す給電ケーブル５から電力を供給されて回転ローラー３３及びフィーダー３１等が動作する。積込機械３０は、自身が坑内を移動するため、例えば、異なるドローポイントＤＰに移動するために走行するが、この場合、給電ケーブル５から切り離される。このため、積込機械３０は、図１７に示す走行用の電動機４８Ｌ、４８Ｒを駆動するための蓄電器を備えている。この蓄電器は、積込機械３０がドローポイントＤＰで掘削及び鉱石ＭＲを搬送しているときに、給電ケーブル５から供給される電力によって充電される。積込機械３０の蓄電器は、例えば、使用により性能が許容値よりも低下したような場合に、例えば、空間ＳＰ内の整備スペースＭＳで交換される。

＜運搬機械が走行する経路＞
図１９は、本実施形態に係る鉱山の管理システム１において、運搬機械１０が坑内ＭＩのドリフトＤＲを進行する方向を示す図である。以下の説明において、坑内ＭＩに設けられた複数のドリフトＤＲ、複数の外周路ＴＲ、複数のドローポイントＤＰ又は複数のオアパスＯＰを区別する場合には、符号ＤＲ、符号ＴＲ、符号ＤＰ又は符号ＯＰに符号ａ、ｂ等を付す。複数のドリフトＤＲ、複数の外周路ＴＲ、複数のドローポイントＤＰ及び複数のオアパスＯＰを区別しない場合、符号ａ、ｂ等は付さない。

図１９に示す鉱山の採掘システム１では、坑内に、６本のドリフトＤＲａ、ＤＲｂ、ＤＲｃ、ＤＲｄ、ＤＲｅ、ＤＲｆと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとが形成されている。本実施形態において、ドリフトＤＲと、外周路ＴＲとで周回路ＣＤが形成される。具体的には、複数本のドリフトＤＲと、複数本の外周路ＴＲとが接続されて、１つの周回路ＣＤが形成される。例えば、２本のドリフトＤＲｂ、ＤＲｄと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとで周回路ＣＤａが形成される。また、２本のドリフトＤＲｃ、ＤＲｅと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとで周回路ＣＤｂが形成される。このように、本実施形態では、２本のドリフトＤＲと、２本の外周路ＴＲとで、１つの周回路ＣＤが形成される。この場合、１つの周回路ＣＤは、２本のドリフトＤＲと、２本の外周路ＴＲとによって形成されるが、１つの周回路ＣＤが有する２本のドリフトＤＲは、走行可能な方向が互いに異なっている。

１本のドリフトＤＲに１台の積込機械３０が配置される。なお、生産量を増大するために、１本のドリフトＤＲに複数台の積込機械３０が配置されてもよい。

運搬機械１０がドローポイントＤＰで採掘された鉱石ＭＲを積載し、オアパスＯＰで排出する場合、この運搬機械１０が走行する周回路ＣＤは、オアパスＯＰａ及びオアパスＯＰｂの少なくとも一方を含むように形成されることが好ましい。鉱石ＭＲを積載せず、図７及び図８に示す蓄電器１４を交換するため、空間ＳＰに設置された蓄電器交換装置ＥＸに向かう運搬機械１０が走行する周回路ＣＤは、オアパスＯＰａ及びオアパスＯＰｂを含まなくてもよい。管理装置３は、運搬機械１０毎に、周回路ＣＤを任意に生成することができる。例えば、管理装置３は、運搬機械１０の状態に応じて周回路ＣＤを生成してもよい。一例として、管理装置３は、運搬機械１０が備える蓄電器１４の容量が所定の閾値を下回り、かつ運搬機械１０がベッセル１１に鉱石ＭＲを積載していな場合は、運搬機械１０が蓄電器交換装置ＥＸで蓄電器１４を交換するものとして、現在位置から空間ＳＰまでの最短の周回路ＣＤを生成することができる。

ドリフトＤＲを走行する運搬機械１０は、周回路ＣＤを同一方向に走行する。本実施形態では、周回路ＣＤを右回りに走行する。その過程で、運搬機械１０は、ドローポイントＤＰで積込機械３０から鉱石ＭＲを積載される。そして、運搬機械１０は、積載された鉱石ＭＲをオアパスＯＰａ又はオアパスＯＰｂで排出する。例えば、周回路ＣＤａを走行する運搬機械１０は、ドリフトＤＲｂにつながっているドローポイントＤＰｂで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｂ及び外周路ＴＲａを走行し、外周路ＴＲａに隣接して設けられたオアパスＯＰａに鉱石ＭＲを排出する。鉱石ＭＲを排出した運搬機械１０は、ドリフトＤＲｄを走行して、ドリフトＤＲｄにつながっているドローポイントＤＰｄで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｄ及び外周路ＴＲｂを走行し、外周路ＴＲｂに隣接して設けられたオアパスＯＰｂに鉱石ＭＲを排出する。

周回路ＣＤｂを走行する運搬機械１０は、ドリフトＤＲｃにつながっているドローポイントＤＰｃで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｃ及び外周路ＴＲａを走行し、外周路ＴＲａに隣接して設けられたオアパスＯＰａに鉱石ＭＲを排出する。鉱石ＭＲを排出した運搬機械１０は、ドリフトＤＲｅを走行して、ドリフトＤＲｅにつながっているドローポイントＤＰｅで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｅ及び外周路ＴＲｂを走行し、外周路ＴＲｂに隣接して設けられたオアパスＯＰｂに鉱石ＭＲを排出する。

このように、運搬機械１０が周回路ＣＤを一方向に走行することにより、ドローポイントＤＰからオアパスＯＰの間を往復する場合と比較して、運搬機械１０のすれ違いを最小限に抑制できる。また、周回路ＣＤがオアパスＯＰａとオアパスＯＰｂとの両方を含むようにすると、運搬機械１０が周回路ＣＤを１周する間に鉱石ＭＲの積込と排出とを２回行うことができるので、鉱石ＭＲの搬送量を大きくすることができる。その結果、鉱山の管理システム１は、サイクルタイムを改善し、鉱山の生産性を向上させることができる。また、運搬機械１０が周回路ＣＤを一方向に走行することにより、運搬機械１０のすれ違いを抑制できるので、すれ違いに要する箇所を少なくすることができ、また、すれ違いが不要であればすれ違いに要する箇所を設けなくてもよい。その結果、坑道の幅を無闇に大きくする必要がなくなるので、坑道を掘削する手間、時間及び費用を抑制できる。

本実施形態において、それぞれのドリフトＤＲにおいて、運搬機械１０等が走行する方向は、ドリフトＤＲ毎に一方の方向（一方通行）に決められている。すなわち、それぞれのドリフトＤＲは、一方向のみ走行可能である。運搬機械１０等が周回路ＣＤを右回りに走行する場合、例えば、周回路ＣＤａに含まれるドリフトＤＲｂの走行方向は、オアパスＯＰｂからオアパスＯＰａに向かう方向である。この場合、運搬機械１０は、オアパスＯＰａからオアパスＯＰｂに向かうようにドリフトＤＲｂを走行することはできない。

運搬機械１０等が周回路ＣＤを一方向に走行する場合、管理装置３は、それぞれのドリフトＤＲにおいて、運搬機械１０が他の運搬機械又は積込機械３０とすれ違わないように、周回路ＣＤを生成する。例えば、管理装置３は、周回路ＣＤを生成する場合、既に生成されている周回路ＣＤに含まれる結果、走行する方向が一方向に定められているドリフトＤＲを逆走するような周回路ＣＤは生成することができない。管理装置３は、既に生成されている周回路ＣＤに含まれるドリフトＤＲを用いて、新たな周回路ＣＤを生成する場合、新たな周回路ＣＤの走行方向が、既に生成されている周回路ＣＤに含まれるドリフトＤＲの走行方向と一致するようにする。このようにすることで、周回路ＣＤでの運搬機械１０のすれ違いが低減又は回避される。

鉱山の管理システム１において、オアパスＯＰａが設けられている外周路ＴＲａには６本のドリフトＤＲが接続されており、オアパスＯＰｂが設けられている外周路ＴＲｂにも６本のドリフトＤＲが接続されている。外周路ＴＲａが延びる方向において、オアパスＯＰａを基準としていずれの方向においても同数（本実施形態では３本）のドリフトＤＲが外周路ＴＲａに接続されている。同様に、外周路ＴＲｂが延びる方向において、オアパスＯＰｂを基準としていずれの方向においても同数（本実施形態では３本）のドリフトＤＲが外周路ＴＲｂに接続されている。このようなドリフトＤＲ及び外周路ＴＲを有する鉱山の管理システム１において、オアパスＯＰａとオアパスＯＰｂとの両方を含むようにする周回路ＣＤは、
（１）パターン１：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ、
（２）パターン２：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ、
（３）パターン３：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ、
（４）パターン４：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ、
（５）パターン５：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ、
（６）パターン６：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ、
（７）パターン７：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ、
（８）パターン８：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ、
（９）パターン９：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ、
の９パターンある。

鉱山の管理システム１において、運搬機械１０が、これらの周回路ＣＤをいずれも一方向（例えば右回り）に走行することにより、運搬機械１０のすれ違いを最小限に抑制でき、かつ運搬機械１０が周回路ＣＤを１周する間に鉱石ＭＲの積込と排出とを２回行うことができるようになる。本実施形態において、それぞれの外周路ＴＲに設けられるオアパスＯＰの位置及び数は限定されるものではない。一対の外周路ＴＲに複数のドリフトＤＲが接続され、かつそれぞれの外周路ＴＲに１個ずつオアパスＯＰが設けられている場合、オアパスＯＰを基準として外周路ＴＲが延びる方向にそれぞれ同数のドリフトＤＲが接続されるようにすると、周回路ＣＤのパターンを多くできるので好ましい。

＜坑内の作業モードの設定＞
次に、本実施形態に係る管理システム１による鉱山Ｍの管理方法について説明する。鉱山においては、様々な指標を基準とする生産体制で作業を行いたいという要望がある。例えば、単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（生産量）の指標を重視して作業を行いたい場合がある。運搬機械１０及び積込機械３０のエネルギー消費量の指標を重視して作業を行いたい場合がある。坑内ＭＩの路面、積込機械３０、及び運搬機械１０のメンテナンス費用の指標を重視して作業を行いたい場合がある。

本実施形態においては、上述の指標を重視する作業モードが複数定められている。それら作業モードは、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）、及び単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）を考慮して複数定められている。

本実施形態においては、単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（生産量）を優先する生産量重視モードと、運搬機械１０及び積込機械３０のエネルギー消費量の抑制を優先する省エネルギーモードと、坑内ＭＩの路面、積込機械３０、及び運搬機械１０のメンテナンス費用の抑制を優先する省メンテナンス費モードとが定められている。

また、本実施形態においては、生産量重視モードとして、単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量を最大にする生産量最大モードと、鉱石ＭＲの採掘量の変動を抑制する生産量平滑モードとが定められている。

すなわち、本実施形態においては、
（ｐ１）生産量最大モード（生産量重視モード）、
（ｐ２）生産量平準モード（生産量重視モード）、
（ｅ）省エネルギーモード、
（ｍ１）路面の省メンテナンス費モード、
（ｍ２）運搬機械１０及び積込機械３０の省メンテナンス費モード、
の５つの作業モードが用意されている。

生産量最大モード（ｐ１）は、積込機械３０の積込性能及び運搬機械１０の運搬性能を最大にするとともに、配車効率を向上させて、生産量を最大化するモードである。生産量は、「積込機械３０の処理能力［ｔ／ｈ］×積込機械３０の台数×積込効率」、及び「運搬機械１０の処理能力［ｔ／ｈ］×運搬機械１０の台数×運搬効率(配車効率)」の関数である。

生産量平準モード（ｐ２）は、［ｔ／ｈ］の変動を抑制するモードである。［ｔ／ｈ］のピークを抑えて変動を抑制することにより、後工程の設備及び人員配置をピークに合わせる必要が無くなる。生産量平準モード（ｐ２）においては、複数の運搬機械１０が正常に稼働可能な正常時において、それぞれの運搬機械１０の処理能力（運搬能力）が抑制される。これにより、坑内ＭＩにおける生産量は抑制される。運搬機械１０の故障のような異常時又は運搬機械１０のメンテナンス時において、正常に稼動可能な運搬機械１０が減少した場合、正常に稼動可能な運搬機械１０の処理能力が高められる。これにより、生産量の低下が抑制され、生産量が平準化される。

省エネルギーモード（ｅ）は、目標の生産量及び目標の稼動時間を達成しつつ、エネルギー消費量を抑制するモードである。省エネルギーモードにおいては、運搬機械１０の加速度及び減速度の抑制、積込機械３０の作業機の動作の抑制等により、採掘量当たりのエネルギーコストの抑制を図る。

省メンテナンス費モード（ｍ１、ｍ２）は、目標の生産量及び目標の稼動時間を達成しつつ、メンテナンス費を抑制するモードである。坑内ＭＩの路面の省メンテナンス費モード（ｍ１）においては、例えば、特定の路面を走行する運搬機械１０の総走行距離（のべ走行距離）の低減、複数のドリフトＤＲのそれぞれにおける運搬機械１０の通過回数の平均化等により、特定の路面が著しく劣化することを抑制して、路面のメンテナンス費の抑制を図る。積込機械３０の省メンテナンス費モード（ｍ２）においては、例えば、掘削力の制限により、積込機械３０の部材の摩耗を抑制して、積込機械３０のメンテナンス費の抑制を図る。運搬機械１０の省メンテナンス費モード（ｍ２）においては、例えば、ベッセル４の積載量の制限により、車輪１２Ａ、１２Ｂにかかる負荷を抑制して、運搬機械１０のメンテナンス費の抑制を図る。

図２０は、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）と、単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）と、上述の複数の作業モード（ｐ１、ｐ２、ｅ、ｍ１、ｍ２）との関係の一例を示す図である。

図２０に示すグラフにおいて、横軸は、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）を示す。縦軸は、単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）を示す。

図２０に示すグラフにおいて、生産量最大モードを点ｐ１で示す。生産量平準モードを点ｐ２で示す。省エネルギーモードを点ｅで示す。路面の省メンテナンス費モードを点ｍ１で示す。運搬機械１０及び積込機械３０の省メンテナンス費モードを点ｍ２で示す。図２０において、生産量最大モードｐ１の鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）、及び単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）をそれぞれ１とする。

複数の作業モード（ｐ１、ｐ２、ｅ、ｍ１、ｍ２）は、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）及び単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）を考慮して定められる。各作業モードについて、「＄／ｔ」の目標値、及び「ｔ／ｈ」の目標値が予め決定され、記憶装置３Ｍに記憶されている。図２０に示すそれぞれの点（ｐ１、ｐ２、ｅ、ｍ１、ｍ２）は、「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値に基づいてプロットされている。

これらの作業モードは、オペレータ（管理者）により選択される。管理者は、上述の複数の作業モードのうち、１つの作業モードが選択されるように、管理装置３の入力装置９を操作する。入力装置９は、選択された作業モードに応じた入力信号を生成する。管理装置３の処理装置３Ｃは、その入力信号に基づいて、坑内ＭＩの作業モードを設定する。

本実施形態においては、５つの作業モードのうち、選択された作業モードに基づいて、「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の作業パラメータ、及び積込機械３０の作業パラメータが決定される。管理装置３は、入力装置９からの入力信号に基づいて、複数の作業モードから１つの作業モードを設定するとともに、その設定（選択）された作業モードに基づいて、「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータを決定する。

本実施形態においては、作業モードは、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）、及び単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）を考慮して複数定められている。作業パラメータは、選択された作業モードに対応した「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように予め決定され、記憶装置３Ｍに記憶されている。したがって、管理装置３は、記憶装置３Ｍの記憶情報と設定（選択）された作業モードとに基づいて、「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータを決定することができる。管理装置３は、その決定した運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータに基づいて、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータの両方を変更する。本実施形態において、管理装置３は、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータを同時に変更する。

作業パラメータは、積込機械３０の性能に関するパラメータ、運搬機械１０の性能に関するパラメータ、運搬機械１０の台数に関するパラメータ、及び運搬機械１０の配車に関するパラメータを含む。これらパラメータが変更される。

運搬機械１０の作業パラメータは、坑内ＭＩにおける運搬機械１０の走行速度（車速）、加速度（減速度）、及びベッセル１１における鉱石ＭＲの積載量を含む。また、運搬機械１０の作業パラメータは、配車パラメータを含む。配車パラメータは、運搬機械１０がドローポイントＤＰ及び積込位置ＬＰを含む積込場所ＬＡに移動するまでの坑道Ｒにおける移動経路、及び運搬機械１０がオアパスＯＰに移動するまでの坑道Ｒにおける移動経路を含む。移動経路は、上述の（１）〜（９）の周回路の９パターン、及び周回方向（右回り又は左回りのいずれか一方向）を含む。また、配車パラメータは、複数のオアパスＯＰａ及びオアパスＯＰｂのうち、運搬機械１０を向かわせるオアパスの選択を含む。また、配車パラメータは、複数の積込場所ＬＡのうち、運搬機械１０を向かわせる積込場所ＬＡの選択を含む。また、配車パラメータは、１つのドリフトについて運搬機械１０が通過する回数を含む。

積込機械３０の作業パラメータは、坑内ＭＩにおける積込機械３０（走行装置３４）の走行速度（車速）、運搬機械１０に対する鉱石ＭＩの積み込み速度、及び掘削力の少なくとも一つを含む。積み込み速度は、フィーダー３１の速度（回転ローラー３３の回転速度を含む）を含む。掘削力は、貫入部材３５による貫入力、及び回転体３４の回転力を含む。また、積込機械３０の作業パラメータは、配車パラメータを含む。配車パラメータは、１本のドリフトＤＲに配置される積込機械３０の台数、複数のドローポイントＤＰのうち、積込機械３０を向かわせるドローポイントＤＰの選択、及び積込機械３０があるドローポイントＤＰから別のドローポイントＤＰに移動するまでの坑道Ｒにおける移動経路を含む。移動経路は、上述の（１）〜（９）の周回路の９パターン、及び周回方向（右回り又は左回りのいずれか一方向）を含む。

図２１は、運搬機械１０の作業パラメータの一例を説明するための図である。図２１に示すグラフにおいて、横軸は、積込場所ＬＡから排土場所ＯＰまでの運搬機械１０による鉱石ＭＲの運搬時間（時間：ｈ）を示す。縦軸は、運搬機械１０の消費電力（キロワットアワー：ｋｗｈ）を示す。

生産量最大モード（ｐ１）が選択された場合、生産量最大モード（ｐ１）における「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の走行速度、加速度（減速度）、及び積載量などの作業パラメータが決定される。その決定された作業パラメータに基づいて運搬機械１０が作業を行うことによって、図２１の点ｐ１で示すように、短い運搬時間で「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値を達成することができる。

省エネルギーモード（ｅ）が選択された場合、省エネルギーモード（ｅ）における「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の走行速度、加速度（減速度）、及び積載量などの作業パラメータが決定される。その決定された作業パラメータに基づいて運搬機械１０が作業を行うことによって、図２１の点ｅで示すように、低い消費電力で「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値を達成することができる。

生産量最大モード（ｐ１）においては、走行速度が高い値に設定され、加速度及び減速度も高い値に設定され、積載量も高い（多い）値に設定される。これにより、高い生産量が得られる。一方、走行速度、加速度、減速度、及び積載量が高まると、消費電力は大きくなる。すなわち、生産量最大モード（ｐ１）においては、高い生産量が達成されるものの、消費電力は高い値となる。

省エネルギーモード（ｅ）においては、走行速度が低い値に設定され、加速度及び減速度も低い値に設定され、積載量も低い（少ない）値に設定される。これにより、消費電力を抑制することができる。一方、走行速度、加速度、減速度、及び積載量が低くなると、生産量は低くなる。すなわち、省エネルギーモード（ｅ）においては、低い消費電力が達成されるものの、生産量は低い値となる。

図２２は、運搬機械１０の作業パラメータの一例を説明するための図である。図２２に示すグラフにおいて、横軸は、運搬機械１０による鉱石ＭＲの運搬時間（時間：ｈ）を示す。縦軸は、運搬機械１０の走行速度（時速：ｍ／ｈ）を示す。

図２２に示すラインｐ１は、生産量最大モード（ｐ１）における運搬機械１０の速度プロファイルである。図２２に示すラインｅは、省エネルギーモード（ｅ）における運搬機械１０の速度プロファイルである。速度プロファイルとは、ある時点からの経過時間に対応付けられた走行速度データをいう。

図２２に示すように、生産量最大モード（ｐ１）及び省エネルギーモード（ｅ）のそれぞれにおいて、運搬機械１０の走行速度の最大値（最高速度）は等しいものの、生産量最大モード（ｐ１）における運搬機械１０の加速度及び減速度は、省エネルギーモード（ｅ）における運搬機械１０の加速度及び減速度よりも大きい。そのため、生産量最大モード（ｐ１）においては、運搬機械１０が所定の距離を走行するのに要する時間は短くて済む。したがって、生産量は高くなる。省エネルギーモード（ｅ）における運搬機械１０の加速度及び減速度は、生産量最大モード（ｐ１）における運搬機械１０の加速度及び減速度よりも小さい。そのため、省エネルギーモード（ｅ）においては、運搬機械１０が所定の距離を走行するのに要する時間は長くなってしまうものの、消費電力は抑制される。

図２３は、運搬機械１０の作業パラメータの一例を説明するための図である。図２３に示すグラフにおいて、横軸は、運搬機械１０の車輪１２Ａ、１２Ｂのタイヤ、車輪１２Ａ、１２Ｂを回転可能に支持するベアリング、及び車輪１２Ａ、１２Ｂのタイヤと接触する坑内ＭＩの路面のそれぞれにかかる負荷を示す。縦軸は、それらタイヤ、ベアリング、及び路面の被害量を示す。被害量とは、摩耗量又は劣化の度合いを意味する。被害量が大きいほど、製品寿命が短くなった状態を意味する。

タイヤ、ベアリング、及び路面にかかる負荷は、運搬機械１０の走行速度、加速度、減速度、及び積載量に応じて変化する。走行速度、加速度、及び減速度が高いほど、タイヤ、ベアリング、及び路面にかかる負荷は大きくなる。また、積載量が多いほど、タイヤ、ベアリング、及び路面にかかる負荷は大きくなる。負荷が大きくなると、被害量が増大する。タイヤ及びベアリングの被害量が増大すると、タイヤ及びベアリングを交換する頻度が高くなり、タイヤ及びベアリングを含む運搬機械１０のメンテナンス費が高くなる。路面の被害量が大きくなると、路面を補修する頻度が高くなり、路面のメンテナンス費が高くなる。

生産量最大モード（ｐ１）が選択された場合、走行速度、加速度、減速度、及び積載量を含む運搬機械１０の作業パラメータは、高い値に設定される。これにより、生産量最大モード（ｐ１）においては、高い生産量が得られる。一方、生産量最大モード（ｐ１）においては、被害量が大きくなり、メンテナンス費は高くなる。

路面の省メンテナンス費モード（ｍ１）が選択された場合、走行速度、加速度、減速度、及び積載量を含む運搬機械１０の作業パラメータは、低い値に設定される。これにより、路面の省メンテナンス費モード（ｍ１）においては、路面の被害量が抑制され、路面のメンテナンス費が抑制される。一方、路面の省メンテナンス費モード（ｍ１）においては、生産量は低くなる。

運搬機械１０の省メンテナンス費モード（ｍ２）が選択された場合、走行速度、加速度、減速度、及び積載量を含む運搬機械１０の作業パラメータは、低い値に設定される。これにより、運搬機械１０の省メンテナンス費モード（ｍ２）においては、タイヤ及びベアリングの被害量が抑制され、運搬機械１０のメンテナンス費が抑制される。一方、運搬機械１０の省メンテナンス費モード（ｍ２）においては、生産量は低くなる。

図２４は、生産量最大モード（ｐ１）及び生産量平準モード（ｐ２）における運搬機械１０の作業パラメータの一例を示す。生産量最大モード（ｐ１）では、例えば、４つのドリフトＤＲのそれぞれにおける生産量（ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の走行速度、加速度、減速度、及び積載量）が最大になるように、作業パラメータが設定される。

生産量平準モード（ｐ２）では、例えば、４つのドリフトＤＲのそれぞれにおける生産量が最大とはならず、ドリフトＤＲにおける最大生産能力に対して余裕を持たせて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の走行速度、加速度、減速度、及び積載量などが設定される。

生産量最大モード（ｐ１）で作業しているときに、何らかの原因で、４つのドリフトＤＲのうち、１つのドリフトＤＲ（そのドリフトＤＲの積込機械３０）が稼動不可能になる可能性がある。その場合、坑内ＭＩ全体の生産量の減少量（変動量）は大きくなる。

生産量平準モード（ｐ２）で作業しているときに、４つのドリフトＤＲのうち、１つのドリフトＤＲ（そのドリフトＤＲの積込機械３０）が稼動不可能になった場合、坑内ＭＩ全体の生産量の変動量が抑制されるように、残り３つのドリフトの生産量が上昇される。上述のように、生産量平準モード（ｐ２）では、ドリフトＤＲにおける生産量は最大とはならず、最大生産能力に対して余裕を持たせて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の走行速度、加速度、減速度、及び積載量などが設定される。そのため、４つのドリフトのうち、１つのドリフトＤＲが稼動不可能となった場合、残り３つのドリフトＤＲの生産量が上昇されることによって、坑内ＭＩ全体の生産量の変動量が抑制される。

生産量が平準化されることにより、採掘の後工程（例えばクラッシャー機による粉砕工程）において、クラッシャー機の仕事量を平準化できる。平準化されていないと、最大生産能力に対応したクラッシャー機を用意する必要がある。上述のように、１つのドリフトＤＲが稼動不可能になると、最大生産能力の生産量が得られず、クラッシャー機は遊んでしまうこととなり、無駄が生じる。平準化されることにより、無駄が生じなくて済む。

配車パラメータによっても、生産量が変動する。例えば、１つのオアパスＯＰに複数の運搬機械１０が一度に到着してしまうと、渋滞を引き起こし、その結果、生産量が低下する可能性がある。また、１つの積込場所ＬＡに複数の運搬機械１０が一度に到着してしまうと、渋滞を引き起こし、その結果、生産性が低下する可能性がある。そこで、渋滞などの発生が抑制されるように、複数の運搬機械１０それぞれの移動経路が調整されたり、複数のオアパスＯＰ（ＯＰａ、ＯＰｂ）のうち、１つのオアパス（例えばオアパスＯＰａ）に複数の運搬機械１０が殺到したりしないように、複数の運搬機械１０のそれぞれが向かうオアパスＯＰの選択が実行される。また、１つの積込場所ＬＡに複数の運搬機械１０が殺到しないように、複数の運搬機械１０のそれぞれが向かう積込場所ＬＡの選択が実行される。また、周回方向（右回り又は左回り）が調整されることによっても、渋滞などの発生が抑制される。また、複数の運搬機械１０それぞれの走行速度、加速度、及び減速度が調整されることによっても、渋滞などの発生が抑制される。

また、配車パラメータによって、路面のメンテナンス費が変動する。例えば、１つのドリフトＤＲを運搬機械１０が何回も通過すると、そのドリフトＤＲの被害量が大きくなる。そのため、路面の省メンテナンス費モード（ｍ１）が選択された場合、１つのドリフトＤＲに運搬機械１０が集中して通過せず、４つのドリフトＤＲについて運搬機械１０の通過回数が平均化されるように、配車パラメータが決定される。一方、４つのドリフトＤＲについて運搬機械１０の通過回数が平均化されると、生産量が低下する可能性がある。そのため、生産量最大モード（ｐ１）が選択された場合、生産量向上のために、運搬機械１０の通過回数の平均化を考慮することなく、配車パラメータが決定される。

また、配車パラメータによって、運搬機械１０及び積込機械３０のメンテナンス費が変動する。例えば、運搬機械１０及び積込機械３０の稼動率が最大になるように配車が行われると、運搬機械１０及び積込機械３０の移動距離が長くなる。そのため、運搬機械１０及び積込機械３０の省メンテナンス費モード（ｍ２）が選択された場合、運搬機械１０及び積込機械３０の移動距離が短くなるように、配車パラメータが決定される。一方、運搬機械１０及び積込機械３０の移動距離が短くなると、生産量が低下する可能性がある。そのため、生産量最大モード（ｐ１）が選択された場合、生産量向上のために、運搬機械１０及び積込機械３０の移動距離が長くなるように、配車パラメータが決定される。

表１は、作業パラメータと、積込機械３０の作業パラメータ及び運搬機械１０の作業パラメータとの関係を示す。

本実施形態において、管理システム１は、選択された作業モード（ｐ１、ｐ２、ｅ、ｍ１、ｍ２）に基づいて、運搬機械１０の作業パラメータと積込機械３０の作業パラメータとの両方を変更する。本実施形態において、管理システム１は、運搬機械１０の作業パラメータと積込機械３０の作業パラメータとを同時に変更する。例えば、生産量最大モード（ｐ１）で作業中の坑内ＭＩについて、入力装置９を介して省エネルギーモード（ｅ）を示す入力信号が入力された場合、管理装置３は、運搬機械１０の作業パラメータである走行速度を低減すると同時に、積込機械３０の作業パラメータであるフィーダー速度を低減する。

次に、本実施形態に係る作業モードの設定及び作業パラメータの変更の手順の一例について、図２５のフローチャートを参照して説明する。

作業モードの設定のために、管理者により入力装置９が操作される。作業モードの設定は、新規設定、再設定、及び変更のための設定の少なくとも一つを含む。例えば、生産量最大モード（ｐ１）で作業中の坑内ＭＩについて、入力装置９を介して、省エネルギーモード（ｅ）を示す入力信号が処理装置３Ｃに入力される（ステップＳＰ１）。

処理装置３Ｃは、入力信号に基づいて、坑内ＭＩの作業モードを、省エネルギーモード（ｅ）に設定する（ステップＳＰ２）。

処理装置３Ｃは、省エネルギーモード（ｅ）に対応して事前に決定されている「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、運搬機械１０の作業パラメータ及び積込機械３０の作業パラメータを決定する（ステップＳＰ３）。

管理装置３は、処理装置３Ｃで決定された作業パラメータを、無線通信装置４を介して、坑内ＭＩの複数の積込機械３０及び複数の運搬機械１０のそれぞれに一斉送信する（ステップＳＰ４）。

積込機械３０の制御装置７５（図１７等参照）は、送信された作業パラメータを受信する。制御装置７５は、受信前に使用していた作業パラメータを、受信した新規の作業パラメータに変更する。制御装置７５は、その変更された新規の作業パラメータで積込機械３０を制御する（ステップＳＰ５）。例えば、新規の作業パラメータの受信前においては第１のフィーダー速度で駆動していたフィーダー３１が、省エネルギーのために、第１のフィーダー速度よりも遅い第２のフィーダー速度に変更される。

同様に、運搬機械１０の制御装置７０（図１２等参照）は、送信された作業パラメータを受信する。制御装置７０は、受信前に使用していた作業パラメータを、受信した新規の作業パラメータに変更する。制御装置７０は、その変更された新規の作業パラメータで運搬機械１０を制御する。例えば、新規の作業パラメータの受信前においては第１の走行速度で駆動していた運搬機械１０は、省エネルギーのために、第１の走行速度よりも遅い第２の走行速度に変更される。

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の作業モードを事前に用意しておき、管理者の要望に応じて作業モードが選択できるようにしたので、その要望に応じて、鉱山において様々な指標を優先した生産体制で円滑に作業を行うことができる。例えば、管理者の要望に応じて、生産量を抑えるかわりに、費用(エネルギー消費量やメンテナンスコスト)を低減するモードを設定することができる。

上述のように、本実施形態において、管理システム１は、積込機械３０に鉱石ＭＲの掘削及び積込のみを行わせ、運搬機械１０に鉱石ＭＲの運搬のみを行わせるようにして、両者の機能を分離している。このため、積込機械３０は掘削作業及び搬送作業に専念でき、運搬機械１０は運搬作業に専念できる。すなわち、積込機械３０は鉱石ＭＲを運搬する機能を有していなくてもよく、運搬機械１０は鉱石ＭＲの掘削及び搬送する機能を有していなくてもよい。積込機械３０は、掘削及び搬送の機能に特化でき、運搬機械１０は鉱石ＭＲの運搬の機能に特化できるので、それぞれの機能を最大限発揮させることができる。結果として、鉱山の管理システム１は、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。

それら機能が分離されている運搬機械１０及び積込機械３０について、作業モードを設定する場合、運搬機械１０の作業パラメータと積込機械３０の作業パラメータとの両方を変更するようにしたので、生産性が急激に低下してしまう事態が回避される。また、運搬機械１０及び積込機械３０は、管理者の要望に応じた作業モードに基づいて適切に作業することができる。

また、本実施形態においては、作業モードは、鉱石ＭＲの単位重量当たりの採掘コスト（＄／ｔ）、及び単位時間当たりの鉱石ＭＲの採掘量（ｔ／ｈ）を考慮して複数定められている。作業パラメータは、選択された作業モードに対応した「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように予め決定され、記憶装置３Ｍに記憶されている。したがって、管理装置３は、選択された作業モード及び記憶装置３Ｍの記憶情報に基づいて、選択された作業モードに対応した「＄／ｔ」の目標値及び「ｔ／ｈ」の目標値が達成されるように、適切な作業パラメータを決定することができる。

また、本実施形態においては、作業パラメータとして、生産性重視モード及び省エネルギーモードといった、専ら運搬機械１０及び積込機械３０に関わる作業モードと、省メンテナンスモードといった、路面（インフラ）にも関わる作業モードとが用意される。これにより、鉱山全体のコストを抑制しつつ、高い生産性を得ることができる。

なお、上述の実施形態においては、作業モードの設定において、運搬機械１０の作業パラメータと積込機械３０の作業パラメータとが同時に変更されることとした。運搬機械１０の作業パラメータと積込機械３０の作業パラメータとは同時に変更されなくてもよい。例えば、運搬機械１０の作業パラメータが変更された後、積込機械３０の作業パラメータが変更されてもよい。例えば、積込機械３０が積荷の積込作業を行っているときに、積込機械３０の作業パラメータが変更されてしまうと、積込作業の効率が低下する可能性がある。そのため、積込機械３０が積荷の積込作業を行っているときに、作業パラメータの設定のために入力装置９が操作された場合、管理装置３は、運搬機械１０の作業パラメータを変更し、積込機械３０の積込作業が完了した後、積込機械３０の作業パラメータを変更してもよい。

また、管理装置３から、運搬機械１０及び積込機械３０のそれぞれに、作業パラメータを変更するための指令信号が同時に送信された場合、運搬機械１０の制御装置７０及び積込機械３０の制御装置７５は、同時に作業パラメータを変更してもよいし、異なるタイミングで作業パラメータを変更してもよい。例えば、積込機械３０が積荷の積込作業を行っているときに、管理装置３から積込機械３０に作業パラメータを変更するための指令信号が送信された場合、積込機械３０の制御装置７５は、指令信号を受信した後、直ちに作業パラメータを変更してもよいし、指令信号を受信して積込作業が終了した後、作業パラメータを変更してもよい。管理装置３から運搬機械１０に作業パラメータを変更するための指令信号が送信された場合、運搬機械１０の制御装置７０は、指令信号を受信した後、直ちに作業パラメータを変更してもよいし、指令信号を受信してから所定時間が経過した後、作業パラメータを変更してもよい。

なお、上述の実施形態においては、積込機械３０の掘削装置として回転ローラー３３が使用される例について説明した。積込機械３０は、刃先を有するバケットを用いて掘削を行ってもよいし、積込を行ってもよい。

なお、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 管理システム
３ 管理装置
３Ｃ 処理装置
３Ｍ 記憶装置
５ 給電ケーブル
１０ 運搬機械
１０Ｂ 車体
１１ ベッセル
１２Ａ、１２Ｂ 車輪
１４ 蓄電器
２４ 駆動制御装置
３０ 積込機械
３０Ｂ 車体
３１ フィーダー
３２ 支持機構
３３ 回転ローラー
３４ 走行装置
３５ 貫入部材
３６ 回転体
４０、４１ 情報収集装置
４８ 駆動制御装置
７０、７５ 制御装置
７１、７６ 処理装置
７２、７７ 記憶装置
８０ 切替機構
９０ 蓄電器保持装置
ＣＲ クロスカット（第２坑道）
ＣＤ、ＣＤａ、ＣＤｂ 周回路
ＤＰ、ＤＰａ、ＤＰｂ、ＤＰｃ、ＤＰｅ ドローポイント（採掘場所）
ＤＲ、ＤＲａ、ＤＲｂ、ＤＲｃ、ＤＲｄ、ＤＲｅ、ＤＲｆ ドリフト（第１坑道）
ＥＸ 蓄電器交換装置
ＯＰ、ＯＰａ、ＯＰｂ オアパス（排土場所）
ＲＭ 地山
ＴＲ、ＴＲａ、ＴＲｂ 外周路（第３坑道）

Claims (4)

1. 鉱山の坑内の採掘場所から排土場所まで鉱石を積載して走行する運搬機械と、
   前記採掘場所で前記鉱石を採掘して前記運搬機械に積み込む積込機械と、
   入力信号に基づいて前記坑内の作業モードを設定して、前記運搬機械の作業パラメータ及び前記積込機械の作業パラメータを変更する管理装置と、を備え、
   前記作業モードは、前記鉱石の単位重量当たりの採掘コスト、及び単位時間当たりの前記鉱石の採掘量を考慮して複数定められ、
   前記管理装置は、前記入力信号に基づいて、複数の前記作業モードから１つの作業モードを設定する、
   鉱山の管理システム。
2. 前記作業モードは、単位時間当たりの前記鉱石の生産量を優先する生産量重視モードと、前記運搬機械及び前記積込機械のエネルギー消費量の抑制を優先する省エネルギーモードと、前記坑内の路面、前記積込機械、及び前記運搬機械のメンテナンス費用の抑制を優先する省メンテナンス費モードと、を含む請求項１に記載の鉱山の管理システム。
3. 前記運搬機械の作業パラメータは、前記坑内における前記運搬機械の走行速度、加速度、前記鉱石の積載量、積込場所又は前記排土場所に移動するまでの移動経路、及び複数の積込場所及び排土場所のうち前記運搬機械が向かう積込場所及び排土場所の選択の少なくとも一つを含む請求項１又は請求項２に記載の鉱山の管理システム。
4. 前記積込機械の作業パラメータは、前記坑内における前記積込機械の走行速度、前記運搬機械に対する前記鉱石の積み込み速度、及び掘削力の少なくとも一つを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鉱山の管理システム。

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