WO2022014530A1 - 無線起爆システム及び無線起爆システム用中継装置及び無線起爆システムを用いた無線起爆方法 - Google Patents

無線起爆システム及び無線起爆システム用中継装置及び無線起爆システムを用いた無線起爆方法 Download PDF

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WO2022014530A1
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detonator
relay device
frequency
radio signal
antenna
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亘紀 内田
直斗 柳
俊幸 小倉
晃一 島崎
一仁 渡邉
貴文 菰田
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日油株式会社
双葉電子工業株式会社
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    • F42D1/045Arrangements for electric ignition
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    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • E21D9/006Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
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    • F42B3/10Initiators therefor
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    • F42DBLASTING
    • F42D1/00Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor

Definitions

  • One form of this disclosure relates to a wireless detonation system used at excavation sites such as tunnels, crushing sites such as rocks, and crushing sites of structures such as buildings.
  • the present embodiment relates to a relay device for wireless detonation used in the wireless detonation system and a wireless detonation method using the wireless detonation system.
  • the wireless detonator system used for blasting work at tunnel excavation sites, etc. has a wireless detonator detonator and a blasting operation device.
  • the radio detonator detonator is loaded together with the explosive into a plurality of charge holes drilled in the excavation direction on the face surface to be blasted.
  • the charge hole has, for example, a diameter of several cm and a depth of about several m.
  • the blasting operation device is installed at a remote location away from the face surface.
  • the radio detonator and the blasting control device each have a transmit / receive antenna.
  • the radio detonation system of Japanese Patent No. 5630390 has a blasting operation device side antenna installed near the face surface.
  • the blasting operation device side antenna is installed, for example, at a position about 1 m away from the face surface in a loop shape having a size surrounding a plurality of charge holes on the blasting surface.
  • the antenna on the blasting operation device side wirelessly transmits a control signal including operating energy and an explosion signal to the wireless detonator detonator.
  • the explosive side antenna receives operating energy and control signals from the blasting control device.
  • the operating energy is stored in the power storage element of the wireless detonator detonator.
  • the wireless detonator detonator transmits a response signal including its own operating state based on the control signal via an antenna on the explosive side by radio waves.
  • the blasting operation device receives the radio wave via the antenna. From the response signal, the blasting operation device recognizes that the charging of the wireless detonator detonator is completed. After that, the blasting operation device sends a detonation signal to the radio detonator detonator, and the radio detonator detonator detonates the explosive.
  • the blasting operation device side antenna transmits operating energy from the outside of the face surface to the explosive side antenna in the charge hole.
  • a large blasting operation device side antenna is installed near the blasting surface.
  • the radio detonation system of Japanese Patent No. 6612769 installs a large blasting operation device side antenna at the ignition location. Therefore, it was troublesome to install a large antenna on the blasting operation device side. In addition, there are restrictions on the place where the antenna on the blasting operation device side can be installed, and workability may not be good.
  • the blasting operation device side antenna transmits operating energy and control signals to the explosive side antenna via the bedrock.
  • the blasting operation device-side antennas of Japanese Patent No. 5630390, Japanese Patent No. 4309001, and Japanese Patent No. 6612769 are easy to pass through the bedrock, for example, at a low frequency of 1 k to 500 kHz and with a relatively large power (for example, exceeding several watts). Sends operating energy and control signals. Therefore, it may be necessary to take measures such as electromagnetic wave shielding so that electromagnetic waves do not leak to the outside of the tunnel.
  • the wireless detonator system has a blasting operation device, a detonator detonator, and a relay device.
  • the blasting operation device is installed away from the blasting target and transmits a first downlink radio signal of the first frequency.
  • the detonator detonator comprises an explosive-side receiving antenna that is loaded into the charge hole to be blasted and receives a second downlink radio signal of a second frequency lower than the first frequency.
  • the relay device includes a first receiving antenna that receives the first downlink radio signal, a relay processor that receives and processes the first downlink radio signal and transmits the second downlink radio signal of the second frequency, and a second downlink radio.
  • a second transmitting antenna for transmitting a signal is provided. The second transmitting antenna is loaded into the insertion hole to be blasted along with the charge hole.
  • the relay device and the detonator detonator communicate wirelessly at the second frequency, which is a relatively low frequency.
  • the relay device and the detonator detonator wirelessly communicate with each other at a low frequency that passes through the bedrock that constitutes the blasting target. Since both the relay device and the detonator detonator are installed in the holes formed in the blasting target, they are located close to each other. Therefore, for example, the relay device and the detonator can communicate with each other with a radio signal having a small power of several watts or less.
  • the relay device and the blasting operation device wirelessly communicate with each other by the first frequency, which is a high frequency. Therefore, it is possible to prevent the signal from leaking to the periphery such as outside the tunnel that is the target of blasting.
  • the detonator detonator has an explosive side transmitting antenna that transmits a second upstream radio signal of the second frequency.
  • the relay device includes a second receiving antenna that receives the second uplink radio signal, a relay processor that receives and processes the second uplink radio signal and transmits the first uplink radio signal of the first frequency, and the first uplink radio. It has a first transmitting antenna that transmits a signal.
  • the blasting operation device receives the first uplink radio signal. Therefore, the above-mentioned effect can be obtained not only in the downstream radio signal transmitted from the blasting operation device to the detonator detonator via the relay device, but also in the reverse upstream radio signal.
  • the explosive side receiving antenna and the explosive side transmitting antenna are common antennas.
  • the first receiving antenna and the first transmitting antenna are common antennas.
  • the second receiving antenna and the second transmitting antenna are common antennas. Therefore, the number of parts in the entire system can be reduced.
  • the relay device has a housing in which a part or all of the insertion hole is inserted.
  • the first receiving antenna, the second transmitting antenna, and the relay processor are integrally provided in the housing.
  • the repeater has a plurality of housings that are inserted into the insertion holes.
  • a first receiving antenna is provided in any of the plurality of housings.
  • a second transmitting antenna is provided in one of the plurality of housings.
  • a relay processor is provided in one of a plurality of housings. Therefore, the relay device is supported by the blasting target via the housing. Therefore, the relay device is easily inserted into and supported by the blasting target.
  • the housing has a back end that is installed behind the insertion hole.
  • a second transmitting antenna is provided at the rear end.
  • a first receiving antenna is provided at the front end of the housing on the opposite side of the back end. Therefore, the second transmitting antenna is located near the detonator detonator loaded in the back side of the charge hole. Therefore, the relay device and the detonator detonator can communicate with each other with a signal with a smaller electric power.
  • the first receiving antenna is located near the opening of the insertion hole. Therefore, the first receiving antenna can communicate with the blasting operation device by a wireless signal without being relatively disturbed by the rock mass or the like constituting the blasting target.
  • the front end of the housing is installed together with the first receiving antenna so as to protrude from the blasting target from the insertion hole. Therefore, the relay device and the blasting operation device can communicate with each other by wireless signals without being obstructed by the bedrock or the like constituting the blasting target. Further, the first receiving antenna protrudes from the blasting target by using the housing held by the blasting target. Therefore, the first receiving antenna is supported by the blasting target with a simple structure.
  • the second frequency is 1 kHz to 500 kHz transmitted through the bedrock.
  • the first frequency is 1 MHz to 10 GHz. Therefore, the relay device and the detonator detonator can preferably communicate wirelessly in the bedrock. Further, the frequency bands of the first frequency and the second frequency are separated. Therefore, interference between the signal of the first frequency and the signal of the second frequency is suppressed, and erroneous communication can be suppressed.
  • the present disclosure has a detonator loading unit that loads the detonator detonator into the charging hole.
  • the detonator loading unit has a loading unit side communication device capable of communicating with a radio signal of the second frequency to the explosive side receiving antenna of the detonator detonator before being loaded into the charge hole. Therefore, the process of communicating the detonator tube and the communication device on the loading unit side and the process of loading the detonator tube into the charging hole can be efficiently performed in a series of flows. Further, the explosive side receiving antenna received from the loading unit side communication device and the explosive side receiving antenna received from the relay device can be shared. Therefore, the number of parts of the detonator can be reduced.
  • the detonator detonator has a power receiving coil that receives operating energy and a capacitor that stores operating energy.
  • the detonator loading unit has a feeding coil that supplies operating energy to the power receiving coil of the detonator detonator before it is loaded into the charging hole. Therefore, the capacitor of the detonator detonator can maintain the state in which the operating energy is not stored or is small until immediately before the detonator detonator is loaded into the charging hole. Therefore, when transporting the detonator detonator to the blasting target, it can be transported in a stable state without detonating energy.
  • power is supplied to the detonator detonator immediately before loading into the charge hole. Therefore, a capacitor having a relatively small capacity can be used. Thus, the cost of the detonator detonator can be reduced. In addition, the work can be done efficiently because the power supply time can be shortened.
  • the relay device has a power receiving coil that receives operating energy from the feeding coil of the detonator loading unit, and a capacitor that stores operating energy. Therefore, the relay device can also be fed by using the feeding coil that feeds the detonator detonator. Therefore, the number of parts in the entire system can be reduced. Further, immediately before inserting the relay device into the insertion hole, the capacitor of the relay device is charged with electricity. Therefore, the storage capacity of the capacitor can be reduced to the minimum amount required for communication.
  • a detonator loading unit is provided in the explosive delivery unit that delivers the explosive to be loaded in the charge hole. Therefore, the step of loading the detonator detonator into the charge hole and the step of loading the explosive to the front side of the detonator detonator of the charge hole can be efficiently performed in a series of flows.
  • the relay device for a wireless detonation system has a first receiving antenna, a relay processor, and a second transmitting antenna.
  • the first receiving antenna receives the first downlink radio signal of the first frequency from the blasting operation device installed away from the blasting target.
  • the relay processor receives and processes the first downlink radio signal, and transmits and processes the second downlink radio signal having a second frequency lower than the first frequency.
  • the second transmitting antenna transmits the second downlink radio signal to the receiving antenna on the explosive side of the detonator detonator loaded in the charge hole to be blasted.
  • the first receiving antenna, the relay processor, and the second transmitting antenna are mounted on the housing. The housing is loaded into the insertion hole to be blasted alongside the charge hole.
  • the relay device and the detonator detonator communicate wirelessly at the second frequency, which is a relatively low frequency.
  • the relay device and the detonator detonator wirelessly communicate with each other at a low frequency that passes through the bedrock that constitutes the blasting target. Since both the relay device and the detonator detonator are installed in the holes formed in the blasting target, they are located close to each other. Therefore, for example, the relay device and the detonator can communicate with each other with a radio signal having a small power of 10 W or less.
  • the relay device and the blasting operation device wirelessly communicate with each other by the first frequency, which is a high frequency. Therefore, it is possible to prevent the signal from leaking to the periphery such as outside the tunnel that is the target of blasting.
  • the relay device for a wireless detonation system has a second receiving antenna, a relay processing machine, and a first transmitting antenna.
  • the second receiving antenna receives the second uplink radio signal of the second frequency transmitted from the detonator detonator.
  • the relay processing machine receives and processes the second uplink radio signal, and transmits and processes the first uplink radio signal of the first frequency.
  • the first transmitting antenna transmits the first uplink radio signal.
  • the second receiving antenna, the relay processor, and the first transmitting antenna are mounted on the housing. Therefore, the above-mentioned effect can be obtained not only in the downstream radio signal transmitted from the blasting operation device to the detonator detonator via the relay device, but also in the reverse upstream radio signal.
  • the first receiving antenna and the first transmitting antenna are common antennas.
  • the second receiving antenna and the second transmitting antenna are common antennas. Therefore, the number of parts in the entire system can be reduced.
  • a second transmitting antenna is provided at the rear end of the housing installed at the back of the insertion hole.
  • a first receiving antenna is provided at the front end of the housing on the opposite side of the back end. Therefore, the second transmitting antenna is located near the detonator detonator loaded in the back side of the charge hole. Therefore, the relay device and the detonator detonator can communicate with each other with a signal with a smaller electric power.
  • the first receiving antenna is located near the opening of the insertion hole. Therefore, the first receiving antenna can communicate with the blasting operation device by a wireless signal without being relatively disturbed by the rock mass or the like constituting the blasting target.
  • the front end of the housing is installed together with the first receiving antenna so as to protrude from the blasting target from the insertion hole. Therefore, the relay device and the blasting operation device can communicate with each other by wireless signals without being obstructed by the bedrock or the like constituting the blasting target. Further, the first receiving antenna protrudes from the blasting target by using the housing held by the blasting target. Therefore, the first receiving antenna is supported by the blasting target with a simple structure.
  • the second frequency is 1 kHz to 500 kHz transmitted through the bedrock
  • the first frequency is 1 MHz to 10 GHz. Therefore, the relay device and the detonator detonator can preferably communicate wirelessly in the bedrock. Further, the frequency bands of the first frequency and the second frequency are separated. Therefore, interference between the signal of the first frequency and the signal of the second frequency is suppressed, and erroneous communication can be suppressed.
  • the blasting operation device is installed at a position away from the blasting target.
  • a relay device is installed in the insertion hole to be blasted.
  • the first antenna of the blasting operation device and the relay device communicate with each other by a radio signal of 1 MHz to 10 GHz, which is the first frequency.
  • An exploding detonator is installed in the charge hole to be blasted.
  • the detonator detonator and the second antenna of the relay device communicate with each other by a radio signal of 1 kHz to 500 kHz, which is the second frequency.
  • the relay processor of the relay device receives and processes the signal of the first frequency, and processes the transmission of the signal of the second frequency. Further, the relay processor of the relay device receives and processes the signal of the second frequency, and also processes the transmission of the signal of the first frequency.
  • the relay device and the detonator detonator communicate with each other by a radio signal of 1 kHz to 500 kHz that passes through, for example, the bedrock that constitutes the blasting target. Since both the relay device and the detonator detonator are installed in the holes formed in the blasting target, they are located close to each other. Therefore, for example, the relay device and the detonator can communicate with each other with a radio signal having a small power of 10 W or less. On the other hand, the relay device and the blasting operation device communicate with each other by a relatively high radio signal of 1 MHz to 10 GHz. Therefore, it is possible to prevent the signal from leaking to the periphery such as outside the tunnel that is the target of blasting.
  • the blasting operation device transmits the first downlink radio signal of the first frequency to the relay device.
  • the relay processor of the relay device receives and processes the first downlink radio signal, and transmits and processes the second downlink radio signal of the second frequency.
  • the relay device transmits the second downlink radio signal to the detonator detonator. Therefore, it is possible to prevent the downlink radio signal of the first frequency transmitted from the blasting operation device to the relay device from leaking to the periphery such as outside the tunnel to be blasted.
  • the downlink radio signal of the second frequency transmitted from the relay device to the detonator detonator passes through the bedrock or the like constituting the blasting target. Therefore, a downlink radio signal can be suitably transmitted from the blasting operation device to the detonator detonator via the relay device.
  • the detonator detonator transmits the second upstream radio signal of the second frequency to the relay device.
  • the relay processor of the relay device receives and processes the second uplink radio signal, and transmits and processes the first uplink radio signal of the first frequency.
  • the relay device transmits the first uplink radio signal to the blasting operation device. Therefore, the above-mentioned effect can be obtained not only in the downstream radio signal transmitted from the blasting operation device to the detonator detonator via the relay device, but also in the reverse upstream radio signal.
  • the detonator loading unit wirelessly supplies power to the detonator detonator and the relay device in the vicinity of the blasting target.
  • the detonator loading unit stores the detonator detonator and loads it into the charge hole to be blasted.
  • the relay device in which the detonator loading unit is stored is loaded into the insertion hole to be blasted. Therefore, the step of charging the detonator tube and loading it into the charging hole, or the step of charging the relay device and loading it into the insertion hole can be efficiently performed in a series of flows in the vicinity of the blasting target. Further, power is supplied to the detonator detonator immediately before loading into the charge hole or the relay device immediately before loading into the insertion hole. Therefore, a storage circuit such as a capacitor having a relatively small capacity can be used. Thus, the cost of the detonator detonator and the relay device can be reduced.
  • the radio detonation system 1 is used to explode explosives to excavate or crush structures such as tunnels, seabeds, rocks, and buildings.
  • the tunnel 70 has a face surface 71 at the back.
  • a plurality of charge holes 72 are drilled in the face surface 71 at predetermined intervals in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the charge hole 72 extends in the depth direction of the tunnel 70.
  • each charge hole 72 is loaded with a detonator detonator 10 and a plurality of explosives 2.
  • the entrance of the charge hole 72 in front of the explosive 2 is sealed with a sealing member 73 such as clay.
  • one or a plurality of insertion holes 74 for installing the relay device 30 are drilled in the face surface 71.
  • the insertion holes 74 are located at predetermined intervals in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the plurality of charge holes 72 into which the explosive 2 is loaded.
  • the insertion hole 74 extends in the depth direction of the tunnel 70 substantially parallel to the plurality of charge holes 72.
  • the relay device 30 is inserted into the insertion hole 74.
  • a part of the housing 31 of the relay device 30 protrudes from the entrance of the insertion hole 74.
  • the relay device 30 wirelessly communicates with each of the plurality of detonators 10 in the charge hole 72.
  • the radio detonation system 1 has a blasting operation device 40 installed in the cave bed of the tunnel 70 or outside the tunnel 70.
  • the blasting operation device 40 is arranged at a position separated from the face surface 71 by a distance L1.
  • the distance L1 is set to, for example, 100 m to 1000 m.
  • the blasting operation device 40 has a transmission / reception antenna 47 and can communicate with the relay device 30 wirelessly. Therefore, the blasting operation device 40 can wirelessly communicate with each of the plurality of detonators 10 in the charge hole 72 via the relay device 30.
  • the detonator detonator 10 and the explosive 2 are loaded into each charge hole 72 by using the detonator loading unit 51.
  • the detonator loading unit 51 is provided in, for example, a vehicle-type explosive delivery unit 50.
  • the detonator loading unit 51 is equipped with a power supply device 52 for charging the detonator detonator 10.
  • the power feeding device 52 supplies power to the detonator tube 10 immediately before loading the detonator tube 10 into the charging hole 72.
  • the power feeding device 52 may be a handy type that is provided separately from the detonator loading unit 51 and can be carried.
  • the detonator detonator 10 will be described in detail according to FIGS. 4 and 5.
  • the detonator detonator 10 has a substantially cylindrical detonator body 11.
  • a power receiving coil 12 is wound in an annular shape around the substantially central portion of the outer peripheral surface of the detonator body 11.
  • the number of turns of the power receiving coil 12 is one or more turns, for example, ten or more turns.
  • the power receiving coil 12 generates a current having a specific frequency and amplitude when exposed to an electromagnetic field.
  • the electric current is used as electric power for controlling and detonating the detonator detonator 10.
  • the power receiving coil 12 also serves as a transmitting / receiving antenna for transmitting / receiving various signals having a specific frequency.
  • the power receiving coil 12 transmits various signals by flowing a current having a specific frequency and amplitude.
  • the power receiving coil 12 receives various signals having a specific frequency and amplitude when exposed to a specific electromagnetic field.
  • the frequency of the electromagnetic wave is, for example, 1 k to 500 kHz, preferably 10 k or more, for example, 200 kHz so that the permeability in the soil or the bedrock is good.
  • the detonator detonator 10 has a detonator ignition portion 13 projecting from one end surface of the detonator main body 11.
  • the detonator ignition unit 13 extends along the longitudinal direction of the detonator body 11.
  • the detonator ignition unit 13 is inserted into the parent die 2a, which is one of the explosives 2.
  • the detonator detonator 10 has a tuning circuit 22 electrically connected to the power receiving coil 12, a rectifying element 23, and a storage circuit 25.
  • the tuning circuit 22 tunes to the reception frequency of the current generated when the power receiving coil 12 receives electric power.
  • the rectifying element 23 rectifies the current input from the tuning circuit 22 into a direct current.
  • the power storage circuit 25 is, for example, a capacitor or the like, and stores the electric power rectified by the rectifying element 23.
  • the power storage circuit 25 stores electric power for operating each electronic component of the detonator detonator 10 and electric power for igniting the detonator ignition unit 13.
  • the detonator detonator 10 has a detonator modem 24 for using the power receiving coil 12 as an antenna.
  • the detonator modem 24 has a receiving circuit (demodulation circuit) 24a and a transmitting circuit (modulation circuit) 24b.
  • the receiving circuit 24a and the transmitting circuit 24b are connected to the power receiving coil 12 and the control circuit (CPU) 21, respectively.
  • a current is generated when the power receiving coil 12 receives a signal.
  • the receiving circuit 24a converts (demodulates) an analog signal based on this change in current into a digital signal.
  • the transmission circuit 24b converts (modulates) the digital signal transmitted from the control circuit 21 into an analog signal.
  • the detonator detonator 10 has a memory 26 connected to the control circuit 21.
  • the ID number (serial number) unique to the detonator detonator 10 and the algorithm are recorded in advance in the memory 26.
  • the detonation delay time is recorded based on a signal for setting the detonation delay time demodulated by the receiving circuit 24a.
  • the detonator detonator 10 has a detonator switch 27 and a resistance measurement circuit 28 connected to the control circuit 21.
  • the detonator switch 27 switches between a connected state in which the power storage circuit 25 and the detonator ignition unit 13 are electrically connected and a disconnected state.
  • the detonator switch 27 shuts off the power storage circuit 25 and the detonator ignition unit 13.
  • the detonator switch 27 connects the power storage circuit 25 and the detonator ignition unit 13 when an on signal is output from the control circuit 21.
  • the resistance measuring circuit 28 measures the electric resistance of the detonator ignition unit 13 based on the output from the control circuit 21 in order to determine whether the detonator ignition unit 13 is normal or not.
  • the relay device 30 has a cylindrical housing 31.
  • the housing 31 has a front end 31a at one end and a back end 31b at the other end.
  • the front end 31a is arranged at a position protruding from the entrance of the insertion hole 74.
  • the back end 31b is arranged on the back side far from the entrance of the insertion hole 74.
  • the relay device 30 has a first transmission / reception antenna 35 at the front end 31a.
  • the relay device 30 has a second transmission / reception antenna 37 at the rear end 31b.
  • the relay device 30 has a control circuit (CPU) 32, and the control circuit 32 includes a relay processor that receives and processes an input signal and transmits a signal of a different frequency.
  • the relay processing machine receives and processes, for example, a signal of 1M to 10GHz and transmits a signal of 1k to 500kHz.
  • the relay processor receives and processes, for example, a signal of 1 k to 500 kHz, and transmits a signal of 1 M to 10 GHz.
  • the relay device 30 has a power supply 33 for supplying electric power to the control circuit 32 and a memory 34.
  • the control circuit 32 records information in the memory 34 based on a command, reads data stored in the memory 34, or calculates based on an algorithm stored in the memory 34.
  • the relay device 30 has a first modem 36 and a second modem 38.
  • the first modem 36 has a first antenna side receiving circuit 36a and a first antenna side transmitting circuit 36b.
  • the first antenna side receiving circuit 36a and the first antenna side transmitting circuit 36b are connected to the first transmitting / receiving antenna 35 and the control circuit 32, respectively.
  • the first antenna side receiving circuit 36a demodulates the analog signal received by the first transmitting / receiving antenna 35 into a digital signal.
  • the first antenna side transmission circuit 36b modulates the digital signal transmitted from the control circuit 32 into an analog signal.
  • the first transmission / reception antenna 35 transmits / / receives radio waves of, for example, 1 M to 10 GHz, which are difficult to penetrate in the soil or rock, and preferably transmits / / receives radio waves of 100 MHz or higher, for example, 920 MHz.
  • the second modem 38 has a second antenna side receiving circuit 38a and a second antenna side transmitting circuit 38b.
  • the second antenna side receiving circuit 38a and the second antenna side transmitting circuit 38b are connected to the second transmitting / receiving antenna 37 and the control circuit 32, respectively.
  • the second antenna side receiving circuit 38a demodulates the analog signal received by the second transmitting / receiving antenna 37 into a digital signal.
  • the first antenna side transmission circuit 36b modulates the digital signal transmitted from the control circuit 32 into an analog signal.
  • the second transmitting / receiving antenna 37 transmits / / receives, for example, a radio wave of 1 k to 500 kHz, which has good transparency in the soil or rock, and preferably transmits / / receives a radio wave of, for example, 200 kHz.
  • the blasting operation device 40 has a control circuit (CPU) 43, an input unit 41, and a display unit 42.
  • the control circuit 43 outputs an electric signal to each electric component based on the input of the electric signal from each electric component of the blasting operation device 40.
  • the input unit 41 includes, for example, a keyboard, a switch, a touch panel, and the like.
  • the display unit 42 includes, for example, a display, a lamp for turning on / off, and the like. The operator operates the input unit 41 while checking the information displayed on the display unit 42.
  • the input unit 41 and the display unit 42 are electrically connected to the control circuit 43, respectively.
  • the blasting operation device 40 has a power supply 44 for supplying electric power to the control circuit 43 and a memory 45.
  • the control circuit 43 records information such as the ID number of the detonator detonator 10 in the memory 45 based on the command, reads the data stored in the memory 45, or calculates based on the algorithm stored in the memory 45.
  • the blasting operation device 40 has a transmission / reception antenna 47 and an operation machine modem 46.
  • the operating modem 46 has a receiving circuit 46a and a transmitting circuit 46b.
  • the receiving circuit 46a and the transmitting circuit 46b are connected to the transmitting / receiving antenna 47 and the control circuit 43, respectively.
  • the receiving circuit 46a demodulates the analog signal received by the transmitting / receiving antenna 47 into a digital signal.
  • the transmission circuit 46b modulates the digital signal transmitted from the control circuit 43 into an analog signal.
  • the transmit / receive antenna 47 transmits / / receives radio waves of, for example, 1 M to 10 GHz.
  • the wireless detonation system 1 has an explosive detonator 10 and an explosive delivery unit 50 that delivers explosives 2 in each charge hole 72.
  • the explosive delivery unit 50 has a boom 50b mounted on the vehicle 50a.
  • the boom 50b is supported by the vehicle 50a so that it can be expanded and contracted or tilted.
  • a detonator loading unit 51 is provided at the end of the boom 50b.
  • the detonator loading unit 51 moves into the charging hole 72 by expanding / contracting or tilting the boom 50b.
  • the detonator loading unit 51 holds the detonator detonator 10 or releases the detonator detonator 10.
  • the detonator detonator 10 is loaded into the charging hole 72.
  • the detonator loading unit 51 has a power supply device 52 that supplies operating energy to the power receiving coil 12 of the detonator detonator 10 before being loaded into the charging hole 72.
  • the power feeding device 52 has a cylindrical body 52a that is tubular and has openings on both sides.
  • the cylinder body 52a has a feeding coil (antenna) 53 wound in an annular shape.
  • the feeding coil 53 is wound along the outer peripheral surface of the cylinder body 52a.
  • the number of turns of the feeding coil 53 is one or more turns, for example, ten or more turns.
  • the opening 52b of the cylinder body 52a has an inner diameter larger than the outer diameter of the power receiving coil 12 wound around the outer peripheral surface of the detonator body 11.
  • the feeding coil 53 transmits a specific electromagnetic wave by generating an electric field or a magnetic field around the feeding coil 53 when a current having a specific frequency, amplitude, and wavelength flows.
  • the feeding coil 53 receives various signals having a specific frequency and amplitude when exposed to a specific electromagnetic field.
  • the feeding coil 53 communicates with the power receiving coil 12 at, for example, 1 k to 500 kHz, preferably 200 kHz, for example.
  • the detonator loading unit 51 has a loading unit side communication device 55 that can communicate with the power receiving coil 12 of the detonator detonator 10 before being loaded into the charge hole 72.
  • the loading unit side communication device 55 includes a control circuit (CPU) 58, an input unit 56, and a display unit 57.
  • the control circuit 58 outputs an electric signal to each electric component based on the input of the electric signal from each electric component of the loading unit side communication device 55.
  • the input unit 56 includes, for example, a keyboard, a switch, a touch panel, and the like.
  • the display unit 57 includes, for example, a display, a lamp for turning on / off, and the like. The operator operates the input unit 56 while checking the information displayed on the display unit 57.
  • the input unit 56 and the display unit 57 are electrically connected to the control circuit 58, respectively.
  • the loading unit side communication device 55 has a power supply 59 that supplies electric power to the control circuit 58, a memory 60, and a power supply circuit 61.
  • the control circuit 58 records information such as the ID number of the detonator detonator 10 in the memory 60 based on the command, reads out the stored data in the memory 60, or calculates based on the algorithm stored in the memory 60.
  • the power supply circuit 61 is electrically connected to the power supply 59 and the power supply coil 53.
  • the control circuit 58 outputs a current from the power supply 59 to the power supply coil 53 via the power supply circuit 61 based on the command.
  • the loading unit side communication device 55 has a loading unit modem 62 connected to the feeding coil 53 and the control circuit 58.
  • the loading unit modem 62 has a receiving circuit 62a and a transmitting circuit 62b.
  • the receiving circuit 62a and the transmitting circuit 62b are connected to the feeding coil 53 and the control circuit 58, respectively.
  • the receiving circuit 62a demodulates the analog signal received by the feeding coil 53 into a digital signal.
  • the transmission circuit 62b modulates the digital signal transmitted from the control circuit 58 into an analog signal.
  • the transmission circuit 62b outputs, for example, a current having a specific frequency of 1 k to 500 kHz related to a setting signal of the detonation delay time and the like and a specific code signal set to the feeding coil 53.
  • the operator drills a plurality of charge holes 72 and one or more insertion holes 74 in the face surface 71 in preparation for blasting as referred to FIG. 1 (step S1 in FIG. 6).
  • the charge hole 72 and the insertion hole 74 are drilled to, for example, a diameter of about 5 cm and a depth of about 2 m.
  • the detonator body 11 of the detonator detonator 10 is inserted into the cylinder body 52a of the power feeding device 52 along the longitudinal direction (step S2).
  • the power receiving coil 12 is arranged inward in the radial direction of the feeding coil 53.
  • the operator operates the input unit 56 (see FIG. 5) to start the charging process of the detonator tube 10 (step S3).
  • the control circuit 58 of the communication device 55 on the loading unit side receives an input signal from the input unit 56 and outputs a current to the feeding coil 53 via the feeding circuit 61 (step S11 in FIG. 7). ..
  • the feeding coil 53 generates, for example, a magnetic field having a frequency of 1 k to 500 kHz (step S12).
  • the power receiving coil 12 of the detonator detonator 10 receives the magnetic field and generates an electric current (step S13).
  • the tuning circuit 22 tunes to the frequency of the current generated by the power receiving coil 12 (step S14).
  • the rectifying element 23 rectifies the received current into a direct current (step S15).
  • the power storage circuit 25 stores electric power by being supplied with a direct current (step S16). Before the current is generated in the power receiving coil 12, the voltage of the power storage circuit 25 is 0V. When the voltage of the power storage circuit 25 is less than a predetermined value, it does not respond to the transmission of the inquiry signal of the ID number from the communication device 55 on the loading unit side (step S17). When responding, the power for controlling the detonator detonator 10 and the power for igniting the detonator ignition unit 13 are sufficiently stored in the power storage circuit 25.
  • the power receiving coil 12 receives the inquiry signal of the ID number (step S18), and the receiving circuit 24a demodulates the signal (step S19).
  • the control circuit 21 transmits the ID number of the detonator detonator 10 to the transmission circuit 24b (step S20).
  • the transmission circuit 24b modulates the signal (step S21) and transmits it to the power receiving coil 12.
  • the power receiving coil 12 transmits the modulated signal by, for example, a radio wave of 1 k to 500 kHz (step S22).
  • the feeding coil 53 receives the signal as shown in FIG. 5 (step S23).
  • the receiving circuit 62a demodulates the signal (step S24) and transmits it to the control circuit 58.
  • the control circuit 58 confirms the ID number of the detonator detonator 10 (step S25), and records the ID number in the memory 60.
  • the control circuit 58 transmits a setting signal of the detonation delay time according to the ID number of the detonator detonator 10 to the transmission circuit 62b (step S26).
  • the transmission circuit 62b modulates the signal (step S27), and the feeding coil 53 generates a magnetic field having a frequency of, for example, 1 k to 500 kHz, and transmits a setting signal of the detonation delay time (step S28).
  • the power receiving coil 12 receives the signal (step S29), and the receiving circuit 24a demodulates the signal (step S30).
  • the memory 26 records the detonation delay time based on the command of the control circuit 21 (step S31).
  • the control circuit 21 transmits a signal for completing the setting of the detonation delay time to the transmission circuit 24b (step S32).
  • the transmission circuit 24b modulates the signal (step S33) and transmits it to the power receiving coil 12.
  • the power receiving coil 12 transmits the modulated signal by, for example, a radio wave of 1 k to 500 kHz (step S34).
  • the feeding coil 53 receives the signal (step S35), the receiving circuit 62a demodulates the signal (step S36), and transmits the signal to the control circuit 58.
  • the control circuit 58 confirms that the detonation delay time of the detonator tube 10 has been set (step S37).
  • the display unit 57 displays that the charging process (preparation) of the detonator detonator 10 is completed (step S38).
  • the power feeding device 52 is provided at the end of the boom 50b of the detonator loading unit 51.
  • the power feeding device 52 is provided at a place different from the boom 50b.
  • the power feeding device 52 is provided separately from the detonator loading unit 51.
  • the operator pulls out the detonator detonator 10 that has been charged from the cylinder body 52a of the power feeding device 52 (step S4 in FIG. 6).
  • the operator sets the charged detonator detonator 10 in the explosive delivery unit 50.
  • the detonator loading unit 50 loads the detonator detonator 10 and the explosive 2 into the charging hole 72 (step S5).
  • the detonator detonator 10 is loaded with the parent die 2a connected to the detonator ignition unit 13 facing forward. A plurality of additional dies 2b are loaded on the front side of the parent die 2a.
  • the inlet of the charge hole 72 is sealed by the sealing member 73.
  • the operator inserts the relay device 30 into the insertion hole 74 (step S6).
  • the rear end 31b having the second transmission / reception antenna 37 is arranged on the far side from the entrance of the insertion hole 74.
  • the front end 31a having the first transmission / reception antenna 35 protrudes from the entrance of the insertion hole 74 and is supported by the housing 31.
  • the operator installs the blasting operation device 40 at a remote location a predetermined distance from the face surface 71 (step S7). ).
  • the explosive delivery unit 50 provided with the detonator loading unit 51 (see FIG. 2) is retracted to a remote location at a predetermined distance from the face surface 71.
  • the operator operates the input unit 41 to start the detonation preparation process for the detonator detonator 10 (step S8).
  • the control circuit 43 of the blasting operation device 40 receives a signal from the input unit 41 and transmits a detonator preparation signal confirming the soundness of the detonator ignition unit 13 to the transmission circuit 46b (Ste S41 in FIG. 8).
  • the transmission circuit 46b modulates the signal (step S42), and the transmission / reception antenna 47 transmits a downlink signal by, for example, a radio wave of 1M to 10 GHz (step S43).
  • the first transmitting / receiving antenna 35 of the relay device 30 receives the downlink signal (step S44), and the first antenna side receiving circuit 36a demodulates the signal (step S45).
  • the relay processor of the control circuit 32 receives and processes, for example, a high frequency signal of 1M to 10 GHz and transmits a low frequency signal of 1 k to 500 kHz (step S46).
  • the second antenna side transmission circuit 38b modulates the signal (step S47), and the second transmission / reception antenna 37 transmits a downlink signal by radio waves of, for example, 1 k to 500 kHz (step S48).
  • the power receiving coil 12 receives the downlink signal (step S49), and the receiving circuit 24a demodulates the signal (step S50).
  • the resistance measuring circuit 28 measures the electric resistance of the detonator ignition unit 13 based on the output from the control circuit 21 (step S51).
  • the control circuit 21 determines whether or not the soundness (electricity) of the detonator ignition unit 13 is good or bad from the measured resistance value (step S52).
  • the control circuit 21 transmits a signal of good or bad of the soundness of the detonator ignition unit 13 to the transmission circuit 24b (step S53).
  • the transmission circuit 24b modulates the signal (step S54), and the power receiving coil 12 (for example, a transmission / reception antenna) transmits an uplink signal by radio waves of, for example, 1 k to 500 kHz (step S55).
  • the second transmitting / receiving antenna 37 receives the upstream signal (step S56), and the second antenna side receiving circuit 38a demodulates the signal (step S57).
  • the relay processor of the control circuit 32 receives and processes a low frequency signal of, for example, 1 k to 500 kHz, and transmits a high frequency signal of 1 M to 10 GHz (step S58).
  • the first antenna side transmission circuit 36b modulates the signal (step S59), and the first transmission / reception antenna 35 transmits an uplink signal by, for example, a radio wave of 1M to 10 GHz (step S60).
  • the transmission / reception antenna 47 receives the upstream signal (step S61), and the reception circuit 46a modulates (for example, demodulates) the signal (step S62).
  • the control circuit 43 causes the display unit 42 to display that the detonator detonator 10 is ready for detonation (step S64).
  • the soundness of the detonator ignition unit 13 of the detonator detonator 10 having a predetermined ID number is not good (step S63)
  • the soundness of the ID number of the detonator detonator 10 and the detonator ignition unit 13 is good on the display unit 42. Display that it is not.
  • the operator operates the input unit 41 to start the detonation process for the detonator detonator 10 (step S9 in FIG. 6).
  • the operator operates the input unit 41 of the blasting operation device 40, and the control circuit 43 receives the signal from the input unit 41 and transmits the detonation signal to the transmission circuit 46b (step S71 in FIG. 9). ).
  • the transmission circuit 46b modulates the signal (step S72), and the transmission / reception antenna 47 transmits a downlink signal by, for example, a radio wave of 1M to 10 GHz (step S73).
  • the first transmitting / receiving antenna 35 of the relay device 30 receives the downlink signal (step S74), and the first antenna side receiving circuit 36a demodulates the signal (step S75).
  • the relay processor of the control circuit 32 receives and processes, for example, a high-frequency signal of 1M to 10 GHz and transmits a low-frequency signal of 1 k to 500 kHz (step S76).
  • the second antenna side transmission circuit 38b modulates the signal (step S77), and the second transmission / reception antenna 37 transmits a downlink signal by radio waves of, for example, 1 k to 500 kHz (step S78).
  • the power receiving coil 12 receives the downlink signal (step S79), and the receiving circuit 24a demodulates the signal (step S80).
  • the control circuit 21 activates an internal timer when the detonation signal is received. It is determined whether or not the time by the timer has reached the detonation delay time recorded in the memory 26 (step S81). The determination is repeated until the timer count time reaches the detonation delay time. When the count time of the timer reaches the detonation delay time, the control circuit 21 outputs an ON signal to the detonation switch 27 (step S82).
  • the detonator switch 27 is turned on to be in a connected state (step S83), and the power storage circuit 25 transmits power to the detonator ignition unit 13 via the detonator switch 27 (step S84).
  • the detonator ignition unit 13 ignites (step S85), and the explosive 2 (see FIG. 3) detonates.
  • the wireless detonation system 1 has a blasting operation device 40, a detonator detonator 10, and a relay device 30 as shown in FIG.
  • the blasting operation device 40 is installed away from the face surface 71 and transmits a first downlink radio signal of the first frequency.
  • the detonator detonator 10 includes a power receiving coil 12 that is loaded in the charging hole 72 of the face surface 71 and receives a second downlink radio signal having a second frequency lower than the first frequency.
  • the relay device 30 is a relay processor of the first transmission / reception antenna 35 that receives the first downlink radio signal and the control circuit 32 that receives and processes the first downlink radio signal and transmits the second downlink radio signal of the second frequency.
  • a second transmission / reception antenna 37 for transmitting a second downlink radio signal.
  • the second transmission / reception antenna 37 is loaded into the insertion hole 74 of the face surface 71 which is aligned with the charge hole 72.
  • the relay device 30 and the detonator detonator 10 wirelessly communicate with each other at the second frequency, which is a relatively low frequency.
  • the relay device 30 and the detonator detonator 10 wirelessly communicate with each other at a low frequency that passes through the bedrock or the like constituting the blasting target. Since the relay device 30 and the detonator tube 10 are both installed in the charge hole 72 or the insertion hole 74 formed in the face surface 71, they are located close to each other. Therefore, for example, the relay device 30 and the detonator detonator 10 can communicate with each other with a radio signal having a small power of 10 W or less.
  • the relay device 30 and the blasting operation device 40 wirelessly communicate with each other by the first frequency, which is a high frequency. Therefore, it is possible to prevent the signal from leaking to the periphery such as outside the tunnel 70 which is the target of blasting.
  • the detonator detonator 10 has a power receiving coil 12 for transmitting a second upstream radio signal of the second frequency.
  • the relay device 30 is a relay processor of the second transmission / reception antenna 37 that receives the second uplink radio signal and the control circuit 32 that receives and processes the second uplink radio signal and transmits the first uplink radio signal of the first frequency. And has a first transmit / receive antenna 35 that transmits a first uplink radio signal.
  • the blasting operation device 40 receives the first uplink radio signal. Therefore, the above-mentioned effect can be obtained not only in the downlink radio signal transmitted from the blasting operation device 40 to the detonator tube 10 via the relay device 30, but also in the reverse upstream radio signal.
  • the explosive side receiving antenna and the explosive side transmitting antenna are common power receiving coils 12.
  • the first receiving antenna and the first transmitting antenna are the common first transmitting / receiving antenna 35.
  • the second receiving antenna and the second transmitting antenna are the common second transmitting / receiving antenna 37. Therefore, the number of parts of the entire wireless detonation system 1 can be reduced.
  • the relay device 30 has a housing 31 in which a part or the whole is inserted into the insertion hole 74.
  • the housing 31 is integrally provided with a first transmission / reception antenna 35, a second transmission / reception antenna 37, and a control circuit 32 provided with a relay processor. Therefore, the relay device 30 is supported by the blasting target via the housing 31. Therefore, the relay device 30 is easily inserted into and supported by the blasting target.
  • the housing 31 has a back end 31b installed on the back side of the insertion hole 74.
  • a second transmitting / receiving antenna 37 is provided at the rear end.
  • the first transmission / reception antenna 35 is provided at the front end of the housing 31 on the opposite side of the back end. Therefore, the second transmission / reception antenna 37 is located near the detonator detonator 10 loaded in the back side of the charge hole 72. Therefore, the relay device 30 and the detonator detonator 10 can communicate with each other by a signal with a small power of, for example, 10 W or less.
  • the first transmission / reception antenna 35 is located near the opening of the insertion hole 74. Therefore, the first transmission / reception antenna 35 can communicate with the blasting operation device 40 by a wireless signal without being relatively disturbed by the rock mass or the like constituting the blasting target.
  • the front end 31a of the housing 31 is installed together with the first transmission / reception antenna 35 so as to protrude from the face surface 71 from the insertion hole 74. Therefore, the relay device 30 and the blasting operation device 40 can communicate with each other by wireless signals without being obstructed by the rock mass or the like constituting the blasting target. Further, the first transmission / reception antenna 35 protrudes from the face surface 71 by using the housing 31 held by the blasting target. Therefore, the first transmission / reception antenna 35 is supported by the blasting target with a simple structure.
  • the second frequency is 1 kHz to 500 kHz that passes through the bedrock.
  • the first frequency is 1 MHz to 10 GHz. Therefore, the relay device 30 and the detonator detonator 10 can preferably wirelessly communicate in the bedrock. Further, the frequency bands of the first frequency and the second frequency are separated. Therefore, interference between the signal of the first frequency and the signal of the second frequency is suppressed, and erroneous communication can be prevented.
  • the detonator loading unit 51 has a loading unit side communication device 55 capable of communicating with a power receiving coil 12 of the detonator detonator 10 before being loaded into the charging hole 72 by a radio signal of the second frequency. Therefore, the step of communicating the detonator tube 10 and the communication device 55 on the loading unit side and the step of loading the detonator tube 10 into the charging hole 72 can be efficiently performed in a series of flows. Further, the power receiving coil 12 received from the loading unit side communication device 55 and the power receiving coil 12 received from the relay device 30 can be shared. Therefore, the number of parts of the detonator detonator 10 can be reduced.
  • the detonator detonator 10 has a power receiving coil 12 for receiving operating energy and a storage circuit 25 for storing operating energy.
  • the detonator loading unit 51 has a feeding coil 53 that supplies operating energy to the power receiving coil 12 of the detonator detonator 10 before being loaded into the charging hole 72. Therefore, the power storage circuit 25 can maintain a state in which the operating energy is not stored until immediately before the detonator tube 10 is loaded into the charge hole 72. Therefore, when the detonator detonator 10 is transported to the face surface 71, it can be transported in a stable state with low energy. Further, power is supplied to the detonator detonator 10 immediately before being loaded into the charge hole 72. Therefore, for example, a capacitor having a relatively small capacity can be used for the power storage circuit 25. Thus, the cost of the detonator detonator 10 can be reduced. In addition, the work can be done efficiently because the power supply time can be shortened.
  • a detonator loading unit 51 is provided in the explosive delivery unit 50 that delivers the explosive to be loaded in the charge hole 72. Therefore, the step of loading the detonator tube 10 into the charge hole 72 and the step of loading the explosive to the front side of the detonator tube 10 of the charge hole 72 can be efficiently performed in a series of flows.
  • the relay device 30 has a second transmission / reception antenna 37, a control circuit 32 including a relay processing device, and a first transmission / reception antenna 35.
  • the second transmission / reception antenna 37 receives the second uplink radio signal of the second frequency transmitted from the detonator detonator 10.
  • the relay processing machine receives and processes the second uplink radio signal, and transmits and processes the first uplink radio signal of the first frequency.
  • the first transmission / reception antenna 35 transmits the first uplink radio signal.
  • the second transmission / reception antenna 37, the relay processor, and the first transmission / reception antenna 35 are mounted on the housing 31. Therefore, the above-mentioned effect can be obtained not only in the downlink radio signal transmitted from the blasting operation device 40 to the detonator tube 10 via the relay device 30, but also in the reverse upstream radio signal.
  • the blasting operation device 40 is installed at a position away from the blasting target.
  • the relay device 30 is installed in the insertion hole 74 to be blasted.
  • the blasting operation device 40 and the first transmission / reception antenna 35 of the relay device 30 communicate with each other by a radio signal of 1 MHz to 10 GHz, which is the first frequency.
  • the detonator detonator 10 is installed in the charge hole 72 to be blasted.
  • the detonator tube 10 and the second transmission / reception antenna 37 of the relay device 30 communicate with each other by a radio signal of 1 kHz to 500 kHz, which is the second frequency.
  • the relay processor of the relay device 30 receives and processes the signal of the first frequency, and processes the transmission of the signal of the second frequency. Further, the relay processor of the relay device 30 receives and processes the signal of the second frequency, and also processes the transmission of the signal of the first frequency.
  • the relay device 30 and the detonator detonator 10 communicate with each other by a radio signal of 1 kHz to 500 kHz that passes through, for example, the bedrock constituting the blasting target. Since the relay device 30 and the detonator tube 10 are both installed in the charge hole 72 or the insertion hole 74 formed in the face surface 71, they are located close to each other. Therefore, for example, the relay device 30 and the detonator detonator 10 can communicate with each other with a radio signal having a small power of 10 W or less. On the other hand, the relay device 30 and the blasting operation device 40 communicate with each other by a relatively high radio signal of 1 MHz to 10 GHz. Therefore, it is possible to prevent the signal from leaking to the periphery such as outside the tunnel 70 which is the target of blasting.
  • the blasting operation device 40 transmits the first downlink radio signal of the first frequency to the relay device 30.
  • the relay processor of the relay device 30 receives and processes the first downlink radio signal, and transmits and processes the second downlink radio signal of the second frequency.
  • the relay device 30 transmits the second downlink radio signal to the detonator detonator 10. Therefore, the downlink radio signal of the first frequency transmitted from the blasting operation device 40 to the relay device 30 can be prevented from leaking to the periphery such as outside the tunnel 70 to be blasted.
  • the downlink radio signal of the second frequency transmitted from the relay device 30 to the detonator detonator 10 passes through the bedrock or the like constituting the blasting target. Therefore, a downlink radio signal can be suitably transmitted from the blasting operation device 40 to the detonator detonator 10 via the relay device 30.
  • the wireless detonation system 80 of the second embodiment has the relay device 81 shown in FIG. 10 in place of the relay device 30 of the wireless detonation system 1 shown in FIG.
  • the relay device 81 has a power receiving coil 85 wound in an annular shape on the outer peripheral surface of the substantially cylindrical housing 82 instead of the second transmitting / receiving antenna 37 (see FIG. 5).
  • the number of turns of the power receiving coil 85 is one or more turns, for example, ten or more turns.
  • the power receiving coil 85 generates an electric current when exposed to an electromagnetic field, and the electric current is used as electric power for operating the relay device 81.
  • the power receiving coil 85 also serves as a second transmitting / receiving antenna for transmitting / receiving a radio signal of, for example, 1 k to 500 kHz.
  • the relay device 81 has a tuning circuit 86 electrically connected to the power receiving coil 85, a rectifying element 87, and a storage circuit 84 instead of the power supply 33 (see FIG. 5).
  • the tuning circuit 86 tunes to the reception frequency of the current generated when the power receiving coil 85 receives electric power.
  • the rectifying element 87 rectifies the current input from the tuning circuit 86 into a direct current.
  • the power storage circuit 84 is, for example, a capacitor or the like, and stores the power rectified by the rectifying element 87 as the power for operating each electronic component of the relay device 81.
  • the control circuit 58 of the communication device 55 on the loading unit side receives an input signal from the input unit 56 and outputs a current to the feeding coil 53 via the feeding circuit 61 (step of FIG. 11).
  • the feeding coil 53 generates, for example, a magnetic field having a frequency of 1 k to 500 kHz (step S102).
  • the power receiving coil 85 of the relay device 81 receives the magnetic field and generates a current (step S103).
  • the tuning circuit 86 tunes to the frequency of the current generated by the power receiving coil 85 (step S104).
  • the rectifying element 87 rectifies the received current into a direct current (step S105).
  • the power storage circuit 84 stores electric power by being supplied with a direct current (step S106).
  • the voltage of the power storage circuit 84 is less than a predetermined value, it does not respond to the transmission of the inquiry signal of the ID number from the communication device 55 on the loading unit side (step S107).
  • the power for operating the relay device 81 is sufficiently stored in the power storage circuit 84.
  • the power receiving coil 85 receives the inquiry signal of the ID number (step S108), and the second antenna side receiving circuit 38a demodulates the signal (step S109).
  • the control circuit 83 transmits the ID number of the power storage circuit 84 to the second antenna side transmission circuit 38b (step S110).
  • the second antenna side transmission circuit 38b modulates the signal (step S111), and the power receiving coil 85 transmits the signal by radio waves of, for example, 1 k to 500 kHz (step S112).
  • the feeding coil 53 receives the signal as shown in FIG. 10 (step S113).
  • the receiving circuit 62a demodulates the signal (step S114) and transmits it to the control circuit 58.
  • the control circuit 58 confirms the response of the ID number of the relay device 81 to confirm the completion of charging (step S115), and causes the display unit 57 to indicate that the charging process of the relay device 81 is completed.
  • the relay device 81 includes a power receiving coil 85 that receives operating energy from the feeding coil 53 of the detonator loading unit 51, and a storage circuit 84 that stores operating energy.
  • the relay device 81 can also be fed by using the feeding coil 53 that feeds the detonator tube 10 (see FIG. 5). Therefore, the number of parts of the entire wireless detonation system 80 can be reduced.
  • the relay device 81 is stored in the power storage circuit 84 immediately before being inserted into the insertion hole 74. Therefore, the storage capacity of the storage circuit 84 can be reduced to the minimum amount required for communication.
  • the detonator loading unit 51 wirelessly supplies power to the detonator detonator 10 (see FIG. 1) and the relay device 81 in the vicinity of the blasting target.
  • the detonator detonator 10 in which the detonator loading unit 51 is stored is loaded into the charge hole 72 (see FIG. 1) to be blasted.
  • the relay device 81 in which the detonator loading unit 51 is stored is loaded into the insertion hole 74 (see FIG. 1) to be blasted. Therefore, the step of charging the detonator tube 10 and loading it into the charging hole 72, or the step of charging the relay device 81 and loading it into the insertion hole 74 can be efficiently performed in a series of flows in the vicinity of the face surface 71. ..
  • the power feeding device 52 is provided in the detonator loading unit 51.
  • the detonator detonator 10 is sent to the detonator loading unit 51 by the explosive delivery unit 50.
  • the detonator tube 10 is inserted into the cylinder body 52a from the inlet of the cylinder body 52a of the power feeding device 52.
  • the detonator tube 10 is charged by the power feeding device 52, and then the detonator tube 10 is discharged from the outlet of the cylinder body 52a by the detonator loading unit 51. Therefore, the detonator detonator 10 moves in a straight line, penetrates the cylinder body 52a, and is loaded into the charging hole 72.
  • the wireless detonation system 90 of the third embodiment has the relay device 91 shown in FIG. 12 in place of the relay device 30 of the wireless detonation system 1 shown in FIG.
  • the relay device 91 has a cylindrical housing 92 having a front end 92a at one end and a back end 92b at the other end.
  • the back end 92b is arranged in the inner part of the insertion hole 74 having substantially the same depth as the detonator detonator 10 inserted into the charge hole 72.
  • the front end 92a is housed inside the insertion hole 74 and is arranged on the front side of the back end 92b.
  • the relay device 91 has a first transmission / reception antenna 93 at the front end 92a and a second transmission / reception antenna 95 at the rear end 92b.
  • the first transmission / reception antenna 93 extends toward the front side of the insertion hole 74 and protrudes from the entrance of the insertion hole 74.
  • the first transmission / reception antenna 93 transmits / receives radio waves of, for example, 1 M to 10 GHz, preferably 100 MHz or more, for example, 920 MHz, which are difficult to transmit in the soil or rock.
  • the second transmission / reception antenna 95 transmits / receives radio waves having good transparency in the soil or bedrock, for example, 1 k to 500 kHz, preferably 200 kHz.
  • the relay device 91 has a first modem 94 arranged on the front end 92a side and a second modem 96 arranged on the back end 92b side.
  • a relay processing machine 97 and a power supply are provided between the first modem 94 and the second modem 96.
  • the relay processing machine 97 receives and processes the input signal, and transmits and processes signals having different frequencies.
  • the first modem 94 demodulates the analog signal received by the first transmission / reception antenna 93 into a digital signal.
  • the first modem 94 modulates the digital signal transmitted from the second modem 96 via the relay processor 97 into an analog signal.
  • the second modem 96 demodulates the analog signal received by the second transmission / reception antenna 95 into a digital signal.
  • the second modem 96 modulates the digital signal transmitted from the first modem via the relay processor 97 into an analog signal.
  • the front end 92a of the housing 92 is accommodated and installed inside the insertion hole 74.
  • the first transmission / reception antenna 93 extends from the front end 92a toward the entrance of the insertion hole 74 and protrudes from the entrance of the insertion hole 74. Therefore, between the relay device 91 installed at the back side of the insertion hole 74 and the blasting operation device 40 outside the insertion hole 74, it is difficult to pass through the soil or the bedrock, for example, at the first frequency of 1M to 10GHz. Can be sent and received well.
  • the housing 92 can be made compact with respect to the insertion hole 74. Therefore, it is easy to insert the relay device 91 into the insertion hole 74 and install it.
  • the wireless detonation system 100 of the fourth embodiment has the relay device 101 shown in FIG. 13 in place of the relay device 30 of the wireless detonation system 1 shown in FIG. Further, the wireless detonation system 100 has a second relay device 108.
  • the relay device 101 is configured in the same manner as the relay device 91 (see FIG. 12).
  • the rear end 102b of the housing 102 of the relay device 101 is arranged in the inner part of the insertion hole 74.
  • the front end 102a of the housing 102 is housed inside the insertion hole 74 and is arranged on the front side of the back end 102b.
  • the front end 102a is provided with a first transmission / reception antenna 103 for transmitting / receiving radio waves of, for example, 1 M to 10 GHz, preferably 100 MHz or more, for example, 920 MHz.
  • a second transmission / reception antenna 105 for transmitting / receiving radio waves of, for example, 1 k to 500 kHz, preferably, for example, 200 kHz is provided at the rear end 102b.
  • the relay device 101 has a first modem 104 on the front end 102a side, a second modem 106 on the rear end 102b side, a relay processing machine 107 arranged between them, and a power supply (not shown). ..
  • the relay processing machine 107 receives and processes the input signal, and transmits the signal having a different frequency.
  • the first modem 104 and the second modem 106 demodulate the analog signals received by the first transmit / receive antenna 103 and the second transmit / receive antenna 105 into digital signals, respectively.
  • the first modem 104 and the second modem 106 modulate the digital signals transmitted from the second modem 106 and the first modem 104 into analog signals via the relay processor 107, respectively.
  • the second relay device 108 is installed at the entrance of the insertion hole 74.
  • the second relay device 108 has a cylindrical housing 109.
  • the housing 109 has a front end 109a arranged at a position protruding from the entrance of the insertion hole 74 and a back end 109b arranged behind the entrance of the insertion hole 74.
  • a first transmission / reception antenna 110 is provided at the front end 109a, and a second transmission / reception antenna 112 is provided at the rear end 109b.
  • the first transmission / reception antenna 110 protrudes from the entrance of the insertion hole 74 together with the front end 109a.
  • the first transmitting / receiving antenna 110 and the second transmitting / receiving antenna 112 transmit / receive radio waves of, for example, 1 M to 10 GHz, preferably 100 MHz or more, for example, 920 MHz, which are difficult to transmit in the soil or rock.
  • the second relay device 108 has a modem 111, a relay processor 113, and a power supply (not shown).
  • the modem 111 demodulates the analog signal received by the first transmit / receive antenna 110 or the second transmit / receive antenna 112 into a digital signal.
  • the relay processing machine 113 receives and processes the signal input from the modem 111, regenerates the signal in the same frequency band, and performs the transmission processing.
  • the modem 111 modulates the digital signal transmitted from the relay processor 113 into an analog signal. Modulated signals are transmitted from the first transmit / receive antenna 110 and the second transmit / receive antenna 112.
  • the front end 102a of the housing 102 is housed and installed inside the insertion hole 74.
  • a second relay device 108 is installed at the entrance of the insertion hole 74.
  • the front end 109a protrudes from the entrance of the insertion hole 74
  • the rear end 109b is housed inside the insertion hole 74. Therefore, between the relay device 101 installed at the back side of the insertion hole 74 and the blasting operation device 40 outside the insertion hole 74, transmission / reception can be performed satisfactorily at the first frequency which is difficult to penetrate in the soil or the bedrock.
  • the housing 102 can be made compact with respect to the insertion hole 74. Therefore, it is easy to insert the relay device 101 installed on the back side of the insertion hole 74 into the insertion hole 74.
  • one form of the present disclosure has been described with reference to the above structure, it is possible for those skilled in the art to be able to make many substitutions, improvements and changes without departing from the purpose of the one form of the present disclosure. it is obvious. Accordingly, one form of the present disclosure may include all substitutions, improvements and modifications that do not deviate from the spirit and purpose of the attached claims. For example, one form of the present disclosure is not limited to the above-mentioned special structure, and can be modified as follows.
  • the wireless detonation systems 1, 80 can be used for excavation work of the tunnel 70 as described above. Instead of this, it may be applied to, for example, crushing work of a structure such as a building or excavation work of the seabed.
  • the detonator detonator 10 of the above embodiment has a power receiving coil 12 that also serves as a transmission / reception antenna. Instead of this, the detonator detonator 10 may have a transmission / reception antenna separate from the power receiving coil 12, or a receiving antenna and a transmitting antenna separate from the power receiving coil 12 and separate from each other.
  • the blasting operation device 40 may have a receiving antenna and a transmitting antenna that are separate from each other, instead of the transmitting / receiving antenna 47.
  • the loading unit side communication device 55 of the above embodiment has a feeding coil 53 that also serves as a transmission / reception antenna.
  • the loading unit-side communication device 55 may have an antenna separate from the feeding coil 53, or a receiving antenna and a transmitting antenna separate from the feeding coil 53 and separate from each other.
  • the relay device 81 has, for example, a second transmission / reception antenna separate from the power reception coil 85, or a second reception antenna and a second transmission antenna separate from the power reception coil 85 and separate from each other. Is also good.
  • the relay device 30 of the above embodiment has a housing 31 in which a first transmission / reception antenna 35, a second transmission / reception antenna 37, and a control circuit 32 provided with a relay processing machine are integrally provided in the housing 31.
  • the relay device 30 may have, for example, three housings, and the first transmission / reception antenna 35, the second transmission / reception antenna 37, and the control circuit 32 may be provided in any of the three housings.
  • the loading unit side communication device 55 of the above embodiment is mounted on the detonator loading unit 51.
  • the loading unit side communication device 55 may be, for example, a handy type separate from the detonator loading unit 51.
  • the detonator loading unit 51 may have a plurality of loading unit side communication devices 55.
  • the detonator loading unit 51 and the explosive delivery unit 50 may be separate.
  • the detonator loading unit 51 may be charged by the detonator loading unit 51 and loaded into the charging hole 72 by a nearby operator, or may be automatically performed according to a program prepared in advance.
  • the detonator detonator 10 of the above embodiment has one power storage circuit 25.
  • the detonator detonator 10 may have, for example, two power storage circuits 25.
  • one storage circuit 25 can store the operating energy of each electronic component
  • the other storage circuit 25 can store the ignition energy of the detonator ignition unit 13.
  • the detonator detonator 10 may be, for example, a non-rechargeable type having a power source in which electric power is stored in advance.
  • the power sources of the relay devices 91, 101 and the second relay device 108 may be either rechargeable or non-rechargeable.
  • An example is a second relay device 108 that regenerates and transmits a signal received at the second frequency at the same second frequency.
  • the second relay device 108 may transmit the received signal as it is to the inside or the outside of the insertion hole 74.
  • One relay device 30 or 81 may be used for each blasting, or a plurality of relay devices 30 and 81 may be used.
  • the radio signal of the first frequency may have the same frequency for uplink and downlink, and may have different frequencies within the range of, for example, 1M to 10GHz.
  • the radio signal of the second frequency may have the same frequency for uplink and downlink, and may have different frequencies within the range of, for example, 1 k to 500 kHz.
  • the relay device 30 may be configured to be arranged only at the front end of the insertion hole 74, for example.

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Abstract

無線起爆システム(1)は、発破操作装置(40)と起爆***(10)と中継装置(30)を有する。発破操作装置(40)は、切羽面(71)から離間して設置され第1周波数の第1下り無線信号を送信する。起爆***(10)は、切羽面(71)の装薬孔(72)に装填され第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号を受信する受電コイル(12)を備える。中継装置(30)は、第1下り無線信号を受信する第1送受信アンテナ(35)と、第1下り無線信号を受信処理し、第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する中継処理機(32)と、第2下り無線信号を送信する第2送受信アンテナ(37)を備える。第2送受信アンテナ(37)が装薬孔(72)と並んだ切羽面(71)の挿入孔(74)に装填される。

Description

無線起爆システム及び無線起爆システム用中継装置及び無線起爆システムを用いた無線起爆方法
 本開示の1つの形態は、トンネル等の掘削現場や、岩石等の破砕現場や、ビル等の構造物の破砕現場等にて使用する無線起爆システムに関する。加えて本形態は、前記無線起爆システムで使用される無線起爆用中継装置、及び無線起爆システムを用いた無線起爆方法に関する。
 トンネルの掘削現場等における***作業で使用される無線起爆システムは、無線起爆***と発破操作装置を有する。無線起爆***は、発破対象の切羽面において掘削方向に開けられた複数の装薬孔に爆薬とともに装填される。装薬孔は、例えば径が数cmで深さが数m程度である。発破操作装置は、切羽面から離れた遠隔地に設置される。無線起爆***と発破操作装置は、それぞれ送受信アンテナを有する。
 特許第5630390号公報の無線起爆システムは、切羽面の近傍に設置された発破操作装置側アンテナを有する。発破操作装置側アンテナは、例えば切羽面から1m程度離れた位置に発破面の複数の装薬孔を囲む大きさのループ状で設置される。発破操作装置側アンテナは、無線起爆***へ向けて動作用エネルギーや起爆信号を含む制御信号を無線方式で送信する。爆薬側アンテナが発破操作装置からの動作用エネルギーや制御信号を受信する。動作用エネルギーは無線起爆***の蓄電素子に蓄電される。無線起爆***は、爆薬側アンテナを介して制御信号に基づいた自身の動作状態等を含む応答信号を電波で送信する。その電波を発破操作装置がアンテナを介して受信する。応答信号から無線起爆***の充電が完了したことを発破操作装置が認識する。その後、発破操作装置が無線起爆***に起爆信号を発信し、無線起爆***が爆薬を起爆する。
 発破操作装置側アンテナは、切羽面の外方から装薬孔内の爆薬側アンテナへ動作用エネルギーを送信する。特許第5630390号公報,特許第4309001号公報の無線起爆システムは、大型の発破操作装置側アンテナを発破面の近傍に設置する。特許第6612769号公報の無線起爆システムは、大型の発破操作装置側アンテナを点火場所に設置する。そのため大型の発破操作装置側アンテナを設置する手間があった。また発破操作装置側アンテナを設置できる場所に制約があり、作業性が良好でない場合があった。
 発破操作装置側アンテナは、岩盤を介して爆薬側アンテナへ動作用エネルギーや制御信号を送信する。特許第5630390号公報,特許第4309001号公報,特許第6612769号公報の発破操作装置側アンテナは、岩盤を透過し易い例えば1k~500kHzの低周波かつ比較的大きな(例えば数Wを超える)電力で動作用エネルギーや制御信号を送信する。そのためトンネルの外方へ電磁波が漏洩しないように、電磁波遮蔽などの対策が必要な場合があった。
 特開2019-66092号公報の無線起爆システムは、無線起爆***から装薬孔の外方へ補助アンテナを引出して設置していた。これにより発破操作装置側アンテナと爆薬側アンテナは、岩盤を透過し難い例えば1M~10GHzの高周波で送受信できる。しかしながら無線起爆***毎に補助アンテナを引き出す必要があり、無線起爆***の装填作業が煩雑になる。したがって発破操作装置側アンテナと爆薬側アンテナの間の通信設備を効率良く設置でき、さらに発破操作装置側アンテナと爆薬側アンテナで送受信される信号が周辺へ漏洩することを防止できる無線起爆システムが従来必要とされている。
 本開示の1つの特徴によると、無線起爆システムは、発破操作装置と起爆***と中継装置を有する。発破操作装置は、発破対象から離間して設置されかつ第1周波数の第1下り無線信号を送信する。起爆***は、発破対象の装薬孔に装填されかつ第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号を受信する爆薬側受信アンテナを備える。中継装置は、第1下り無線信号を受信する第1受信アンテナと、第1下り無線信号を受信処理し、第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する中継処理機と、第2下り無線信号を送信する第2送信アンテナを備える。第2送信アンテナが装薬孔と並んだ発破対象の挿入孔に装填される。
 したがって中継装置と起爆***は、比較的低い周波数である第2周波数で無線交信する。例えば、発破対象を構成する岩盤等を透過する低い周波数で中継装置と起爆***が無線交信する。中継装置と起爆***は、いずれも発破対象に形成された孔に設置されるため、相互に近い場所に位置する。したがって例えば数W以下の小さな電力の無線信号で中継装置と起爆***が交信できる。一方、中継装置と発破操作装置は、高周波である第1周波数によって無線交信する。そのため発破対象であるトンネルの外などの周辺に信号が漏れることを抑制できる。
 本開示の他の特徴によると、起爆***は、第2周波数の第2上り無線信号を送信する爆薬側送信アンテナを有する。中継装置は、第2上り無線信号を受信する第2受信アンテナと、第2上り無線信号を受信処理し、第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する中継処理機と、第1上り無線信号を送信する第1送信アンテナを有する。発破操作装置が第1上り無線信号を受信する。したがって発破操作装置から中継装置を介して起爆***へ送信される下りの無線信号のみならず、その逆の上りの無線信号においても前述の効果を得ることができる。
 本開示の他の特徴によると、爆薬側受信アンテナと爆薬側送信アンテナが共通のアンテナである。第1受信アンテナと第1送信アンテナが共通のアンテナである。第2受信アンテナと第2送信アンテナが共通のアンテナである。したがってシステム全体の部品点数を少なくできる。
 本開示の他の特徴によると、中継装置は、挿入孔に一部または全部が挿入されるハウジングを有する。ハウジングに第1受信アンテナと第2送信アンテナと中継処理機が一体に設けられる。または中継装置は、挿入孔に挿入される複数のハウジングを有する。複数のハウジングのいずれかに第1受信アンテナが設けられる。複数のハウジングのいずれかに第2送信アンテナが設けられる。複数のハウジングのいずれかに中継処理機が設けられる。したがって中継装置は、ハウジングを介して発破対象に支持される。そのため中継装置は、簡易に発破対象に挿入されかつ支持される。
 本開示の他の特徴によると、ハウジングは、挿入孔の奥側に設置される奥側端を有する。奥側端に第2送信アンテナが設けられる。奥側端の反対側のハウジングの手前端に第1受信アンテナが設けられる。したがって第2送信アンテナは、装薬孔の奥側に装填された起爆***に近い場所に位置する。そのため中継装置と起爆***は、より小さな電力による信号で交信できる。一方、第1受信アンテナは、挿入孔の開口に近い場所に位置する。そのため第1受信アンテナは、発破対象を構成する岩盤等に比較的邪魔されることなく、発破操作装置と無線信号によって交信できる。
 本開示の他の特徴によると、ハウジングの手前端が第1受信アンテナとともに挿入孔から発破対象から飛び出て設置される。したがって中継装置と発破操作装置は、発破対象を構成する岩盤等に遮られずに無線信号で交信できる。また第1受信アンテナは、発破対象に保持されたハウジングを利用して発破対象から飛び出ている。そのため簡易な構造で第1受信アンテナが発破対象に支持される。
 本開示の他の特徴によると、第2周波数は、岩盤を透過する1kHz~500kHzである。第1周波数は、1MHz~10GHzである。したがって中継装置と起爆***は、岩盤内で好適に無線交信できる。また第1周波数と第2周波数の周波数帯が離れている。そのため第1周波数の信号と第2周波数の信号が混信することが抑制され、誤った通信を抑制できる。
 本開示の他の特徴によると、起爆***を装薬孔に装填する***装填ユニットを有する。***装填ユニットは、装薬孔に装填する前の起爆***の爆薬側受信アンテナに対して第2周波数の無線信号で通信可能な装填ユニット側通信装置を有する。したがって起爆***と装填ユニット側通信装置を通信させる工程と、起爆***を装薬孔に装填する工程を一連の流れで効率良く行うことができる。さらに装填ユニット側通信装置から受信する爆薬側受信アンテナと、中継装置から受信する爆薬側受信アンテナを共通にできる。そのため起爆***の部品点数を少なくできる。
 本開示の他の特徴によると、起爆***は、動作用エネルギーを受信する受電コイルと、動作用エネルギーを蓄電するコンデンサを有する。***装填ユニットは、装薬孔に装填される前の起爆***の受電コイルに動作用エネルギーを給電する給電コイルを有する。したがって起爆***のコンデンサは、起爆***を装薬孔に装填する直前まで動作用エネルギーが蓄電されていない状態、または少ない状態を維持できる。そのため起爆***を発破対象まで運搬する際に、起爆可能なエネルギーをもたない安定した状態で運搬できる。また給電は、装薬孔に装填する直前の起爆***に対して行う。そのため比較的容量の小さいコンデンサを用いることができる。かくして起爆***のコストを安価にできる。また給電時間を短くできるため作業を効率良くできる。
 本開示の他の特徴によると、中継装置は、***装填ユニットの給電コイルから動作用エネルギーを受信する受電コイルと、動作用エネルギーを蓄電するコンデンサを有する。したがって起爆***に給電する給電コイルを利用して、中継装置も給電できる。そのためシステム全体の部品点数を少なくできる。さらに中継装置を挿入孔に挿入する直前に中継装置のコンデンサに蓄電する。そのためコンデンサの蓄電容量を通信に必要な最小限の量にできる。
 本開示の他の特徴によると、装薬孔に装填される爆薬を送出する爆薬送出ユニットに***装填ユニットが設けられる。したがって起爆***を装薬孔に装填する工程と、爆薬を装薬孔の起爆***よりも手前側に装填する工程を一連の流れで効率良く行うことができる。
 本開示の他の特徴によると、無線起爆システム用中継装置は、第1受信アンテナと中継処理機と第2送信アンテナを有する。第1受信アンテナは、発破対象から離間して設置された発破操作装置から第1周波数の第1下り無線信号を受信する。中継処理機は、第1下り無線信号を受信処理し、第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する。第2送信アンテナは、第2下り無線信号を発破対象の装薬孔に装填された起爆***の爆薬側受信アンテナへ送信する。第1受信アンテナと中継処理機と第2送信アンテナがハウジングに装着される。ハウジングが装薬孔と並んだ発破対象の挿入孔に装填される。
 したがって中継装置と起爆***は、比較的低い周波数である第2周波数で無線交信する。例えば、発破対象を構成する岩盤等を透過する低い周波数で中継装置と起爆***が無線交信する。中継装置と起爆***は、いずれも発破対象に形成された孔に設置されるため、相互に近い場所に位置する。したがって例えば10W以下の小さな電力の無線信号で中継装置と起爆***が交信できる。一方、中継装置と発破操作装置は、高周波である第1周波数によって無線交信する。そのため発破対象であるトンネルの外などの周辺に信号が漏れることを抑制できる。
 本開示の他の特徴によると、無線起爆システム用中継装置は、第2受信アンテナと中継処理機と第1送信アンテナを有する。第2受信アンテナは、起爆***から送信された第2周波数の第2上り無線信号を受信する。中継処理機は、第2上り無線信号を受信処理し、第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する。第1送信アンテナは、第1上り無線信号を送信する。第2受信アンテナと中継処理機と第1送信アンテナがハウジングに装着されている。したがって発破操作装置から中継装置を介して起爆***へ送信される下りの無線信号のみならず、その逆の上りの無線信号においても前述の効果を得ることができる。
 本開示の他の特徴によると、第1受信アンテナと第1送信アンテナが共通のアンテナである。第2受信アンテナと第2送信アンテナが共通のアンテナである。したがってシステム全体の部品点数を少なくできる。
 本開示の他の特徴によると、挿入孔の奥側に設置されるハウジングの奥側端に第2送信アンテナが設けられる。奥側端の反対側のハウジングの手前端に第1受信アンテナが設けられる。したがって第2送信アンテナは、装薬孔の奥側に装填された起爆***に近い場所に位置する。そのため中継装置と起爆***は、より小さな電力による信号で交信できる。一方、第1受信アンテナは、挿入孔の開口に近い場所に位置する。そのため第1受信アンテナは、発破対象を構成する岩盤等に比較的邪魔されることなく、発破操作装置と無線信号によって交信できる。
 本開示の他の特徴によると、ハウジングの手前端が第1受信アンテナとともに挿入孔から発破対象から飛び出て設置される。したがって中継装置と発破操作装置は、発破対象を構成する岩盤等に遮られずに無線信号で交信できる。また第1受信アンテナは、発破対象に保持されたハウジングを利用して発破対象から飛び出ている。そのため簡易な構造で第1受信アンテナが発破対象に支持される。
 本開示の他の特徴によると、第2周波数は、岩盤を透過する1kHz~500kHzであり、第1周波数は、1MHz~10GHzである。したがって中継装置と起爆***は、岩盤内で好適に無線交信できる。また第1周波数と第2周波数の周波数帯が離れている。そのため第1周波数の信号と第2周波数の信号が混信することが抑制され、誤った通信を抑制できる。
 本開示の他の特徴は、無線起爆システムを用いた無線起爆方法に関する。発破操作装置が発破対象から離間した位置に設置される。中継装置が発破対象の挿入孔に設置される。発破操作装置と中継装置の第1アンテナが相互に第1周波数である1MHz~10GHzの無線信号で通信する。起爆***が発破対象の装薬孔に設置される。起爆***と中継装置の第2アンテナが相互に第2周波数である1kHz~500kHzの無線信号で通信する。中継装置の中継処理機が第1周波数の信号を受信処理し、かつ第2周波数の信号で送信処理する。また、中継装置の中継処理機が第2周波数の信号を受信処理し、かつ第1周波数の信号で送信処理する。
 したがって中継装置と起爆***は、例えば発破対象を構成する岩盤等を透過する1kHz~500kHzの無線信号で交信する。中継装置と起爆***は、いずれも発破対象に形成された孔に設置されるため、相互に近い場所に位置する。したがって例えば10W以下の小さな電力の無線信号で中継装置と起爆***が交信できる。一方、中継装置と発破操作装置は、比較的高い1MHz~10GHzの無線信号で交信する。そのため発破対象であるトンネルの外などの周辺に信号が漏れることを抑制できる。
 本開示の他の特徴によると、発破操作装置が第1周波数の第1下り無線信号を中継装置へ送信する。中継装置の中継処理機が第1下り無線信号を受信処理し、第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する。中継装置が第2下り無線信号を起爆***へ送信する。したがって発破操作装置から中継装置へ送信される第1周波数の下りの無線信号は、発破対象であるトンネルの外などの周辺に漏れることを抑制できる。中継装置から起爆***へ送信される第2周波数の下りの無線信号は、発破対象を構成する岩盤等を透過する。そのため発破操作装置から中継装置を介して起爆***へ好適に下りの無線信号を送信できる。
 本開示の他の特徴によると、起爆***が第2周波数の第2上り無線信号を中継装置へ送信する。中継装置の中継処理機が第2上り無線信号を受信処理し、第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する。中継装置が第1上り無線信号を発破操作装置へ送信する。したがって発破操作装置から中継装置を介して起爆***へ送信される下りの無線信号のみならず、その逆の上りの無線信号においても前述の効果を得ることができる。
 本開示の他の特徴によると、***装填ユニットが発破対象の近傍において起爆***と中継装置に無線方式で給電する。***装填ユニットが蓄電された起爆***を発破対象の装薬孔に装填する。***装填ユニットが蓄電された中継装置を発破対象の挿入孔に装填する。したがって起爆***を充電しかつ装薬孔に装填する工程、あるいは中継装置を充電しかつ挿入孔に装填する工程を、発破対象の近傍において一連の流れで効率良く行うことができる。また給電は、装薬孔に装填する直前の起爆***、あるいは挿入孔に装填する直前の中継装置に対して行う。そのため比較的容量の小さいコンデンサ等の蓄電回路を用いることができる。かくして起爆***と中継装置のコストを安価にできる。
無線起爆システムの全体構成とトンネル掘削現場の概略図である。 切羽面の孔に装填された起爆***と中継装置を示す断面図と***装填ユニットの概略図である。 第1実施形態に係る起爆***と中継装置と発破操作装置の概略図である。 起爆***と***装填ユニットの給電コイルの概略図である。 無線起爆システムのブロック図である。 無線起爆システムによる一連の作業を示すフローチャートである。 無線起爆システムにおける起爆***の充電処理のフローチャートである。 無線起爆システムにおける起爆準備処理のフローチャートである。 無線起爆システムにおける起爆処理のフローチャートである。 第2実施形態に係る中継装置と***装填ユニットのブロック図である。 図10の中継装置の充電処理のフローチャートである。 第3実施形態に係る起爆***と中継装置と発破操作装置の概略図である。 第4実施形態に係る起爆***と中継装置と発破操作装置の概略図である。
 本開示の好ましい実施形態を図面を参照して下記に詳しく説明する。説明中の同じ参照番号は、重複する説明をしないが、同じ機能を有する同じ要素を意味する。本開示の一つの実施の形態を図1~9にしたがって説明する。無線起爆システム1は、爆薬を***させて例えばトンネル、海底、岩石、ビル等の構造物等を掘削または破砕するために用いられる。本実施形態では、図1に示すようにトンネル70の掘削現場を例として説明する。トンネル70は、切羽面71を奥部に有する。切羽面71には、上下方向及び左右方向に所定の間隔を有して複数の装薬孔72が削孔される。装薬孔72は、トンネル70の奥行き方向に延出する。図2に示すように各装薬孔72内には、起爆***10と複数の爆薬2が装填される。爆薬2より手前の装薬孔72の入口は、粘土等の封止部材73で封止される。
 図1に示すように切羽面71には、中継装置30を設置するための1つまたは複数の挿入孔74が削孔される。挿入孔74は、爆薬2が装填される複数の装薬孔72に対して上下方向及び左右方向に所定の間隔を有して位置する。挿入孔74は、複数の装薬孔72と略平行にトンネル70の奥行き方向に延出する。挿入孔74内に中継装置30が挿入される。中継装置30のハウジング31は、挿入孔74の入口から一部が飛び出る。中継装置30は、装薬孔72内の複数の起爆***10のそれぞれと無線方式で交信する。
 図1に示すように無線起爆システム1は、トンネル70の洞床またはトンネル70の外部に設置される発破操作装置40を有する。発破操作装置40は、切羽面71から距離L1だけ離れた位置に配置される。距離L1は、例えば100m~1000mに設定される。発破操作装置40は、送受信アンテナ47を有し、中継装置30と無線方式で交信できる。そのため発破操作装置40は、中継装置30を介して装薬孔72内の複数の起爆***10のそれぞれと無線方式で交信できる。
 図2に示すように起爆***10と爆薬2は、***装填ユニット51を利用して各装薬孔72に装填される。***装填ユニット51は、例えば車両型の爆薬送出ユニット50に設けられる。***装填ユニット51には、起爆***10を充電するための給電装置52が装着される。給電装置52は、起爆***10を装薬孔72に装填する直前において起爆***10に給電する。これに代えて給電装置52は、***装填ユニット51と別個に設けられ、携帯できるハンディタイプであっても良い。
 起爆***10を図4,5にしたがって詳細に説明する。起爆***10は、略円柱形状の***本体11を有する。***本体11の外周面の略中央部には、受電コイル12が円環状に巻き回される。受電コイル12の巻き数は、1周以上で例えば10周以上である。受電コイル12は、電磁場に曝されることにより特定の周波数、振幅の電流を発生させる。電流は起爆***10の制御用、起爆用の電力として用いられる。受電コイル12は、特定の周波数の各種信号を送受信する送受信アンテナを兼ねる。受電コイル12は、特定の周波数、振幅の電流が流れることで各種信号を送信する。受電コイル12は、特定の電磁場に曝されることで特定の周波数、振幅の各種信号を受信する。電磁波の周波数は、土中や岩盤内の透過性が良いように例えば1k~500kHzであり、好ましくは10k以上、例えば200kHzである。
 図4に示すように起爆***10は、***本体11の一端面から突出する***点火部13を有する。***点火部13は、***本体11の長手方向に沿って延出する。***点火部13は、爆薬2の1つである親ダイ2aに挿入される。
 図5に示すように起爆***10は、受電コイル12と電気的に接続される同調回路22と整流素子23と蓄電回路25を有する。同調回路22は、受電コイル12が電力を受信する際に発生した電流の受信周波数に同調する。整流素子23は、同調回路22から入力された電流を直流電流に整流する。蓄電回路25は、例えばコンデンサ等であり、整流素子23で整流された電力を蓄える。蓄電回路25は、起爆***10の各電子部品を動作させるための電力と、***点火部13が点火するための電力を蓄える。
 図5に示すように起爆***10は、受電コイル12をアンテナとして利用するための***モデム24を有する。***モデム24は、受信回路(復調回路)24aと送信回路(変調回路)24bを有する。受信回路24aと送信回路24bは、それぞれ受電コイル12と制御回路(CPU)21に接続される。受電コイル12が信号を受信する際に電流が発生する。受信回路24aは、この電流の変化に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換(復調)する。送信回路24bは、制御回路21から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変換(変調)する。受電コイル12には、送信回路24bで変調した信号に基づく電流が流れる。起爆***10は、制御回路21に接続されたメモリ26を有する。メモリ26には、起爆***10固有のID番号(シリアルナンバー)やアルゴリズムが予め記録される。メモリ26には、例えば受信回路24aで復調した起爆遅延時間を設定する信号に基づいて起爆遅延時間が記録される。
 図5に示すように起爆***10は、制御回路21に接続された起爆スイッチ27と抵抗測定回路28を有する。起爆スイッチ27は、蓄電回路25と***点火部13を電気的に接続した接続状態と切断した遮断状態とに切替える。起爆スイッチ27は、制御回路21からオン信号が出力されない場合、蓄電回路25と***点火部13を遮断状態にする。起爆スイッチ27は、制御回路21からオン信号が出力された際に、蓄電回路25と***点火部13を接続状態にする。抵抗測定回路28は、***点火部13が正常か否かを判断するために、制御回路21からの出力に基づいて***点火部13の電気抵抗を測定する。
 図5に示すように中継装置30は、円筒状のハウジング31を有する。ハウジング31は、一端に手前端31aを有し他端に奥側端31bを有する。手前端31aは、挿入孔74の入口から飛び出た位置に配置される。奥側端31bは、挿入孔74の入口から遠い奥側に配置される。中継装置30は、手前端31aに第1送受信アンテナ35を有する。中継装置30は、奥側端31bに第2送受信アンテナ37を有する。
 図5に示すように中継装置30は、制御回路(CPU)32を有し、制御回路32は、入力された信号を受信処理し、異なる周波数の信号で送信処理する中継処理機を備える。中継処理機は、例えば1M~10GHzの信号を受信処理し、1k~500kHzの信号で送信処理する。あるいは中継処理機は、例えば1k~500kHzの信号を受信処理し、1M~10GHzの信号で送信処理する。中継装置30は、制御回路32に電力を供給する電源33と、メモリ34を有する。制御回路32は、指令に基づいてメモリ34に情報を記録、またはメモリ34に記憶されたデータを読出し、またはメモリ34に記憶されたアルゴリズムに基づいて計算する。
 図5に示すように中継装置30は、第1モデム36と第2モデム38を有する。第1モデム36は、第1アンテナ側受信回路36aと第1アンテナ側送信回路36bを有する。第1アンテナ側受信回路36aと第1アンテナ側送信回路36bは、それぞれ第1送受信アンテナ35と制御回路32に接続される。第1アンテナ側受信回路36aは、第1送受信アンテナ35が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。第1アンテナ側送信回路36bは、制御回路32から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。第1送受信アンテナ35は、土中や岩盤内を透過し難い例えば1M~10GHzの無線電波を送信または/および受信し、好ましくは100MHz以上、例えば920MHzの無線電波を送信または/および受信する。
 図5に示すように第2モデム38は、第2アンテナ側受信回路38aと第2アンテナ側送信回路38bを有する。第2アンテナ側受信回路38aと第2アンテナ側送信回路38bは、それぞれ第2送受信アンテナ37と制御回路32に接続される。第2アンテナ側受信回路38aは、第2送受信アンテナ37が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。第1アンテナ側送信回路36bは、制御回路32から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。第2送受信アンテナ37は、土中や岩盤内の透過性が良い例えば1k~500kHzの無線電波を送信または/および受信し、好ましくは例えば200kHzの無線電波を送信または/および受信する。
 図5に示すように発破操作装置40は、制御回路(CPU)43と入力部41と表示部42を有する。制御回路43は、発破操作装置40の各電気部品からの電気信号の入力に基づいて各電気部品に電気信号を出力する。入力部41は、例えばキーボードやスイッチ、タッチパネル等を備える。表示部42は、例えばディスプレイや点灯・消灯をするランプ等を備える。作業者は、表示部42に表示された情報を確認しながら、入力部41を操作する。入力部41と表示部42は、それぞれ制御回路43と電気的に接続される。発破操作装置40は、制御回路43に電力を供給する電源44と、メモリ45を有する。制御回路43は、指令に基づいて例えば起爆***10のID番号等の情報をメモリ45に記録、またはメモリ45に記憶されたデータを読出し、またはメモリ45に記憶されたアルゴリズムに基づいて計算する。
 図5に示すように発破操作装置40は、送受信アンテナ47と操作機モデム46を有する。操作機モデム46は、受信回路46aと送信回路46bを有する。受信回路46aと送信回路46bは、それぞれ送受信アンテナ47と制御回路43に接続される。受信回路46aは、送受信アンテナ47が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。送信回路46bは、制御回路43から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。送受信アンテナ47は、例えば1M~10GHzの無線電波を送信または/および受信する。
 図2に示すように無線起爆システム1は、各装薬孔72内に起爆***10と爆薬2を送出する爆薬送出ユニット50を有する。爆薬送出ユニット50は、車両50aに搭載されたブーム50bを有する。ブーム50bは、伸縮または傾動可能に車両50aに支持される。ブーム50bの端部に***装填ユニット51が設けられる。***装填ユニット51は、ブーム50bの伸縮または傾動によって装薬孔72内へ移動する。***装填ユニット51は、起爆***10を保持し、または起爆***10の保持を解除する。***装填ユニット51が装薬孔72内に移動することで起爆***10が装薬孔72に装填される。
 図4に示すように***装填ユニット51は、装薬孔72に装填される前の起爆***10の受電コイル12に動作用エネルギーを給電する給電装置52を有する。給電装置52は、筒状でありかつ両側が開口した筒本体52aを有する。筒本体52aは、円環状に巻き回された給電コイル(アンテナ)53を有する。給電コイル53は、筒本体52aの外周面に沿って巻き回される。給電コイル53の巻き数は、1周以上で例えば10周以上である。筒本体52aの開口52bは、***本体11の外周面に巻き回された受電コイル12の外径よりも大きい内径を有する。
 図4に示すように給電コイル53は、特定の周波数、振幅、波長の電流が流れることで給電コイル53の周囲に電場または磁場を発生させて特定の電磁波を送信する。給電コイル53は、特定の電磁場に曝されることで特定の周波数、振幅の各種信号を受信する。給電コイル53は、例えば1k~500kHz、好ましくは例えば200kHzで受電コイル12と交信する。
 図5に示すように***装填ユニット51は、装薬孔72に装填する前の起爆***10の受電コイル12と交信可能な装填ユニット側通信装置55を有する。装填ユニット側通信装置55は、制御回路(CPU)58と入力部56と表示部57を有する。制御回路58は、装填ユニット側通信装置55の各電気部品からの電気信号の入力に基づいて各電気部品に電気信号を出力する。入力部56は、例えばキーボードやスイッチ、タッチパネル等を備える。表示部57は、例えばディスプレイや点灯・消灯をするランプ等を備える。作業者は、表示部57に表示された情報を確認しながら、入力部56を操作する。入力部56と表示部57は、それぞれ制御回路58と電気的に接続される。
 図5に示すように装填ユニット側通信装置55は、制御回路58に電力を供給する電源59と、メモリ60と給電回路61を有する。制御回路58は、指令に基づいて例えば起爆***10のID番号等の情報をメモリ60に記録、またはメモリ60の記憶されたデータを読出し、またはメモリ60に記憶されたアルゴリズムに基づいて計算する。給電回路61は、電源59と給電コイル53に電気的に接続される。制御回路58は、指令に基づいて電源59から給電回路61を介して給電コイル53に電流を出力する。
 図5に示すように装填ユニット側通信装置55は、給電コイル53と制御回路58に接続される装填ユニットモデム62を有する。装填ユニットモデム62は、受信回路62aと送信回路62bを有する。受信回路62aと送信回路62bは、それぞれ給電コイル53と制御回路58に接続される。受信回路62aは、給電コイル53が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。送信回路62bは、制御回路58から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。送信回路62bは、例えば起爆遅延時間の設定信号等に係る特定の周波数1k~500kHzでありかつ特定の符号信号を設定した電流を給電コイル53に出力する。
 図6~9にしたがって無線起爆システム1を利用して切羽面71を***して掘削する無線起爆方法のフローを説明する。まず作業者は、図1を参照するように発破の準備のために切羽面71に複数の装薬孔72と1つ以上の挿入孔74を削孔する(図6のステップS1)。装薬孔72と挿入孔74は、例えば径が5cm程度、深さが2m程度に削孔される。図4を参照するように起爆***10の***本体11を長手方向に沿って給電装置52の筒本体52aに挿入する(ステップS2)。受電コイル12は、給電コイル53の径方向内方に配置される。作業者は、入力部56(図5参照)を操作して起爆***10の充電処理を開始する(ステップS3)。
 図5を参照するように装填ユニット側通信装置55の制御回路58は、入力部56からの入力信号を受けて給電回路61を介して給電コイル53に電流を出力する(図7のステップS11)。給電コイル53は、例えば周波数が1k~500kHzの磁界を発生させる(ステップS12)。起爆***10の受電コイル12は、磁界を受信して電流を発生させる(ステップS13)。同調回路22は、受電コイル12で発生した電流の周波数に同調する(ステップS14)。整流素子23は、受信した電流を直流電流に整流する(ステップS15)。
 図5を参照するように蓄電回路25は、直流電流が供給されることで電力を蓄える(ステップS16)。なお受電コイル12で電流が発生する前段階では、蓄電回路25の電圧は0Vである。装填ユニット側通信装置55からのID番号の問い合わせ信号の送信(ステップS17)に対し、蓄電回路25の電圧が所定値未満の場合応答しない。応答した場合、起爆***10の制御用の電力と***点火部13の点火用の電力が蓄電回路25に十分に蓄電されている。受電コイル12がID番号の問い合わせ信号を受信し(ステップS18)、受信回路24aが信号を復調する(ステップS19)。制御回路21は、起爆***10のID番号を送信回路24bに送信する(ステップS20)。送信回路24bが信号を変調し(ステップS21)、受電コイル12に送信する。受電コイル12は、変調した信号を例えば1k~500kHzの無線電波で送信する(ステップS22)。
 図5を参照するように給電コイル53が信号を受信する(ステップS23)。受信回路62aが信号を復調し(ステップS24)、制御回路58に送信する。制御回路58は、起爆***10のID番号を確認し(ステップS25)、メモリ60にID番号を記録する。制御回路58は、起爆***10のID番号に応じた起爆遅延時間の設定信号を送信回路62bに送信する(ステップS26)。送信回路62bが信号を変調し(ステップS27)、給電コイル53は、例えば周波数が1k~500kHzの磁界を発生させて起爆遅延時間の設定信号を送信する(ステップS28)。
 図5を参照するように受電コイル12が信号を受信し(ステップS29)、受信回路24aが信号を復調する(ステップS30)。メモリ26は、制御回路21の指令に基づいて起爆遅延時間を記録する(ステップS31)。制御回路21は、起爆遅延時間の設定完了の信号を送信回路24bに送信する(ステップS32)。送信回路24bが信号を変調し(ステップS33)、受電コイル12に送信する。受電コイル12は、変調した信号を例えば1k~500kHzの無線電波で送信する(ステップS34)。
 図5を参照するように給電コイル53が信号を受信し(ステップS35)、受信回路62aが信号を復調し(ステップS36)、制御回路58に送信する。制御回路58は、起爆***10の起爆遅延時間の設定完了を確認する(ステップS37)。表示部57は、起爆***10の充電処理(準備)が完了したことを表示する(ステップS38)。
 図2に示すように給電装置52は、***装填ユニット51のブーム50bの端部に設けられる。これに代えて給電装置52は、ブーム50bと異なる場所に設けられる。例えば給電装置52は、***装填ユニット51と離れて設けられる。このような場合、図4を参照するように作業者は、充電完了した起爆***10を給電装置52の筒本体52aから抜き出す(図6のステップS4)。作業者が充電された起爆***10を爆薬送出ユニット50にセットする。図2を参照するように***装填ユニット50は、起爆***10と爆薬2を装薬孔72に装填する(ステップS5)。起爆***10は、***点火部13と連結された親ダイ2a側を手前側にして装填される。親ダイ2aの手前側に複数の増ダイ2bが装填される。装薬孔72の入口が封止部材73で封止される。作業者は、中継装置30を挿入孔74に挿入する(ステップS6)。第2送受信アンテナ37を有する奥側端31bは、挿入孔74の入口から遠い奥側に配置される。第1送受信アンテナ35を有する手前端31aは、挿入孔74の入口から飛び出てハウジング31に支持される。
 図3を参照するように作業者は、全ての起爆***10と爆薬2と中継装置30を装填した後、切羽面71から所定の距離離れた遠隔地に発破操作装置40を設置する(ステップS7)。***装填ユニット51(図2参照)を備えた爆薬送出ユニット50は、切羽面71から所定の距離離れた遠隔地に退避させる。作業者は、入力部41を操作して起爆***10に対して起爆準備処理を開始する(ステップS8)。
 図5を参照するように発破操作装置40の制御回路43は、入力部41からの信号を受けて***点火部13の健全性の良否を確認する起爆準備の信号を送信回路46bに送信する(図8のステップS41)。送信回路46bが信号を変調し(ステップS42)、送受信アンテナ47が例えば1M~10GHzの無線電波で下りの信号を送信する(ステップS43)。
 図5を参照するように中継装置30の第1送受信アンテナ35が下りの信号を受信し(ステップS44)、第1アンテナ側受信回路36aが信号を復調する(ステップS45)。制御回路32の中継処理機は、例えば1M~10GHzの高周波の信号を受信処理し、1k~500kHzの低周波の信号で送信処理する(ステップS46)。第2アンテナ側送信回路38bが信号を変調し(ステップS47)、第2送受信アンテナ37が例えば1k~500kHzの無線電波で下りの信号を送信する(ステップS48)。
 図5を参照するように受電コイル12が下りの信号を受信し(ステップS49)、受信回路24aが信号を復調する(ステップS50)。抵抗測定回路28は、制御回路21からの出力に基づいて***点火部13の電気抵抗を測定する(ステップS51)。制御回路21は、測定された抵抗値から***点火部13の健全性(通電性)の良否を判定する(ステップS52)。制御回路21は、***点火部13の健全性の良否の信号を送信回路24bに送信する(ステップS53)。送信回路24bが信号を変調し(ステップS54)、受電コイル12(例えば送受信アンテナ)が例えば1k~500kHzの無線電波で上りの信号を送信する(ステップS55)。
 図5を参照するように第2送受信アンテナ37が上りの信号を受信し(ステップS56)、第2アンテナ側受信回路38aが信号を復調する(ステップS57)。制御回路32の中継処理機は、例えば1k~500kHzの低周波の信号を受信処理し、1M~10GHzの高周波の信号で送信処理する(ステップS58)。第1アンテナ側送信回路36bが信号を変調し(ステップS59)、第1送受信アンテナ35が例えば1M~10GHzの無線電波で上りの信号を送信する(ステップS60)。
 図5を参照するように送受信アンテナ47が上りの信号を受信し(ステップS61)、受信回路46aが信号を変調(例えば復調)する(ステップS62)。制御回路43は、***点火部13の健全性が良好である場合(ステップS63)、表示部42に起爆***10の起爆準備が完了した旨を表示させる(ステップS64)。制御回路43は、所定のID番号の起爆***10の***点火部13の健全性が良好でない場合(ステップS63)、表示部42に起爆***10のID番号と***点火部13の健全性が良好でない旨を表示させる。作業者は、起爆準備処理が完了した後、入力部41を操作して起爆***10に対して起爆処理を開始する(図6のステップS9)。
 図5を参照するように作業者が発破操作装置40の入力部41を操作し、制御回路43が入力部41からの信号を受けて起爆信号を送信回路46bに送信する(図9のステップS71)。送信回路46bが信号を変調し(ステップS72)、送受信アンテナ47が例えば1M~10GHzの無線電波で下りの信号を送信する(ステップS73)。中継装置30の第1送受信アンテナ35が下りの信号を受信し(ステップS74)、第1アンテナ側受信回路36aが信号を復調する(ステップS75)。制御回路32の中継処理機は、例えば1M~10GHzの高周波の信号を受信処理し、1k~500kHzの低周波の信号で送信処理する(ステップS76)。第2アンテナ側送信回路38bが信号を変調し(ステップS77)、第2送受信アンテナ37が例えば1k~500kHzの無線電波で下りの信号を送信する(ステップS78)。
 図5を参照するように受電コイル12が下りの信号を受信し(ステップS79)、受信回路24aが信号を復調する(ステップS80)。制御回路21は、起爆信号を受信した際に内部に有するタイマーを起動させる。タイマーによる時間がメモリ26に記録された起爆遅延時間に達したか否かを判定する(ステップS81)。判定は、タイマーのカウント時間が起爆遅延時間に達するまで繰り返される。タイマーのカウント時間が起爆遅延時間に達した場合、制御回路21が起爆スイッチ27にオン信号を出力する(ステップS82)。起爆スイッチ27がオンして接続状態になり(ステップS83)、蓄電回路25が起爆スイッチ27を介して***点火部13に送電する(ステップS84)。***点火部13が点火して(ステップS85)、爆薬2(図3参照)が起爆する。
 上述した無線起爆システム1によれば、図5に示すように発破操作装置40と起爆***10と中継装置30を有する。発破操作装置40は、切羽面71から離間して設置されかつ第1周波数の第1下り無線信号を送信する。起爆***10は、切羽面71の装薬孔72に装填されかつ第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号を受信する受電コイル12を備える。中継装置30は、第1下り無線信号を受信する第1送受信アンテナ35と、第1下り無線信号を受信処理し、第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する制御回路32の中継処理機と、第2下り無線信号を送信する第2送受信アンテナ37を備える。第2送受信アンテナ37が装薬孔72と並んだ切羽面71の挿入孔74に装填される。
 したがって中継装置30と起爆***10は、比較的低い周波数である第2周波数で無線交信する。例えば、発破対象を構成する岩盤等を透過する低い周波数で中継装置30と起爆***10が無線交信する。中継装置30と起爆***10は、いずれも切羽面71に形成された装薬孔72または挿入孔74に設置されるため、相互に近い場所に位置する。したがって例えば10W以下の小さな電力の無線信号で中継装置30と起爆***10が交信できる。一方、中継装置30と発破操作装置40は、高周波である第1周波数によって無線交信する。そのため発破対象であるトンネル70の外などの周辺に信号が漏れることを防止できる。
 図5に示すように起爆***10は、第2周波数の第2上り無線信号を送信する受電コイル12を有する。中継装置30は、第2上り無線信号を受信する第2送受信アンテナ37と、第2上り無線信号を受信処理し、第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する制御回路32の中継処理機と、第1上り無線信号を送信する第1送受信アンテナ35を有する。発破操作装置40が第1上り無線信号を受信する。したがって発破操作装置40から中継装置30を介して起爆***10へ送信される下りの無線信号のみならず、その逆の上りの無線信号においても前述の効果を得ることができる。
 図5に示すように爆薬側受信アンテナと爆薬側送信アンテナが共通の受電コイル12である。第1受信アンテナと第1送信アンテナが共通の第1送受信アンテナ35である。第2受信アンテナと第2送信アンテナが共通の第2送受信アンテナ37である。したがって無線起爆システム1全体の部品点数を少なくできる。
 図5に示すように中継装置30は、挿入孔74に一部または全部が挿入されるハウジング31を有する。ハウジング31に第1送受信アンテナ35と第2送受信アンテナ37と中継処理機を備えた制御回路32とが一体に設けられる。したがって中継装置30は、ハウジング31を介して発破対象に支持される。そのため中継装置30は、簡易に発破対象に挿入されかつ支持される。
 図5に示すようにハウジング31は、挿入孔74の奥側に設置される奥側端31bを有する。奥側端に第2送受信アンテナ37が設けられる。奥側端の反対側のハウジング31の手前端に第1送受信アンテナ35が設けられる。したがって第2送受信アンテナ37は、装薬孔72の奥側に装填された起爆***10に近い場所に位置する。そのため中継装置30と起爆***10は、例えば10W以下の小さな電力による信号で交信できる。一方、第1送受信アンテナ35は、挿入孔74の開口に近い場所に位置する。そのため第1送受信アンテナ35は、発破対象を構成する岩盤等に比較的邪魔されることなく、発破操作装置40と無線信号によって交信できる。
 図5に示すようにハウジング31の手前端31aが第1送受信アンテナ35とともに挿入孔74から切羽面71から飛び出て設置される。したがって中継装置30と発破操作装置40は、発破対象を構成する岩盤等に遮られずに無線信号で交信できる。また第1送受信アンテナ35は、発破対象に保持されたハウジング31を利用して切羽面71から飛び出ている。そのため簡易な構造で第1送受信アンテナ35が発破対象に支持される。
 図5を参照するように第2周波数は、岩盤を透過する1kHz~500kHzである。第1周波数は、1MHz~10GHzである。したがって中継装置30と起爆***10は、岩盤内で好適に無線交信できる。また第1周波数と第2周波数の周波数帯が離れている。そのため第1周波数の信号と第2周波数の信号が混信することが抑制され、誤った通信を防止できる。
 図2に示すように起爆***10を装薬孔72に装填する***装填ユニット51を有する。***装填ユニット51は、装薬孔72に装填する前の起爆***10の受電コイル12に対して第2周波数の無線信号で通信可能な装填ユニット側通信装置55を有する。したがって起爆***10と装填ユニット側通信装置55を通信させる工程と、起爆***10を装薬孔72に装填する工程を一連の流れで効率良く行うことができる。さらに装填ユニット側通信装置55から受信する受電コイル12と、中継装置30から受信する受電コイル12を共通にできる。そのため起爆***10の部品点数を少なくできる。
 図5に示すように起爆***10は、動作用エネルギーを受信する受電コイル12と、動作用エネルギーを蓄電する蓄電回路25を有する。***装填ユニット51は、装薬孔72に装填される前の起爆***10の受電コイル12に動作用エネルギーを給電する給電コイル53を有する。したがって蓄電回路25は、起爆***10を装薬孔72に装填する直前まで動作用エネルギーが蓄電されていない状態を維持できる。そのため起爆***10を切羽面71まで運搬する際に、エネルギーが低い安定した状態で運搬できる。また給電は、装薬孔72に装填する直前の起爆***10に対して行う。そのため蓄電回路25に例えば比較的容量の小さいコンデンサを用いることができる。かくして起爆***10のコストを安価にできる。また給電時間を短くできるため作業を効率良くできる。
 図2に示すように装薬孔72に装填される爆薬を送出する爆薬送出ユニット50に***装填ユニット51が設けられる。したがって起爆***10を装薬孔72に装填する工程と、爆薬を装薬孔72の起爆***10よりも手前側に装填する工程を一連の流れで効率良く行うことができる。
 図5に示すように中継装置30は、第2送受信アンテナ37と中継処理機を備えた制御回路32と第1送受信アンテナ35とを有する。第2送受信アンテナ37は、起爆***10から送信された第2周波数の第2上り無線信号を受信する。中継処理機は、第2上り無線信号を受信処理し、第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する。第1送受信アンテナ35は、第1上り無線信号を送信する。第2送受信アンテナ37と中継処理機と第1送受信アンテナ35がハウジング31に装着されている。したがって発破操作装置40から中継装置30を介して起爆***10へ送信される下りの無線信号のみならず、その逆の上りの無線信号においても前述の効果を得ることができる。
 図1に示すように発破操作装置40が発破対象から離間した位置に設置される。中継装置30が発破対象の挿入孔74に設置される。発破操作装置40と中継装置30の第1送受信アンテナ35が相互に第1周波数である1MHz~10GHzの無線信号で通信する。起爆***10が発破対象の装薬孔72に設置される。起爆***10と中継装置30の第2送受信アンテナ37が相互に第2周波数である1kHz~500kHzの無線信号で通信する。中継装置30の中継処理機が第1周波数の信号を受信処理し、かつ第2周波数の信号で送信処理する。また、中継装置30の中継処理機が第2周波数の信号を受信処理し、かつ第1周波数の信号で送信処理する。
 したがって中継装置30と起爆***10は、例えば発破対象を構成する岩盤等を透過する1kHz~500kHzの無線信号で交信する。中継装置30と起爆***10は、いずれも切羽面71に形成された装薬孔72または挿入孔74に設置されるため、相互に近い場所に位置する。したがって例えば10W以下の小さな電力の無線信号で中継装置30と起爆***10が交信できる。一方、中継装置30と発破操作装置40は、比較的高い1MHz~10GHzの無線信号で交信する。そのため発破対象であるトンネル70の外などの周辺に信号が漏れることを防止できる。
 図5に示すように発破操作装置40が第1周波数の第1下り無線信号を中継装置30へ送信する。中継装置30の中継処理機が第1下り無線信号を受信処理し、第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する。中継装置30が第2下り無線信号を起爆***10へ送信する。したがって発破操作装置40から中継装置30へ送信される第1周波数の下りの無線信号は、発破対象であるトンネル70の外などの周辺に漏れることを防止できる。中継装置30から起爆***10へ送信される第2周波数の下りの無線信号は、発破対象を構成する岩盤等を透過する。そのため発破操作装置40から中継装置30を介して起爆***10へ好適に下りの無線信号を送信できる。
 本開示の他の実施の形態を図10,11にしたがって説明する。第2実施形態の無線起爆システム80は、図5に示す無線起爆システム1の中継装置30に代えて図10に示す中継装置81を有する。中継装置81は、第2送受信アンテナ37(図5参照)に代えて略円柱形状のハウジング82の外周面に円環状に巻き回された受電コイル85を有する。受電コイル85は、受電コイル85の巻き数は、1周以上で例えば10周以上である。受電コイル85は、電磁場に曝されることにより電流を発生させ、電流が中継装置81の動作用の電力として用いられる。受電コイル85は、例えば1k~500kHzの無線信号を送受信する第2送受信アンテナを兼ねる。
 図10に示すように中継装置81は、電源33(図5参照)に代えて受電コイル85と電気的に接続される同調回路86と整流素子87と蓄電回路84を有する。同調回路86は、受電コイル85が電力を受信する際に発生した電流の受信周波数に同調する。整流素子87は、同調回路86から入力された電流を直流電流に整流する。蓄電回路84は、例えばコンデンサ等であり、整流素子87で整流された電力を中継装置81の各電子部品を動作させるための電力として蓄える。
 図11にしたがって中継装置81の蓄電回路84を充電する処理のフローを説明する。中継装置81の充電処理は、図6に示すステップS5とステップS6の間で行われる。まず、図10を参照するように装填ユニット側通信装置55の制御回路58は、入力部56からの入力信号を受けて給電回路61を介して給電コイル53に電流を出力する(図11のステップS101)。給電コイル53は、例えば周波数が1k~500kHzの磁界を発生させる(ステップS102)。中継装置81の受電コイル85は、磁界を受信して電流を発生させる(ステップS103)。同調回路86は、受電コイル85で発生した電流の周波数に同調する(ステップS104)。整流素子87は、受信した電流を直流電流に整流する(ステップS105)。
 図10を参照するように蓄電回路84は、直流電流が供給されることで電力を蓄える(ステップS106)。装填ユニット側通信装置55からのID番号の問い合わせ信号の送信(ステップS107)に対し、蓄電回路84の電圧が所定値未満の場合応答しない。応答した場合、中継装置81の動作用の電力が蓄電回路84に十分に蓄電されている。受電コイル85がID番号の問い合わせ信号を受信し(ステップS108)、第2アンテナ側受信回路38aが信号を復調する(ステップS109)。制御回路83は、蓄電回路84のID番号を第2アンテナ側送信回路38bに送信する(ステップS110)。第2アンテナ側送信回路38bが信号を変調し(ステップS111)、受電コイル85が例えば1k~500kHzの無線電波で信号を送信する(ステップS112)。
 図10を参照するように給電コイル53が信号を受信する(ステップS113)。受信回路62aが信号を復調し(ステップS114)、制御回路58に送信する。制御回路58は、中継装置81のID番号の応答を確認して充電の完了を確認し(ステップS115)、表示部57に中継装置81の充電処理が完了したことを表示させる。
 上述した無線起爆システム80によれば、図10に示すように中継装置81は、***装填ユニット51の給電コイル53から動作用エネルギーを受信する受電コイル85と、動作用エネルギーを蓄電する蓄電回路84を有する。したがって起爆***10(図5参照)に給電する給電コイル53を利用して、中継装置81も給電できる。そのため無線起爆システム80全体の部品点数を少なくできる。さらに中継装置81を挿入孔74に挿入する直前に蓄電回路84に蓄電する。そのため蓄電回路84の蓄電容量を通信に必要な最小限の量にできる。
 図10に示すように***装填ユニット51が発破対象の近傍において起爆***10(図1参照)と中継装置81に無線方式で給電する。***装填ユニット51が蓄電された起爆***10を発破対象の装薬孔72(図1参照)に装填する。***装填ユニット51が蓄電された中継装置81を発破対象の挿入孔74(図1参照)に装填する。したがって起爆***10を充電しかつ装薬孔72に装填する工程、あるいは中継装置81を充電しかつ挿入孔74に装填する工程を、切羽面71の近傍において一連の流れで効率良く行うことができる。また給電は、装薬孔72に装填する直前の起爆***10、あるいは挿入孔74に装填する直前の中継装置81に対して行う。そのため比較的容量の小さいコンデンサ等の蓄電回路25,84を用いることができる。かくして起爆***10と中継装置81のコストを安価にできる。
 図2に示すように給電装置52は、***装填ユニット51に設けられる。この場合、爆薬送出ユニット50によって起爆***10が***装填ユニット51に送られる。起爆***10が給電装置52の筒本体52aの入口から筒本体52aに挿入される。給電装置52によって起爆***10が充電され、その後、***装填ユニット51によって起爆***10が筒本体52aの出口から排出される。そのため起爆***10は、直線上に移動して筒本体52aを貫通し、装薬孔72に装填される。
 本開示の他の実施の形態を図12にしたがって説明する。第3実施形態の無線起爆システム90は、図3に示す無線起爆システム1の中継装置30に代えて図12に示す中継装置91を有する。中継装置91は、一端に手前端92aを具備し他端に奥側端92bを具備する円筒状のハウジング92を有する。奥側端92bは、装薬孔72に挿入された起爆***10と略同じ深さの挿入孔74の奥部に配置される。手前端92aは、挿入孔74の内方に収容されて奥側端92bよりも手前側に配置される。
 図12に示すように中継装置91は、手前端92aに第1送受信アンテナ93を有し、奥側端92bに第2送受信アンテナ95を有する。第1送受信アンテナ93は、挿入孔74の手前側へ延びて挿入孔74の入口から飛び出ている。第1送受信アンテナ93は、土中や岩盤内を透過し難い例えば1M~10GHz、好ましくは100MHz以上、例えば920MHzの無線電波を送受信する。第2送受信アンテナ95は、土中や岩盤内の透過性が良い例えば1k~500kHz、好ましくは例えば200kHzの無線電波を送受信する。
 図12に示すように中継装置91は、手前端92a側に配置される第1モデム94と、奥側端92b側に配置される第2モデム96を有する。第1モデム94と第2モデム96の間には、中継処理機97と図示省略の電源が設けられる。中継処理機97は、入力された信号を受信処理し、異なる周波数の信号で送信処理する。第1モデム94は、第1送受信アンテナ93が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。第1モデム94は、中継処理機97を介して第2モデム96から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。第2モデム96は、第2送受信アンテナ95が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。第2モデム96は、中継処理機97を介して第1モデムから送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。
 上述した無線起爆システム90によれば、図12に示すようにハウジング92の手前端92aが挿入孔74の内方に収容されて設置される。第1送受信アンテナ93が手前端92aから挿入孔74の入口へ向けて延び、挿入孔74の入口から飛び出ている。したがって、挿入孔74の奥側に設置された中継装置91と挿入孔74の外方の発破操作装置40との間で、土中や岩盤内を透過し難い例えば1M~10GHzの第1周波数で良好に送受信できる。しかもハウジング92を挿入孔74に対してコンパクトにできる。そのため中継装置91を挿入孔74に挿入して設置し易い。
 本開示の他の実施の形態を図13にしたがって説明する。第4実施形態の無線起爆システム100は、図3に示す無線起爆システム1の中継装置30に代えて図13に示す中継装置101を有する。さらに無線起爆システム100は、第2中継装置108を有する。中継装置101は、中継装置91(図12参照)と同様に構成される。中継装置101のハウジング102の奥側端102bは、挿入孔74の奥部に配置される。ハウジング102の手前端102aは、挿入孔74の内方に収容されて奥側端102bよりも手前側に配置される。手前端102aには、例えば1M~10GHz、好ましくは100MHz以上、例えば920MHzの無線電波を送受信する第1送受信アンテナ103が設けられる。奥側端102bには、例えば1k~500kHz、好ましくは例えば200kHzの無線電波を送受信する第2送受信アンテナ105が設けられる。
 図13に示すように中継装置101は、手前端102a側の第1モデム104と、奥側端102b側の第2モデム106と、その間に配置される中継処理機107と図示省略の電源を有する。中継処理機107は、入力された信号を受信処理し、異なる周波数の信号で送信処理する。第1モデム104、第2モデム106は、それぞれ第1送受信アンテナ103、第2送受信アンテナ105が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。第1モデム104、第2モデム106は、それぞれ中継処理機107を介して第2モデム106、第1モデム104から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。
 図13に示すように第2中継装置108は、挿入孔74の入口に設置される。第2中継装置108は、円筒状のハウジング109を有する。ハウジング109は、挿入孔74の入口からから飛び出た位置に配置される手前端109aと、挿入孔74の入口の奥側に配置される奥側端109bを有する。手前端109aに第1送受信アンテナ110が設けられ、奥側端109bに第2送受信アンテナ112が設けられる。第1送受信アンテナ110は、手前端109aと共に挿入孔74の入口から飛び出ている。第1送受信アンテナ110、第2送受信アンテナ112は、土中や岩盤内を透過し難い例えば1M~10GHz、好ましくは100MHz以上、例えば920MHzの無線電波を送受信する。
 図13に示すように第2中継装置108は、モデム111と中継処理機113と図示省略の電源を有する。モデム111は、第1送受信アンテナ110または第2送受信アンテナ112が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調する。中継処理機113は、モデム111から入力された信号を受信処理し、同じ周波数帯の信号で再生成して送信処理する。モデム111は、中継処理機113から送信されたデジタル信号をアナログ信号に変調する。第1送受信アンテナ110、第2送受信アンテナ112から変調した信号が送信される。
 上述した無線起爆システム100によれば、図13に示すようにハウジング102の手前端102aが挿入孔74の内方に収容されて設置される。挿入孔74の入口には、第2中継装置108が設置される。第2中継装置108のハウジング109は、手前端109aが挿入孔74の入口からから飛び出ており、かつ奥側端109bが挿入孔74の内方に収容される。したがって、挿入孔74の奥側に設置された中継装置101と挿入孔74の外方の発破操作装置40との間で、土中や岩盤内を透過し難い第1周波数で良好に送受信できる。しかもハウジング102を挿入孔74に対してコンパクトにできる。そのため挿入孔74の奥側に設置される中継装置101を挿入孔74に挿入し易い。
 本開示の1つの形態の形態を上記構造を参照して説明したが、本開示の1つの形態の目的を逸脱せずに多くの交代、改良、変更が可能であることは当業者であれば明らかである。したがって本開示の1つの形態は、添付された請求項の精神と目的を逸脱しない全ての交代、改良、変更を含み得る。例えば本開示の1つの形態は、前記特別な構造に限定されず、下記のように変更が可能である。
 例えば無線起爆システム1,80は、上述するようにトンネル70の掘削作業に使用できる。これに代えて、例えばビル等の構造物の破砕作業や海底の掘削作業に適用しても良い。上記実施の形態の起爆***10は、送受信アンテナを兼ねる受電コイル12を有する。これに代えて起爆***10は、受電コイル12とは別の送受信アンテナ、または受電コイル12とは別でありかつ相互に別個である受信アンテナと送信アンテナを有していても良い。同様にして中継装置30は、第1送受信アンテナ35と第2送受信アンテナ37に代えて、相互に別個である第1,第2受信アンテナと第1,第2送信アンテナをそれぞれ有していても良い。発破操作装置40は、送受信アンテナ47に代えて、相互に別個である受信アンテナと送信アンテナをそれぞれ有していても良い。
 上記実施の形態の装填ユニット側通信装置55は、送受信アンテナを兼ねる給電コイル53を有する。これに代えて装填ユニット側通信装置55は、給電コイル53とは別のアンテナ、または給電コイル53とは別でありかつ相互に別個である受信アンテナと送信アンテナを有していても良い。同様にして中継装置81は、例えば受電コイル85とは別の第2送受信アンテナ、または受電コイル85とは別でありかつ相互に別個である第2受信アンテナと第2送信アンテナを有していても良い。
 上記実施の形態の中継装置30は、ハウジング31に第1送受信アンテナ35と第2送受信アンテナ37と中継処理機を備えた制御回路32とが一体に設けられるハウジング31を有する。これに代えて中継装置30は、例えば3つのハウジングを有し、3つのハウジングのいずれかに第1送受信アンテナ35、第2送受信アンテナ37、制御回路32がそれぞれ設けられる構成であっても良い。
 上記実施の形態の装填ユニット側通信装置55は、***装填ユニット51に装着される。これに代えて装填ユニット側通信装置55は、例えば***装填ユニット51とは別個のハンディタイプ等であっても良い。***装填ユニット51は、複数の装填ユニット側通信装置55を有していても良い。***装填ユニット51と爆薬送出ユニット50が別個であっても良い。***装填ユニット51による起爆***10の充電及び装薬孔72への装填は、作業者が近くで操作して実施しても良く、予め準備されたプログラムに従って自動で実施しても良い。
 上記実施の形態の起爆***10は、1つの蓄電回路25を有する。これに代えて起爆***10は、例えば蓄電回路25を2つ有していても良い。これにより、例えば一方の蓄電回路25に各電子部品の動作用エネルギーを蓄電でき、他方の蓄電回路25に***点火部13の点火用のエネルギーを蓄電できる。起爆***10は、例えば予め電力が蓄えられた電源を有する非充電式であっても良い。中継装置91,101、第2中継装置108の電源は、充電式と非充電式のいずれであっても良い。第2周波数で受信した信号を同じ第2周波数で再生成して送信する第2中継装置108を例示した。これに代えて第2中継装置108は、受信した信号をそのまま挿入孔74の内方または外方へ送信しても良い。中継装置30,81は、1回の発破につき1個使用しても良く複数個使用しても良い。第1周波数の無線信号は、上りと下りで同じ周波数であっても良く、例えば1M~10GHzの範囲内で別の周波数であっても良い。第2周波数の無線信号は、上りと下りで同じ周波数であっても良く、例えば1k~500kHzの範囲内で別の周波数であっても良い。中継装置30は、例えば挿入孔74の手前端にのみ配置される構成であっても良い。

Claims (21)

  1.  無線起爆システムであって、
     発破対象から離間して設置されかつ第1周波数の第1下り無線信号を送信する発破操作装置と、
     前記発破対象の装薬孔に装填されかつ前記第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号を受信する爆薬側受信アンテナを備える起爆***と、
     前記第1下り無線信号を受信する第1受信アンテナと、前記第1下り無線信号を受信処理し、前記第2周波数の前記第2下り無線信号で送信処理する中継処理機と、前記第2下り無線信号を送信する第2送信アンテナを備える中継装置を有し、
     前記第2送信アンテナが前記装薬孔と並んだ前記発破対象の挿入孔に装填される無線起爆システム。
  2.  請求項1に記載の無線起爆システムであって、
     前記起爆***は、前記第2周波数の第2上り無線信号を送信する爆薬側送信アンテナを有し、
     前記中継装置は、前記第2上り無線信号を受信する第2受信アンテナと、前記第2上り無線信号を受信処理し、前記第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する中継処理機と、前記第1上り無線信号を送信する第1送信アンテナを有し、
     前記発破操作装置が前記第1上り無線信号を受信する無線起爆システム。
  3.  請求項2に記載の無線起爆システムであって、
     前記爆薬側受信アンテナと前記爆薬側送信アンテナが共通のアンテナであり、
     前記第1受信アンテナと前記第1送信アンテナが共通のアンテナであり、
     前記第2受信アンテナと前記第2送信アンテナが共通のアンテナである無線起爆システム。
  4.  請求項1~3のいずれか1つに記載の無線起爆システムであって、
     前記中継装置は、前記挿入孔に一部または全部が挿入されるハウジングを有し、前記ハウジングに前記第1受信アンテナと前記第2送信アンテナと前記中継処理機が一体に設けられる、
     または前記中継装置は、前記挿入孔に挿入される複数のハウジングを有し、前記複数のハウジングのいずれかに前記第1受信アンテナが設けられ、前記複数のハウジングのいずれかに前記第2送信アンテナが設けられ、前記複数のハウジングのいずれかに前記中継処理機が設けられる無線起爆システム。
  5.  請求項4に記載の無線起爆システムであって、
     前記ハウジングは、前記挿入孔の奥側に設置される奥側端を有し、前記奥側端に前記第2送信アンテナが設けられ、
     前記奥側端の反対側の前記ハウジングの手前端に前記第1受信アンテナが設けられる無線起爆システム。
  6.  請求項5に記載の無線起爆システムであって、
     前記ハウジングの前記手前端が前記第1受信アンテナとともに前記挿入孔から前記発破対象から飛び出て設置される無線起爆システム。
  7.  請求項1~6のいずれか1つに記載の無線起爆システムであって、
     前記第2周波数は、岩盤を透過する1kHz~500kHzであり、
     前記第1周波数は、1MHz~10GHzである無線起爆システム。
  8.  請求項1~7のいずれか1つに記載の無線起爆システムであって、
     前記起爆***を前記装薬孔に装填する***装填ユニットを有し、
     前記***装填ユニットは、前記装薬孔に装填する前の前記起爆***の前記爆薬側受信アンテナに対して前記第2周波数の無線信号で通信可能な装填ユニット側通信装置を有する無線起爆システム。
  9.  請求項8に記載の無線起爆システムであって、
     前記起爆***は、動作用エネルギーを受信する受電コイルと、前記動作用エネルギーを蓄電するコンデンサを有し、
     前記***装填ユニットは、前記装薬孔に装填される前の前記起爆***の前記受電コイルに前記動作用エネルギーを給電する給電コイルを有する無線起爆システム。
  10.  請求項9に記載の無線起爆システムであって、
     前記中継装置は、前記***装填ユニットの前記給電コイルから動作用エネルギーを受信する受電コイルと、前記動作用エネルギーを蓄電するコンデンサを有する無線起爆システム。
  11.  請求項8~10のいずれか1つ記載の無線起爆システムであって、
     前記装薬孔に装填される爆薬を送出する爆薬送出ユニットに前記***装填ユニットが設けられた無線起爆システム。
  12.  無線起爆システム用中継装置であって、
     発破対象から離間して設置された発破操作装置から第1周波数の第1下り無線信号を受信する第1受信アンテナと、
     前記第1下り無線信号を受信処理し、前記第1周波数よりも低い第2周波数の第2下り無線信号で送信処理する中継処理機と、
     前記第2下り無線信号を前記発破対象の装薬孔に装填された起爆***の爆薬側受信アンテナへ送信する第2送信アンテナと、
     前記第1受信アンテナと前記中継処理機と前記第2送信アンテナが装着されたハウジングを有し、前記ハウジングが前記装薬孔と並んだ前記発破対象の挿入孔に装填される無線起爆システム用中継装置。
  13.  請求項12に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
     前記起爆***から送信された前記第2周波数の第2上り無線信号を受信する第2受信アンテナと、
     前記第2上り無線信号を受信処理し、前記第1周波数の第1上り無線信号で送信処理する中継処理機と、
     前記第1上り無線信号を送信する第1送信アンテナを有し、
     前記第2受信アンテナと前記中継処理機と前記第1送信アンテナが前記ハウジングに装着されている無線起爆システム用中継装置。
  14.  請求項13に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
     前記第1受信アンテナと前記第1送信アンテナが共通のアンテナであり、
     前記第2受信アンテナと前記第2送信アンテナが共通のアンテナである無線起爆システム用中継装置。
  15.  請求項12~14のいずれか1つに記載の無線起爆システム用中継装置であって、
     前記挿入孔の奥側に設置される前記ハウジングの奥側端に前記第2送信アンテナが設けられ、
     前記奥側端の反対側の前記ハウジングの手前端に前記第1受信アンテナが設けられる無線起爆システム用中継装置。
  16.  請求項15に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
     前記ハウジングの前記手前端が前記第1受信アンテナとともに前記挿入孔から前記発破対象から飛び出て設置される無線起爆システム用中継装置。
  17.  請求項12~16のいずれか1つに記載の無線起爆システム用中継装置であって、
     前記第2周波数は、岩盤を透過する1kHz~500kHzであり、
     前記第1周波数は、1MHz~10GHzである無線起爆システム用中継装置。
  18.  無線起爆システムを用いた無線起爆方法であって、
     発破対象から離間した位置に設置された発破操作装置と前記発破対象の挿入孔に設置された中継装置の第1アンテナが相互に第1周波数である1MHz~10GHzの無線信号で通信し、
     前記発破対象の装薬孔に設置された起爆***と前記中継装置の第2アンテナが相互に第2周波数である1kHz~500kHzの無線信号で通信し、
     前記中継装置の中継処理機が前記第1周波数の信号を受信処理しかつ前記第2周波数の信号で送信処理し、また、前記中継装置の前記中継処理機が前記第2周波数の信号を受信処理しかつ前記第1周波数の信号で送信処理する無線起爆方法。
  19.  請求項18に記載の無線起爆方法であって、
     前記発破操作装置が前記第1周波数の第1下り無線信号を前記中継装置へ送信し、
     前記中継装置の前記中継処理機が前記第1下り無線信号を受信処理し、前記第2周波数の第2下り無線信号で送信処理し、
     前記中継装置が前記第2下り無線信号を前記起爆***へ送信する無線起爆方法。
  20.  請求項18または19に記載の無線起爆方法であって、
     前記起爆***が前記第2周波数の第2上り無線信号を前記中継装置へ送信し、
     前記中継装置の前記中継処理機が前記第2上り無線信号を受信処理し、前記第1周波数の第1上り無線信号で送信処理し、
     前記中継装置が前記第1上り無線信号を前記発破操作装置へ送信する無線起爆方法。
  21.  請求項18~20のいずれか1つに記載の無線起爆方法であって、
     ***装填ユニットが前記発破対象の近傍において前記起爆***と前記中継装置に無線方式で給電し、
     前記***装填ユニットが蓄電された前記起爆***を前記発破対象の前記装薬孔に装填し、
     前記***装填ユニットが蓄電された前記中継装置を前記発破対象の前記挿入孔に装填する無線起爆方法。
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