JP2010513758A - 岩洞掘削用穿孔パターンの設計 - Google Patents

Abstract

本発明は、岩洞を削岩するための穿孔パターンの設計方法およびソフトウエア製品に関する。本発明は、このソフトウエア製品および方法を実行可能な制御装置を有する削岩リグにも関する。穿孔パターン（12）の設計において、穿孔底部位置を爆破平面（29）の円（25）の底部に配置する。穿孔パターン設計プログラムは、円の底部からナビゲーション平面（28）の方向に見て、穿孔の不足の特性を決定する。プログラムは、穿孔について開始位置（36）を底部の位置（36）および方向に基づいて決定することができる。プログラムは、位置決めされた穿孔に関する爆破の計算も行なう。

Description

発明の背景

本発明は、岩洞掘削用穿孔パターンの設計方法に関するものである。穿孔パターンは、穿孔パターンの座標系において各穿孔の少なくとも位置および孔方向角を、さらにはトンネル面に穿孔すべき円について各穿孔の長さを決定するものである。本方法では設計者は、穿孔パターン設計プログラムの支援によって穿孔パターンを設計する。本発明の対象は、最初の独立請求項の前段に、より詳細に記載する。

本発明はさらに、第２の独立請求項に記載するソフトウエア製品に関するものであり、これは、設計用コンピュータにて実行することによって穿孔パターンの設計に必要な動作を生成する。さらに本発明は、第３の独立請求項に記載の削岩リグに関するものであり、これは、ソフトウエア製品を削岩リグの制御装置にて実行可能であり、穿孔パターンの設計に必要な動作を達成する。

トンネル、地下貯蔵室や他の岩洞などは円形に掘削される。トンネル面に穿孔が穿たれるが、これらは穿孔後、装薬され、爆破される。１回の爆破で、その円と同等量の岩材が岩盤から剥がれる。岩洞掘削用計画を事前に作成し、なかでも岩質に関する情報を決定する。一般に岩洞の発注者は、掘削すべき岩洞に関するさまざまな岩質条件も設定する。各円ごとに事務作業としてさらに、穿孔パターンを設計し、岩盤における穿孔の穿孔作業用削岩リグへ送り、所望の円を生成する。

パターンの設計に際して設計者を支援する穿孔パターン設計プログラムが穿孔パターン設計用に開発されている。したがって穿孔パターンの設計は、設計者と穿孔パターン設計プログラムとの間のインタラクティブな作業である。今日のコンピュータ支援穿孔パターン設計プログラムでは、穿孔パターンはナビゲーション平面に設計される。すなわち、削岩リグの操作者の観点から状況が検討される。さらに、岩盤爆破と岩盤剥離は３次元事象であり、ナビゲーション平面からの検討作業は困難である。加えて、ナビゲーション平面において設計された穿孔パターンは、とくにパターンの隅部に著しい不正確さがあることが分かっているが、これはパターンのプロファイル孔の監視角に起因する。したがって、ナビゲーション平面で設計された穿孔パターンにおける問題は、穿孔パターンが円の爆破の際に十分に高い精度を達成しないことである。

発明の簡単な説明

本発明は、新規で改良された穿孔パターン設計方法とソフトウエア製品を提供することを目的とする。さらに、内部の制御装置にて穿孔パターンのコンピュータ支援による設計が可能な新規で改良された削岩リグを提供することを目的とする。

本発明は、穿孔パターンにおいて円の底部に位置する爆破平面をナビゲーション平面からのパターンの長さに対応する距離に決定し、穿孔底部の位置を円の底部の爆破平面に配し、穿孔パターンにおける少なくとも一部の穿孔について爆破平面において爆破計算を行ない、記憶装置に事前に保存された爆破技術データを爆破計算に利用し、穿孔パターン設計プログラムに以下の穿孔特性、すなわちナビゲーション平面における穿孔開始位置と穿孔方向のうち１つを供給し、穿孔底部の位置および第１の所定の特性に基づいて、不足の第２の穿孔特性を決定し、この穿孔の特性は、円の底部からナビゲーション平面に方向を見て決定されることを特徴とする。本発明の特徴的構成要件は、各独立請求項の特徴段により詳細に記載する。

本発明の概念は、穿孔パターンを計画する基礎が円の底部における穿孔の検討にあることである。次に、穿孔パターンにおいて爆破平面を検討し、この平面を円の底部においてナビゲーション平面からの穿孔パターンの長さに対応する距離に配置する。穿孔底部位置は、円の底部の爆破平面に配置され、爆破計算を爆破平面の穿孔パターンの少なくとも一部の穿孔について行なうことができる。記憶装置に事前に保存された爆破技術データを爆破計算に利用する。

本発明の利点は、穿孔パターンの計画が従前より視覚的であることである。これは、従前の計画方法におけるように穿孔の開始位置の決定に集中しないでも、生成すべき空間の計画がたてられるためである。さらに、爆破技術検討を行なうので、穿孔すべき穿孔の底部の位置は爆破条件に従って決定することができる。このため穿孔は、爆破に関して円の底部の正しい位置になり、他方、余分な孔の穿孔作業が回避される。加えて、爆破中に岩盤を効率的に剥がすことができる。さらに、爆破に際して岩盤を計画通りに剥がせば、生成される岩洞の性質は良好になる。円底部で行なわれる計画作業によって、爆破技術検討作業とともに、装薬の決定も容易になる。穿孔パターンのさまざまな領域について固有装薬量を決定することは、ナビゲーション平面で行なうより円底部で行なうほうが容易で、視覚である。典型的には、固有装薬量は、10ないし20回の爆破が終わるまで、すなわち、各爆破結果の分析と何度もの爆破値の繰返しを経て初めて、穿孔パターンのすべての領域において正確に決定できる。ここで、円底部で計画作業を行ない、爆破技術検討作業を始めから考慮に入れれば、固有装薬量の値は、たった数回で正しく決定することができる。

一実施例の概念は、爆破技術パラメータを固有装薬量ファイルとして、もしくは同様のデータ項目として保存することができ、穿孔パターン設計プログラムを使用する必要がある場合、保存先からロードできることである。他方、設計者は、爆破計算についてのパラメータを例えばキーボードによって手入力してもよい。

一実施例の概念は、事前に記憶装置に保存された被覆岩、孔間隔、固有装薬量および装薬度と記憶装置に事前に保存された固有装薬量および装薬度に関する爆破技術データとの間の相互依存性を利用することである。

一実施例の概念は、爆破技術計算において式V=I/(q*E)に従った所定の固有装薬量の値q、孔間隔Eおよび平均装薬度Iを利用することである。ただし、Vは被覆岩である。

一実施例の概念は、所定の固有装薬量の値を穿孔パターンのさまざまな部分の孔について決定することである。加えて、穿孔パターンのさまざまな部分に用いられる装薬は、事前に作表してもよい。

一実施例の概念は、各穿孔の装薬データに基づいて少なくとも端部プロファイルの穿孔について亀裂帯を決定することである。次いで、終了プロファイルにおける穿孔の亀裂帯を少なくとも円底部における所定の許容亀裂帯と比較し、１つの穿孔の亀裂帯でも許容亀裂帯より大きいと、ユーザに知らせる。他方、亀裂帯は、設計者が計画作業中に亀裂帯を積極的に考慮できるような方法で設計用コンピュータの表示装置に表示してもよい。したがって設計者は、直ちに穿孔パターンのパラメータを修正して亀裂を処理することができる。亀裂帯は、設計中の穿孔パターンと同時に表示装置に表示してもよい。必要な場合、亀裂帯検討は、端部プロファイルに対してだけでなく、少なくとも最外側の支援列の穿孔についても行なってよい。ここで言う端部プロファイルとは、最外側の孔群の穿孔底部を通過する線であり、したがって支援列とは、端部プロファイル内に配置された孔群であり、これらはまた、複数の穿孔を含む。亀裂帯検討に基づいて設計者は、設計した穿孔パターンを修正して、いくらかでも許容亀裂領域を越えるものは消去してもよい。こうして、岩洞の発注者によって事前に設定された岩質条件は、各円の計画作成において考慮に入れることができる。

一実施例の概念は、ナビゲーション平面と爆破平面の間の所定の許容亀裂帯のプロファイルをグラフィックユーザインタフェースに表示することである。さらに、各穿孔の亀裂帯は底部に形成された亀裂円として、さらには端部プロファイルにおける穿孔の開始位置としてグラフィックユーザインタフェースに表示される。亀裂円の直径の大きさは亀裂帯の大きさに比例する。各穿孔の底部の亀裂円と各穿孔の開始位置の間には円筒形亀裂隙間が形成されるが、これは、設計用コンピュータの表示装置に表示され、設計者が計画作成中に亀裂に注意を払うことが可能である。さらに、円筒形亀裂隙間がたとえ１つでもナビゲーション平面と爆破平面の間の許容亀裂帯のプロファイルを遮断している場合、ユーザに表示を与えることができる。ユーザインタフェースで可視表示される亀裂円および亀裂隙間は、亀裂帯に関して設定された条件に穿孔パターンが一致するか否かを視覚的に設計者に示す。

一実施例の概念は、爆破平面における端部プロファイルについて穿孔底部の複数の位置を所望の相互間孔間隔Eの大きさに等しい距離に決定し、次いでこれらの穿孔について所定の被覆岩Vを決定することである。被覆岩Vの計算には、爆破技術計算を爆破平面における各穿孔について行なう。さらに、端部プロファイルの内側においてこの端部プロファイルの穿孔について決められた被覆岩の両端部に一本の被覆岩線を決める。最外側の支援列は、端部プロファイルの被覆岩線上に配置する。次に、爆破平面における最外側の支援列上に複数の穿孔底部位置を所望の相互間孔間隔の大きさに等しい距離に決定する。端部プロファイル、被覆岩線および穿孔底部位置は、グラフィックユーザインタフェースで可視表示してもよい。爆破技術計画作成によって被覆岩のより正確な決定が可能になり、したがって穿孔すべき孔数は、従来のやり方で設計した穿孔パターンと比較して、場合によっては増加することができる。余分な孔を穿孔しないので、当然、穿孔時間が短縮される。

一実施例の概念は、爆破技術計算の際に式V=I/(q*E)によって被覆岩Vを計算することである。ただし、Eは孔間隔、Iは平均装薬度である。これらの爆破技術パラメータは、例えばファイル、表もしくは同様のデータ項目として事前に決定してもよく、それらからパラメータをロードして穿孔パターン設計プログラムによって使用することができる。

一実施例に概念は、端部プロファイルの各穿孔ごとに穿孔底部の周囲に被覆岩の円を生成することである。被覆岩の円は、半径の大きさが被覆岩の大きさに比例するように生成される。さらに、被覆岩のそれぞれの円の外周に１点でその内縁に接する被覆岩線を生成することができる。したがって被覆岩線は、被覆岩の各円の内点に引かれた接線からなる包絡線である。被覆岩の円と被覆岩線は、ユーザインタフェースで可視表示してもよい。この後、複数の穿孔位置を爆破平面における最外側の支援列上に決めてもよいが、それらの位置は所望の相互間孔間隔を有している。支援列の穿孔孔の底部位置もまた、グラフィックユーザインタフェースに表示してもよい。

一実施例の概念は、爆破平面で行なわれた爆破技術計算に基づいて最外側の支援列における穿孔について被覆岩線を決定することである。この場合、第２の支援列を最外側すなわち第１の支援列の内側に生成し、複数の穿孔底部の位置を爆破平面において所望の孔間隔に等しい相互間隔に決定する。同様のやり方で、以降のいずれの支援列の被覆岩線も決定することができ、内側の支援列は、決定した被覆岩線上に配設することができる。さらに、爆破技術計算を利用して穿孔パターンにおいてフィールド穿孔の位置を切込み部と最内側の支援列との間の領域に決定することも可能である。

一実施例の概念は、穿孔底部の位置を円の底部に配置する場合、爆破計算を考慮することである。

一実施例の概念は、孔間隔Eと被覆岩Vの商である比F、すなわちF=E/Vを、穿孔底部位置の配置について少なくとも１つのデータ項目において決定することである。比Fは各孔群ごとに別々に決定してもよい。さらに、計算上の孔間隔Eを式E=[(I*F)/q]^1/2によって決定する。ただし、qは固有装薬量の値で、Iは平均装薬度である。この後、穿孔パターンから所望の領域を決定し、その上へ穿孔底部の位置を配する。選択した領域の長さを計算上の孔間隔Eで割り算して、この領域へ配置する穿孔底部の正確な数、代表的には10進数を生成する。次に設計者もしくは穿孔パターン設計プログラムは、選択した領域へ配置すべき穿孔底部の数として最も近い整数選択し、その後、プログラムは、穿孔底部位置がこの選択した領域で等距離になるよう新たな孔間隔E1を算出する。最後に、さらに被覆岩を式V=E1/Fにより算出することできる。比Fは、さまざまな孔群について実験的に決定することができる。

一実施例の概念は、穿孔底部位置を少なくとも１つの孔群に手動で配置することである。

一実施例の概念は、１群の孔において穿孔底部間に孔間隔を決定することである。この後、穿孔底部位置は、決定された孔間隔を考慮して、孔群において穿孔パターン設計プログラムを用いて自動的に計算される。他のやり方として、１群の孔の所望の領域を手動でマークしてもよく、所定の孔間隔に従って穿孔パターン設計プログラムによって自動的に前記マークした領域上に穿孔底部位置を配することができる。さらに他のやり方は、１群の孔の何らかの所望部分を手動で決定し、この孔群の前記領域において穿孔の数を決定することである。次に、穿孔パターン設計プログラムは、孔群の選択された領域上へ等間隔で自動的に穿孔底部位置を配置することができる。穿孔底部を１群の孔内に位置決めする穿孔パターン設計プログラムにおける自動機能によって、設計者の作業が実質的に容易になり、高速化される。設計者は、穿孔パターン設計プログラムにルーチンタスクを割り当てて実行することができる。他方、穿孔パターンを後に編集することも、容易かつ迅速になる。

一実施例の概念は、穿孔の方向を穿孔パターン設計プログラムに入力することである。この後、プログラムはナビゲーション平面における開始位置を穿孔底部の位置および穿孔の方向に基づいて決定する。

一実施例に概念は、ナビゲーション平面における穿孔の開始位置を穿孔パターン設計プログラムに入力することである。この後、穿孔パターン設計プログラムは穿孔の方向を穿孔の底部および与えられた開始位置に基づいて計算する。

一実施例の概念は、設計者がナビゲーション平面の前方に少なくとも１つの配置点を決定することである。加えて、設計者は穿孔を選択し、その開始位置を孔の配置点および底部位置に基づいて決定する。その後、穿孔パターン設計プログラムは選択された穿孔底部を通過する直線を決定し、前記直線とナビゲーション平面の交差点を穿孔の開始位置として決める。次いで、穿孔パターン設計プログラムは、穿孔底部と配置点により決定された開始位置とに基づいて穿孔の方向を計算することができる。

一実施例の概念は、穿孔パターンの少なくとも１つの孔群において少なくとも１つのマスタ孔を決定することである。マスタ孔について１つ以上の優勢特性を決定し、さらに少なくとも１つの第２の穿孔の少なくとも１つの特性をマスタ孔の特性に基づいて決定する。孔群は、例えば端部プロファイル、支援列もしくはフィールド孔エレメントでよい。更なる概念は、後に多様に編集可能なマスタ孔を穿孔パターンにおいて使用することである。この場合、マスタ孔は、後に容易に追加および削減することができ、それぞれの位置および他の特性を変更することができる。

一実施例の概念は、設計者が穿孔パターンの少なくとも１つの孔群において少なくとも２つのマスタ孔を決め、これらの間に１つ以上の中間孔を配設することである。さらに設計者は、マスタ孔について１つ以上の優勢特性、例えば以下の、孔群における位置、深さ、孔方向角、装薬度、孔間隔のうちの１つを決定する。この場合、穿孔パターン設計プログラムは、中間孔の１つ以上の特性をマスタ孔の優勢特性に基づいて計算することができる。孔群は、端部プロファイル、支援列もしくはフィールド孔エレメントでよい。マスタ孔を使用する利点は、これによって穿孔パターンの設計作業が加速することである。さらに、設計者がマスタ孔の値を都合よく変更することができるので、マスタ孔を使用すれば後の穿孔パターン変更が容易になり、これによって穿孔パターン設計プログラムは、再び中間孔について新たな値を計算する。加えて設計者は、マスタ孔を削除したり追加したりすることによって穿孔パターンを修正することができる。

次に、添付図面により本発明のいくつかの実施例をより詳細に説明する。
削岩リグの側面と穿孔パターンの設計手段を模式的に示す図である。 穿孔パターンのxz投影面の模式図である。 穿孔パターンの原理のxy投影面、すなわち上から見た模式図である。 穿孔パターンのいくつかのプロファイルのxz投影面の模式図である。 穿孔パターンのさまざまな孔群における穿孔の深さのxy投影面を模式的に示す図である。 および １群の孔における穿孔の端点の配置のxz投影面を模式的に示す図である。 固有装薬量表の模式図である。 爆薬に関するデータを含む表の模式図である。 端部プロファイルに適応した穿孔底部位置のxz投影面と端部プロファイルの周囲に示された許容亀裂帯を模式的に示す図である。 端部プロファイル上の穿孔に対する亀裂帯検討作業のxz投影面を模式的に示す図である。 爆破平面およびナビゲーション平面の亀裂円とこれらの間に形成された円筒形亀裂隙間を模式的に示す斜視図である。 端部プロファイル上の穿孔に対する被覆岩計算のxz投影面を模式的に示す図である。 最外側の支援列上の穿孔に対する被覆岩計算のxz投影面を模式的に示す図である。 穿孔パターンの隅部Aの領域へ適応した孔深度マスタおよび中間穿孔のxz投影面を模式的に示す図である。 図13による孔深度マスタの原理を方向B-Bから見た模式図である。 穿孔パターンの隅部Aの領域へ適応した穴方向マスタの影響のxz投影面を模式的に示す図である。 穿孔の孔方向角と関連したいくつかの細部のxy投影面を模式的に示す図である。 配置点による穿孔の孔方向角の決定に関するxy投影面を模式的に示す図である。 岩洞を生成中のいわゆるラッパ様推移に関するxy投影面を模式的に示す図である。 ラッパ様推移に関連した推移点間の所望のペグ数に対する穿孔パターンの修正に関するyz投影面を模式的に示す図である。 所定の影響範囲をそれぞれ有するマスタ孔のxz投影面を模式的に示す図である。

各図において、簡単のため本発明にいくつかの実施例を単純な方法で記載する。各図において、同様の部分は同様の参照符号で示す。

発明のいくつかの実施例の詳細な説明

図１は、可動キャリア２、１つ以上の穿孔ブーム３、および穿孔ブーム３へ適応した穿孔装置４を含む削岩リグ１を示す。穿孔装置４は削岩機６を送り装置によって動かす送りビーム５を有する。さらに穿孔装置４は、削岩機の衝撃装置によって生じる衝撃を穿孔すべき岩盤に伝達する工具７を有する。削岩リグ１はさらに、少なくとも１つの制御装置８を有し、これは削岩リグ１に属する各アクチュエータを制御するよう構成されている。制御装置８は、コンピュータもしくは同様の装置でよく、ユーザインタフェースおよびディスプレイ装置と、制御装置８へコマンドおよびデータを与える操作手段とを含んでよい。

典型的には、穿孔パターン12を各円の穿孔作業ごとに設計し、このパターンは少なくとも、穿孔すべき孔の位置とそれぞれの孔方向角を穿孔パターンの座標系において決定するものである。穿孔パターンは、事務所９などの穿孔現場以外の場所で設計してよく、その場合、これをメモリスティックもしくはディスケットなどの記憶手段に保存し、またはこれをデータ伝送リンク10によって直接削岩リグの制御装置８へ伝送して、そこのハードディスクもしくはメモリディスケットなどの記憶手段に保存してもよい。または、穿孔パターン12の計画作成および修正を、例えば削岩リグ１の操作室11内の制御装置８によって行なってもよい。さらに、既存の穿孔パターンを穿孔現場か、またはその外部のいずれかで修正することができる。穿孔パターンの設計作業は本来、コンピュータ支援によるものであり、一般に本質的には繰り返し作業である。穿孔パターン設計プログラムは、設計用コンピュータ21、制御装置８等にて実行され、設計者23は、穿孔パターン設計プログラムに対してインタラクティブに作業し、必要な情報を入力し、選択を行ない、設計工程を制御する。設計作業中、計画した既存のパターン部分を繰り返し修正して、より良い結果を達成することができる。

穿孔パターンを設計したら、これを削岩リグの制御装置８にロードし、実行することができる。計画した穿孔を岩盤24に穿孔し、装薬し、爆破する。所望の円の範囲の岩材が岩盤24から剥がれ、これを運び去る。そこで、新たな穿孔を新たな穿孔パターン12で続けることによって次の円について穿孔する。

図２は、複数の入れ子状の列14ないし16に配設された複数の穿孔13aないし13eを有する穿孔パターン12を示す。さらにこの穿孔パターンは、最内側の穿孔列16と切込み部18との間に配されたフィールド孔17aないし17cを含んでもよい。２つ以上のフィールド孔17aないし17cで１つのフィールド孔エレメント17を構成してもよい。また、切り込み部18は通常、複数の穿孔を含む。入れ子状の穿孔列14ないし16とフィールド孔エレメントは、１群の孔と称することもある。このような各孔群は、穿孔パターンの計画および修正の際に一括して扱ってもよく、またはその所望の部分を別扱いとしてもよい。

最外側の穿孔列は端部プロファイル14であり、次の最内側の穿孔列は第１の支援列15であり、その次は第２の支援列16であり、以下同様である。したがって、１つ以上の支援列があってよい。穿孔パターン12において、穿孔13を丸19として白もしくは暗色で示すことができる。図２に参照番号13aおよび13eで示す穿孔などの暗色の丸は、いわゆるマスタ孔と称し、これらの間に参照番号13bないし13dで示す白丸は、いわゆる中間孔と称することがある。マスタ孔および中間孔の意味性は、本願の後段で説明する。さらに、各穿孔13の方向は、穿孔パターンにおいて方向線20で示すことができる。穿孔パターン12のxz投影面は、図２におけるそれと同様に、設計用コンピュータ21のグラフィックユーザインタフェース22と、削岩リグ１の制御装置８のグラフィックユーザインタフェースに表示することができる。

図３は、穿孔すべき円25に関連した穿孔パターン12の原理を示す。削岩されるトンネルの面27にはナビゲーション平面28が設けられ、これに対して穿孔パターン12の座標系が設けられる。ナビゲーション平面28は通常、面27の前方にあるが、ときには、少なくとも部分的に岩盤の内側に配置してもよい。穿孔パターン12は、座標系において削岩リグ１の決定された位置および方向を含んでよく、この場合、削岩リグ１は、穿孔作業開始前に、座標系に従って誘導される。円25の底部にはさらに、爆破平面29があってもよく、これは、ナビゲーション平面28からのパターンの長さに対応する距離Lにある。穿孔すべき孔の底部の位置13は、穿孔パターン12の計画作成によって爆破平面29に配してもよい。穿孔すべき孔の方向20は、穿孔パターン設計プログラムに入力して、穿孔パターン設計プログラムが穿孔底部の位置13および方向20に基づいてナビゲーション平面28における穿孔について開始位置30を計算できるようにしてもよい。他のやり方としては、ナビゲーション平面28における穿孔の開始位置30を穿孔パターン設計プログラムに入力して、穿孔パターン設計プログラムが穿孔底部の位置13と穿孔の開始位置30に基づいて穿孔の方向20を計算できるようにしてもよい。したがって、穿孔の特性が円25の底部からナビゲーション平面28の方向へ決まるのに対して、従来はナビゲーション平面から円底部へ向けて、すなわち正反対の方向に検討作業を行なっている。爆破技術計算は穿孔底部の位置13の計画作成中に爆破平面29において行なってもよい。

最終穿孔パターンにおいて、穿孔パターンの底部は典型的にくぼんだ形をしているので、すべての穿孔底部の位置を必ずしも爆破平面に配置する必要はない。フィールド孔は、y方向に端部プロファイルの孔および支援列の孔よりも長く伸ばすことができる。しかし、穿孔パターンの底部は、穿孔底部の位置が先ずxz方向における同じ平面、すなわち例えば爆破平面に配されるまでは、成形されない。このような簡略化によって計画作業が容易になり、明瞭さが改善する。穿孔パターンの底部の成形は、穿孔の深さの寸法および孔方向の角度によって影響されることがある。

図４は、穿孔パターン12のいつかのプロファイルおよび孔群を示す。岩洞26の発注者の決定した理論上の掘削プロファイル31は、穿孔パターン設計プログラムに入力すべき基本的情報の１つである。さらに発注者は、理論上の掘削プロファイル31に対する可能な許容誤差を決めることができ、これもパターン設計の際に基本情報として使用することがある。図４はさらに、ナビゲーション平面28において決定することができる開始プロファイル32を示す。穿孔の穿孔作業は、ナビゲーション平面28における開始プロファイル32から開始することができる。次いで端部プロファイル14は、最外側の穿孔プロファイルの孔の端点を結ぶ線である。さらに発注者は、岩洞26に対して最大許容亀裂帯33を決めて、火薬の爆発によって生じる何らかの亀裂が岩洞26を制限する表面にそれ以上進まないようにする限界を設定することができる。穿孔底部位置が端部プロファイル14において最外側の支援列15および16上にあり、さらにこれらについて亀裂帯が所定の爆破情報に基づいて決まると、亀裂帯検討を行なうことができる。

図５は、さまざまな孔群14、15、16および34において穿孔の深さが異なることを示している。同図において、端部プロファイル14の深さは参照符号Lpで、最外側の第１の支援列15の深さは参照符号Lap1で、第２の支援列の深さはLap2で、さらに第３の支援列の深さは参照符号Lap3で示す。パターンの長さ、すなわちナビゲーション平面28と爆破平面29との間の距離は参照符号Lで示す。これらの孔の端点は同図では参照番号13で示す。

図6aおよび図6bは、１群の孔における各穿孔の端点の配置を示す。穿孔の配置は端部プロファイル14から開始することができる。穿孔の位置を端部プロファイル14に配置すると、穿孔パターン設計プログラムは必要な支援列の決定を援助することができる。この孔群における穿孔の端点の配置は繰り返し行なってもよい。すなわち、孔群に配された穿孔底部の位置は、必要な場合、後に変更することができる。図6aおよび図6bは、いわゆる孔位置マスタ35の底部の位置を黒丸で、また２つの孔位置マスタの間の中間孔の底部の位置を白丸で示している。

１群の孔において孔位置マスタ35間の各領域について装薬等級を決定することができる。例えば、端部プロファイル14の底部14aには、端部プロファイルの壁部14bとは異なる装薬等級を与えてもよい。さらに、端部プロファイル14の曲状屋根部14c、またはこの孔群のいずれの他の領域をも、孔位置マスタ35によって区分することができ、その領域に対して固有装薬等級を割り当ててもよい。この群の孔、底部、壁部、屋根部のさまざまな領域の固有装薬量（q1ないしq4）は、さまざまでよい。なぜなら、例えば亀裂帯に関してこれらの領域の岩質条件がさまざまであるからである。したがって、装薬等級によって、少なくとも採用すべき固有装薬量qが決まる。装薬等級のパラメータの初期値は、図７による固有装薬量表等に記憶してもよい。このようなプリセットパラメータの使用によって、ユーザは数値データの無駄な入力を回避することができる。しかしユーザは、所望のパラメータを変更して新たなパラメータを固有装薬量表に保存してもよく、これは、以降のパターンの爆破技術検討に再び初期値としてとることができる。

実際に設計者は、１群の孔に孔位置マスタ35を配し、次いで孔位置マスタ35間の領域の装薬等級を決定してもよい。この後、穿孔パターン設計プログラムは、孔位置マスタ35間の領域に等間隔に配置された中間孔36の装薬等級に対応する番号を自動的に付けることができる。このようにして、穿孔パターン設計プログラムは、固有装薬度のみならず、所定の最大孔間隔もしくは目標孔間隔にも注意を払う。

図6aにおいて、孔位置マスタ35aと35bの間の底部領域14aにおける固有装薬量はq1であり、孔間隔はE1である。次いで、孔位置マスタ35aと35cの間の壁領域には、異なる固有装薬量q2および異なる孔間隔E2が割り当てられる。設計者が穿孔パターン設計プログラムによって配された中間孔35の位置および数量を受け入れない場合、設計者はこれらを手動で変更してもよい。さらに設計者は、穿孔群において孔位置マスタを移動させ、孔位置マスタを削除し、孔位置マスタを追加し、もしくは中間孔を孔位置マスタに変換することができる。したがってマスタ孔は、事前に何らかの特定の孔群等に束縛されることはない。したがって、パターンを多様に変更することができ、これを新たなパターンの開始位置として用いることができる。したがって、パターンの稼動寿命は長くなる。

図6bは、図6aに示す状況に比べると、設計者が端部プロファイル14の左下隅部Aにおいて穿孔底部位置の数を増したい状況を示す。したがって設計者は、隅部A付近に２つの孔位置マスタ35dおよび35eを決定している。設計者はさらに、孔位置マスタ35aと35dの間の領域14dに対して、さらに同様に孔位置マスタ35aと35eの間の領域14fに対しても、装薬等級を割り当てることができる。穿孔パターン設計プログラムは、装薬等級のパラメータに基づいて中間孔35を領域14dおよび14fに配置する。他のやり方として設計者は、領域14dおよび14fについて、孔間隔Eおよび固有装薬量ｑなどの必要なパラメータを手動で決定してもよい。設計者は、これらのパラメータもしくは装薬等級を決めて、孔位置マスタ35により区分された領域の孔間隔Eを所望のようにすることができる。これによって端部プロファイルの他の区分された領域14eおよび14gが影響を受けることはなく、これらの領域において孔間隔E1、E2と、固有装薬量q1およびq2は変わらない。設計者が後に、例えば孔位置マスタ35dを削除すると、状況は、それに応じて図6aに適合するよう修復される。すなわち、孔間隔E2および固有装薬量q2を有する領域14bが孔位置マスタ35aと35cの間に存在することになる。設計者は、たとえ後でもパターンを編集して、孔位置マスタ35の位置および数を変更し、さらに各パラメータおよびそれに関連する装薬等級も変更することができる。

図7aは、初期値として使用すべきパラメータを爆破技術検討および穿孔底部の配置について決定する固有装薬量表を示す。各孔群ごとに、ならびに各端部プロファイル、支援列およびフィールドエレメントごとに、装薬等級、単位体積当りの火薬量kg/m³すなわち固有装薬量q、装薬識別子すなわち装薬ID、目標孔間隔E、最大許容孔間隔Emを決定することができる。さらに、固有装薬量表について、例えば孔位置マスタ間の領域に偶数個の中間孔が必要か否かなどの他のパラメータを決定することも可能である。加えて、孔間隔Eおよび被覆岩Vの商である目標比Fを表7aにおいて各孔群ごとに決定することができる。図7aに示す装薬IDは、穿孔を表7bなどのファイルもしくはデータ要素へリンクさせることができ、これは、固有装薬量q [kg_anfo/m]、爆薬により生じる亀裂帯の大きさ[ｍ]、および他の必要な装薬情報を含んでよい。これらの表を使用することによって計画作成作業が促進され、必要な場合の修正が容易かつ迅速になる。

図８は、穿孔パターン設計プログラムが中間孔36a、36b、36cおよび36hを端部プロファイルのさまざまな部分14a、14b、14cおよび14hに等間隔で設定し、これらの部分が孔位置マスタ35a、35b、35cおよび35gによって区分された状態を示す。明瞭にするため、中間孔の底部の位置は端部プロファイル14のエレメント線に対して横方向の線で示す。図８はさらに、端部プロファイルの周囲の許容亀裂帯33を示す。穿孔内の爆破用火薬は岩盤を剥離させるのみならず、岩盤の亀裂を岩洞の壁に残すことになる。亀裂事象によって岩洞の壁が弱体化し、そのため作業の発注者は、典型的には亀裂帯の最大許容耐性を、例えば400 mmに事前に決定する。したがって、亀裂帯33は、採掘について設定した岩質条件になる。パターンのさまざまな領域について亀裂に関するさまざまな岩質条件を割り当て、これによって許容亀裂帯33はさまざまな領域においてさまざまな大きさをとることができる。制御装置の表示装置に亀裂帯33をグラフィック表示すれば、検討作業の明瞭性が改善される。許容亀裂帯のプロファイル33は、グラフィックユーザインタフェースでおいて、少なくとも爆破面29のみならずナビゲーション平面28においても、さらには爆破平面とナビゲーション平面の間においても、図10に示すように表示することができる。

図９は亀裂検討作業を示す。爆薬の爆発により生じる亀裂の大きさは、端部プロファイル内の穿孔について亀裂帯検討を行なうことによって決定することができる。設計者は、個々の穿孔に使用すべき装薬、または各領域14a、14b、14c、14hおよび穿孔亀裂が許容亀裂帯にまで拡張しない装薬方法に関連する他の要素を選択することができる。亀裂帯の大きさはとくに、使用される爆薬および装薬度により影響を受ける。加えて、装薬の直径の穿孔直径に対する比、すなわち穿孔に装薬を詰め込む程度によって亀裂帯の大きさに影響を及ぼすことができる。さらに、起爆剤の点火回数の差も亀裂帯の大きさに影響を与える。これらの装薬データは、作表することができ、または、穿孔パターン設計プログラムが亀裂帯検討に利用可能なデータ項目として構成することができる。亀裂帯検討は、少なくとも爆破平面29で行なうが、図10において後に説明するように、ナビゲーション平面28と爆破平面29との間の領域で行なってもよい。

さらに、亀裂帯検討は、必要な場合、端部プロファイル14の穿孔についてのみならず、ときには第２の支援列16についても行なうことができる。支援列15、16の亀裂帯には、使用すべき装薬の大きさを変更することにより、または最外側の支援列もしくは端部プロファイルの孔間隔Eを変えることによって対処することができる。実際、孔間隔Eを変更すると被覆岩Vが影響を受け、これによって再び、端部プロファイル14と第１の支援列15の間の領域も影響を受ける。許容亀裂帯33からの最外側の支援列の距離が遠くなるほど、列内の穿孔の亀裂発生は、より確実に管理される。

亀裂帯検討作業は、設計用コンピュータもしくは削岩リグのグラフィックユーザインタフェースで明瞭に表示することができ、これによって設計者はこれを、穿孔パターン設計の際、積極的に考慮に入れることができる。許容亀裂帯に加えて、端部プロファイル14上の少なくとも穿孔底部の周囲に発生するそれぞれの穿孔35、36の亀裂帯もユーザインタフェースで亀裂円37として表示することができる。亀裂帯の直径の大きさは、穿孔パターン設計プログラムにより決定される亀裂帯の大きさに比例する。いずれの亀裂円33も許容亀裂帯のプロファイル33を妨害することはない。これが発生した場合、穿孔パターン設計プログラムはそれをユーザに表示し、ユーザは爆破技術パラメータを変更して状況を修正する。亀裂円37を使用することによって明瞭さが著しく増す。

図10は、ナビゲーション平面28と爆破平面29の間に生成可能な円筒形亀裂隙間38を示し、亀裂隙間の両端部は爆破平面29において生成された亀裂円37と、ナビゲーション平面28において生成された亀裂円37”である。したがって、各穿孔36の底部および開始位置を通過する中心線の各点は、例えば点36’におけるような亀裂円37’を有する。穿孔パターン設計プログラムは、円筒形亀裂隙間38が１つでもナビゲーション平面28と爆破平面29の間の許容亀裂帯のプロファイル33を妨害している場合、ユーザに知らせる。ユーザインタフェースで可視表示された亀裂円37および亀裂隙間38は、穿孔パターン12が亀裂帯に関する条件に対応しているか否かを明確に設計者に知らせる。

図11は、被覆岩の円39によるグラフィックユーザインタフェース上の被覆岩Vの計算と被覆岩Vの表示を示す。端部プロファイル14に穿孔底部位置が配され、これに亀裂帯検討をかけると、端部プロファイル14内に配された各穿孔について爆破技術計算を用いて被覆岩が計算される。爆発技術の計算は爆破面29で行なわれる。被覆岩Vの計算において、式V=I/(q*E)が採用できる。ただし、qは固有装薬量の値、Eは孔間隔、Iは平均装薬度である。これらの爆破技術パラメータは、例えばファイル、表もしくは同様のデータ項目としてあらかじめ決定することができ、それらからパラメータを穿孔パターン設計プログラムによってロードして使用することができる。被覆岩Vは、端部プロファイル14の穿孔35、36のそれぞれの底部から次の孔列、すなわち第１の支援列15までの最短距離である。端部プロファイル14のさまざまな領域14a、14b、14cおよび14hは、端部プロファイル14の各穿孔について決定した爆破技術パラメータに応じて互いに等しい、もしくは異なる大きさの被覆岩Va、Vb、VcおよびVhを有することができる。各被覆岩が計算されると、爆破平面29において端部プロファイル14の穿孔35、36について、その決定された各被覆岩Vと等しい距離に被覆岩線40が端部プロファイル14の内側に定まる。この後、最外側の支援列15を端部プロファイル14の被覆岩線40上に配置することができる。こうして、第１の支援列15が爆破技術計算によって生成された。端部プロファイル、被覆岩線および穿孔底部の位置は、グラフィックユーザインタフェースで可視表示することができる。さらに、端部プロファイル14のそれぞれの穿孔35、36について穿孔底部の周囲に被覆岩の円41を生成することができる。被覆岩の円41は、その半径が被覆岩Vの大きさに比例するよう生成される。この場合、被覆岩線40は、被覆岩の各円41の外周にその内縁部の一点で接触する包絡線になる。被覆岩41および被覆岩40の各円は、グラフィックユーザインタフェースに表示して明瞭さを改善することができる。

図12は、第１の支援列の生成後、この列について爆破平面29において決めることができ相互間に所望の孔間隔Eを有する穿孔底部の複数の位置42を示す。この原理は、端部プロファイルの孔35および36に関して上述したように、穿孔42の配置および特性に関連している。したがって支援列は、マスタ孔および中間孔を含んでよい。さらに、孔の位置および数と、これらに関連する爆破技術のパラメータは、計画作成を繰り返す過程で、また後にパターン１２を編集する際に、容易に変更することができる。さらに、爆破平面29において第１の支援列15上に配された穿孔42について被覆岩の計算を行なって、第２の被覆岩線43を生成することができるようにしてもよい。第２の被覆岩線について第２の支援列16を決定することができる。図12が示すように、被覆岩の円44を穿孔底部42の周囲に生成することができる。同様に、必要な数の内側支援列を生成することができ、その上に穿孔底部位置を所望の相互間隔で配置することができる。

最内側の支援列を生成し、その上に穿孔底部位置を配したら、切込み部18を図２に示すやり方でパターン12に配することができる。パターン12において、所定の切込み部18を用いることができ、これは、ある記憶エレメントからロードしてもよく、または設計者が切込み部の爆破技術パラメータおよびその位置を手動で決めてもよい。切込み部18を配置したら、フィールド孔17をパターン12に配置し、これを最内側の支援列と切込み部18との間の領域に入れる。設計者は、これらのフィールド穿孔17を手動で配置することができ、または穿孔パターン設計プログラムがフィールド穿孔17の配置作業を支援することができる。フィールド穿孔およびエレメント17の位置の決定の際に、爆破技術上の被覆岩Vの計算を利用してもよい。

図13は、底部14aの領域に孔深度マスタ45a、45bおよび45cが決定された端部プロファイル14の隅部Aを示している。孔深度マスタ45は端点のy方向の座標を決める。孔深度マスタ45について、デフォルト深さをパターンの基本寸法によって決定することができる。基本寸法は、以前に図５に示したL寸法、すなわちパターン長さLと、端部プロファイル長さLpと、第１の支援列の深さLap1などを含む。穿孔底部の位置を孔群内に配置するときは、それらの深さは、上記孔群のデフォルト深さに従って決定する。所望の場合、設計者は、デフォルト値から逸脱するy座標を孔深度マスタ45に割り当てることによって、これを編集することができる。加えて設計者は、孔深度マスタを追加および削除することができ、またこれらを孔群のエレメント線に沿って移動させることができる。

図14は、孔深度マスタ45aがデフォルト深度Lpに配置されていることを示す。しかし設計者は、デフォルト深さLpとは異なる孔深度マスタ45bおよび45cのy座標をすでに決定している。このような場合、穿孔パターン設計プログラムは２つの孔深度マスタ45aと45bとの間の領域46aに、また同様に２つの孔深度マスタ45bと45cとの間の領域46bに、孔深度マスタ間の中間孔の数と孔深度マスタ45の長さとに基づいて中間孔47の深さを補間することができる。孔深度マスタ45間の中間孔47が後に追加もしくは削除された場合、または孔深度マスタ45の値が変更された場合、穿孔パターン設計プログラムは新たな補間を行なって、中間孔47について新たな深さを決定することができる。孔深度マスタ45によって設計者は、穿孔パターンの所望の位置における必要に応じて孔群のデフォルト深さから逸脱することが可能になる。孔深度マスタ45は、いずれの孔群に配置してもよい。

図15は、孔方向角が決まっている孔方向マスタ48aないし48eが配された端部プロファイル14の隅部Aを示す。孔方向角は、グラフィック表示では、穿孔底部を表現する丸等に関連付けられた方向線20で表示することができる。孔方向マスタ48aおよび48bは、これらの間に中間孔51を有する領域50aを画成している。同様にして、孔方向マスタ48bおよび48cは領域50bを、また方向マスタ孔48aおよび48dは領域50cを、さらに孔方向マスタ48dおよび48eは領域50dをそれぞれ画成している。穿孔パターン設計プログラムは、２つの孔方向マスタ48の間の中間孔51について、孔方向マスタ間の中間孔数と孔方向マスタの孔方向角とに基づいて孔方向角を補間することができる。孔方向マスタ間の中間孔51が後に追加もしくは削除された場合、または孔方向マスタ48の値が変更された場合、穿孔パターン設計プログラムは、新たな補間を行なって、中間孔51について新たな孔方向角を決定することができる。

ここで注目すべきことは、１群の孔に属する１つの穿孔が同時に２つ以上のマスタ孔特性を所有できることである。したがって、例えば孔位置マスタが同時に孔深度マスタおよび孔方向マスタ、すなわち一種の多様マスタ孔であってよい。

ここで説明しておくことは、用語「穿孔エレメント」は、以前に使用した用語の領域ではなく、２つのマスタ孔間の領域にも用いてよいことである。穿孔エレメントは、第１のマスタ孔、第２のマスタ孔、およびこれらの間の１つ以上の中間孔を含む。各マスタ孔は１つのプロファイル上に配置され、これによってそれらの間のエレメント線の形が穿孔エレメントにおけるプロファイルの形と一致する。

図16は、穿孔底部の位置36が少なくとも爆破平面29および方向52において既知である場合、それらのデータに基づいて穿孔パターン設計プログラムがナビゲーション平面28における穿孔の開始位置36"を決定できることを示す。図16の下部の記載はさらに、ナビゲーション平面28における穿孔の開始位置36”を穿孔パターン設計プログラムに入力することによって、プログラムが開始位置36”および底部の位置36に基づいて穿孔の方向52を決定できることを示している。

図17は、ナビゲーション平面28において穿孔の方向および開始位置36”を決定するさらに他の構成を示す。設計者は、位置合せ点53を決定し、位置合せ点53に従って位置合せが可能な１つ以上の穿孔36を選択することができる。穿孔パターン設計プログラムは、選択した穿孔36の延長線54が、選択された位置合せ点53を通過するようにして位置合せを決定することができる。これによって、穿孔36の開始位置36”は所望の平面に決定することができる。開始位置36”は、ナビゲーション平面28、もしくは実穿孔の開始される開始平面55に決定することができる。設計者は、位置合せ点53をグラフィックユーザインタフェースで、例えばマウスなどの指示手段で示すことができる。他のやり方として設計者は、位置合せ点の座標を穿孔パターン設計プログラムの穿孔パターンの座標系内に入力してもよい。さらに穿孔パターン設計プログラムは、使用する削岩リグに関する情報をロードして、計画済みの穿孔円に関連した削岩リグ１の図形を表示してもよい。この場合、設計者は、削岩リグ１の位置をトンネル面に決め、次いで削岩リグ１の裏側から位置合せ点を決めることができる。設計者は、目視検査を用いて、位置合せ点53に一致して合わされた穿孔とこれらの穿孔の底部36が削岩リグ１の穿孔ブームで妨害なく穿孔可能なことを確かめることができる。位置合せ点53は、プロファイルおよび支援列における穿孔のみならず、フィールド孔および個々の追加孔の孔方向角の決定にも適用することができる。

図18は、生成される岩洞のラッパ状推移をxy投影面として見たものを示す。ラッパ状推移とは、岩洞26のプロファイルが、y方向から見たとき、xz平面で拡大もしくは縮小することを意味している。穿孔パターンにおいて、y方向に対して横断する方向のペグ番号60aないし60gを決定することができ、これを例えば数字61で識別することができ、この数字は、したがって、例えば所定の開始位置からのメートル数を表わしてもよい。ペグ番号60は、所望の相互間隔、例えば１メートルの間隔に決定することができる。図18では、ペグ番号60bないし60fはラッパ状推移の推移点62、すなわち掘削すべき岩洞26のプロファイルが変化する点に配置されている。開始プロファイルおよび端部プロファイルなどの必要な穿孔プロファイルは、穿孔パターン設計プログラムによって所望のペグ番号に決めてよい。加えて、穿孔パターン設計プログラムによって穿孔パターンを所望のペグ番号に設計することができる。さらに、岩洞26の中心線の方向は、代表的には例えば曲線表等によって決めることができる。

開始プロファイル32および端部プロファイル14は、穿孔パターン設計プログラムによっていずれのペグ番号に対しても補間することができる。図18の実施例では、補間はペグ番号60bと60cの間で行なわれる。この場合、穿孔パターン設計プログラムは、ペグ番号60bおよび60cのプロファイルに従って開始プロファイルおよび端部プロファイルを補間して、これらをグラフィックユーザインタフェースにて設計者に表示する。補間の条件は、プロファイルが前と後のペグ番号で均一であることである。実際に、設計者の仕事は、所望の曲線表、ペグ番号および穿孔パターンの長さを選択し、次に補間機能を開始させることだけである。

図19は、変化するプロファイルを有する岩洞26について利用可能な適用方法を示す。岩洞26がラッパ状推移を示すと、推移点62aと62bの間に位置するいずれかのペグ番号について、前の推移点62の穿孔パターンとこれに続く推移点62bの穿孔パターンとに基づいて、穿孔パターンをインテリジェントに設計することができる。穿孔パターン設計プログラムは、ペグ番号60iについて設計された穿孔パターンを開始位置とし、これに対して穿孔位置を追加して、被覆岩Vおよび孔間隔Eが穿孔パターンにおいて不変を保つようにする。加えて、穿孔の孔方向角も不変を保つ。図18および図19に示す適用方法の目的は、特殊な場合における穿孔パターンの設計を容易にし、迅速化することにある。

図20は、マスタ孔のさらにいくつかの適用方法を示す。底部14a、壁部14bおよび曲状屋根部14cなどの穿孔パターン12の各領域の穿孔特性は、それぞれの領域にマスタ孔を配することによって決定することができる。例えば、図20では、マスタ孔72aは屋根領域14cに配置され、この孔は両端点73a、73b間の中間孔74aに対して影響を及ぼす。同様のマスタ孔を、やはり壁領域14bおよび底部領域14cに配置してもよい。このようなマスタ孔について、ルールが事前に決定され、これに従って穿孔パターン12の領域14aないし14cのうち１つをこれらの影響範囲とする。さらに、マスタ孔72bを穿孔パターンに配置することができ、このマスタ孔の影響範囲75bは、パターンのマスタ孔72bと隅点73cの間に残る孔群として決定される。この場合、マスタ孔72bの優勢な特性が中間孔74bに対して影響を及ぼす。影響範囲は、隅点73cではなく、隅点73c、73d以外の端点73a、73bに従って決めてもよい。加えて、マスタ孔72cの影響範囲75cは、絶対距離Sとして決定してもよく、これによってマスタ孔72cは上記距離Sの最後にあるすべての中間孔74cに対して影響を及ぼす。さらに、このようなマスタ孔72cについて影響方向が決定されているが、その方向は図20に矢印で示す。穿孔パターンにマスタ孔72dを使用することができ、このマスタ孔の決定されている影響範囲75dは、N個の隣接する穿孔74dである。加えて、このようなマスタ孔72dについて影響方向を決定するが、その方向は図に矢印で示す。マスタ孔72cおよび72dの影響範囲75cおよび75dは、１方向もしくは２方向に拡張するよう決定することができる。さらに、影響範囲の大きさはさまざまな方向で異なってもよい。そこで影響範囲は、例えば、右手の隣接する３つの穿孔と、左手の隣接する２つの穿孔でもよい。１つのマスタ孔が、上述の影響範囲の何らかの組合せを有してもよく、すなわち、影響範囲が一方の方向では３つの隣接する穿孔に及び、他方の方向ではパターンのある領域の端点等へ拡張できるようであってよい。上述事項以外のルールをマスタ孔72の影響範囲75の決定について設定してもよい。マスタ孔の優勢特性、位置おおび影響範囲の決定は、後に編集することができる。影響範囲を決定するルールは、マスタ孔の優勢特性と同じ、もしくはこれとは別のファイルまたはデータ項目等に保存してもよい。所定の影響範囲を有するマスタ孔は、いずれの種類であってもよい。すなわちこれは、孔位置マスタ、孔方向マスタ、孔深度マスタ、または１つ以上の特性を決定する何らかの他のマスタ孔でよい。

本発明による穿孔パターンは多様に変更することができる。既存の古い穿孔パターンを修正して新たな穿孔パターンを設計することができる。これは、計画作成に費やされる時間の節約になる。さらに、作用が以前から分かっている固有装薬量の値および孔方向角を利用することができる。古い穿孔パターンを新たなパターンの土台として、システムの記憶装置からロードしてもよい。そこで設計者は、そのパターンに存在する穿孔エレメントを移動し、これを追加および削除することができる。設計者はまた、穿孔パターンを拡大および縮小することもできる。設計者はさらに、穿孔パターンにマスタ孔を自由に追加し、またはこれらを削除することもできる。同様に設計者は、開始値表の内容を修正してから、これらを穿孔パターン設計プログラムによってロードすることができる。古い穿孔パターンの切込み部をそのまま使用してもよく、または穿孔パターンにおいてその位置を移動させてもよい。他のやり方として、切込み部を他の穿孔パターンからロード可能な他の切込み部と入れ替えてもよい。

ロードして何時でも穿孔パターン設計プログラムよって使用可能なように保存されるさまざまな開始値表、パラメータ表、パラメータファイルおよびパラメータを穿孔パターンの設計用に作製してもよい。加えて、爆破技術計算に関して、本願に記載した以外の他の式を穿孔パターン設計プログラムに入力してもよい。

穿孔パターン設計プログラムはシミュレーションプログラムを含んでもよい。穿孔パターン作製後、このパターンの合理性検査、すなわち性能試験を行なってから削岩リグへ転送し、使用に供するようにしてもよい。さらに、穿孔パターン設計のいずれの段階でも、穿孔パターンの合理性試験を行なうことができ、これによって設計者は、穿孔パターンにおいて必要な訂正を直ちに行なうことができる。穿孔パターン設計プログラムに含まれるシミュレーションプログラムは、穿孔シーケンスの形で走行させることができる。すなわち、仮想的に穿孔ブームを各穿孔に位置決めし、各孔を穿孔することができる。シミュレーションプログラムは自動点検機能を含んでもよく、これによって穿孔パターンにおける欠陥および危険状況を設計者に知らせることができる。合理性試験を行なえば、例えば穿孔ブーム同士が衝突する明らかな危険、または穿孔ブームと送り装置が互いに衝突する危険が穿孔中に存在するような孔を予測することが可能になる。加えて、穿孔ブームが伸びてすべての穿孔を穿孔することができ、また削岩リグの操作者が穿孔現場に対する良好な視界を得られるかを判断するための点検を行なうことができる。さらに、穿孔パターンに欠けている情報の予測がシミュレーションによって可能になる。シミュレーション中、穿孔パターンを作成する設計者は穿孔シーケンスの実行を追跡し、誤りおよび欠陥を可視的に観察することもできる。

シミュレーションプログラムの実行には、事前に生成したファイルから削岩リグの情報および視覚モデルを取り出すことができる。シミュレーションプログラムは穿孔方向および上から見た穿孔パターンを表示することができる。穿孔パターンは、例えば削岩リグの図形、および穿孔ブームの固定点、穿孔ブーム、穿孔ブームの連接部の角度、転倒角を表示することもできる。設計者は、実行速度を加速したり減速したりして、さらに進めたり戻したりして、シミュレーションの実行を制御することができる。さらに、シミュレーション中は、ブームの位置決め動作を穿孔作業よりもゆっくり表示するようにして、重要な段階の検査を容易にする。

穿孔パターン設計プログラムは、コンピュータの処理装置等にて実行可能なソフトウエア製品である。ソフトウエア製品は、設計に使用するコンピュータの記憶手段に保存することができ、またはこれを、例えばCD-ROMなどの別の記憶手段に保存してもよい。さらに、ソフトウエア製品は、情報通信網から設計に使用するコンピュータへロードしてもよい。穿孔パターン設計プログラムを実行すれば、本願に記載した機能を達成するよう構成されている。穿孔パターン設計プログラムと設計者はインタラクティブに操作し、こうして穿孔パターンを共同設計することができる。

本願に記載した特徴事項自体は、場合によって他の構成要件とは関係なく使用してもよい。他方、本願に記載した特徴事項は、必要な場合、組み合わせて、さまざまな組合せを作ってもよい。

図面および関連説明は本発明の概念の説明のみを企図している。本発明の細部は特許請求の範囲内で変更することができる。

Claims (25)

1. 岩洞掘削用穿孔パターンの設計方法において、該穿孔パターン（12）は、少なくとも該穿孔パターンの座標系における穿孔の位置および孔方向角とトンネル（26）の面で穿孔すべき円について前記穿孔の長さを決定し、
   穿孔パターン設計プログラムによって前記穿孔パターンのコンピュータ支援による設計を行ない、
   前記穿孔パターン（12）についてナビゲーション平面（28）を決定し、
   前記掘削すべき円（25）の長さに基づいて、前記掘削すべき岩洞（26）について、少なくとも１つの掘削プロフィファイル（31）と、該掘削プロファイル内における少なくとも１つの孔群と、前記穿孔パターンの長さ（L）を決定し、
   各孔群について複数の穿孔を決定し、
   前記穿孔すべき孔について前記ナビゲーション平面（28）に開始位置を決定し、
   前記穿孔すべき孔の開始位置から前記孔の底部への前記孔の方向を決定し、
   該方法は、
   前記穿孔パターン（12）において、前記円（25）の底部に位置する爆破平面（29）を前記ナビゲーション平面（28）からの前記パターンの長さ（L）に対応する距離に決定し、
   穿孔底部の位置を前記爆破平面（29）の円（25）の底部に配置し、
   前記穿孔パターンにおける少なくとも一部の孔について前記爆破平面（29）において爆破計算を行ない、
   記憶装置に事前に保存された爆破技術のデータを前記爆破計算に利用し、
   穿孔パターン設計プログラムに以下の穿孔特性、すなわちナビゲーション平面における穿孔開始位置と穿孔方向のうちの１つを供給し、前記穿孔底部の位置および第１の所定の特性に基づいて、不足の第２の穿孔特性を決定し、該穿孔特性は前記円の底部から前記ナビゲーション平面の方向を見て決定されることを特徴とする岩洞掘削用穿孔パターンの設計方法。
2. 請求項１に記載の方法において、該方法は、被覆岩（V）、孔間隔(E)、固有装薬量（q）および装薬度（I）と該固有装薬量(q)および装薬度（I）に関する事前に記憶装置保存された爆破技術データとの間の、記憶装置に事前に保存された相互依存性を前記爆破計算において利用することを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、該方法は、
   前記穿孔パターン（12）のさまざまな部分の孔について事前に固有装薬量の値を決定し、
   前記パターンのさまざまな部分に使用される装薬を事前に作表することを特徴とする方法。
4. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記爆破技術計算において所定の固有装薬量の値（q）、孔間隔（E）および平均装薬度（I）を式V=I/(q*E) を利用し、ただしVは被覆岩であることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、該方法は、前記穿孔底部の位置を前記円（25）の底部に配置する場合、前記爆破計算を考慮することを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、該方法は、
   穿孔底部位置の配置に関して孔間隔（E）と被覆岩（V）との商である比（F）を事前に決定し、
   式E=[(I*F)/q]^1/2によって計算上の孔間隔（E）を決定し、ただしqは固有装薬量の値、Iは平均装薬度であり、
   穿孔底部位置が配される領域を前記穿孔パターン（12）において決定し、
   処理すべき領域の長さを前記計算上の孔間隔（E）で割り算して、前記領域に配すべき正確な穿孔数を得、
   前記領域に配置される穿孔底部の数として最も近い整数を選択し、前記穿孔底部の位置が等距離になるように新たな孔間隔（E1）を計算し、
   被覆岩（V）を式V=E1/Fによって計算することを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法において、該方法は、穿孔底部位置を少なくとも１つの孔群に配することを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法において、該方法は、
   少なくとも１つの孔群における穿孔底部の間に事前に孔間隔（E）を決定し、
   １群の孔において穿孔底部位置を前記穿孔パターン設計プログラムによって、前記所定の孔間隔（E）を考慮して、自動的に配置することを特徴とする方法。
9. 請求項１に記載の方法において、該方法は、
   少なくとも１つの孔群の穿孔底部の間に事前に孔間隔を決め、
   １群の孔の所望の領域を手動でマークし、
   前記所定の領域において穿孔底部位置を前記所定の孔間隔に従って前記穿孔パターン設計プログラムによって自動的に配することを特徴とする方法。
10. 請求項１に記載の方法において、該方法は、
    １群の孔の所望の部分を手動で決定し、
    前記孔群の前記領域における穿孔数を手動で決定し、
    該選択された数の穿孔底部位置を前記孔群の前記所定の領域に等間隔に、前記穿孔パターン設計プログラムによって自動的に配することを特徴とする方法。
11. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    穿孔について方向（49）を与え、
    前記穿孔底部位置（36）および穿孔方向（49）に基づいて、前記ナビゲーション平面（28）において前記穿孔の開始位置（36”）を決定することを特徴とする方法。
12. 請求項１ないし10のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    前記ナビゲーション平面（28）において穿孔について開始位置（36”）を与え、
    該穿孔について方向（52）を、前記穿孔底部（36）および前記所定の開始位置（36”）に基づいて計算することを特徴とする方法。
13. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    掘削すべき岩洞（26）について、最外側の孔群の穿孔底部（35、36）を通過する線である端部プロファイルを決定し、
    少なくとも前記プロファイルの穿孔について亀裂帯を各穿孔の装薬情報に基づいて決定し、
    前記端部プロファイル（14）の穿孔の前記亀裂帯を、少なくとも前記円の底部（25）における所定の許容亀裂帯（33）と比較し、
    たとえ１つの穿孔でもその亀裂帯が前記許容亀裂帯（33）より大きい場合、ユーザに知らせることを特徴とする方法。
14. 請求項13に記載の方法において、該方法は、
    前記ナビゲーション平面（28）と前記爆破平面（29）との間の前記所定の許容亀裂帯のプロファイル（33）をグラフィックユーザインタフェースに表示し、
    前記端部プロファイルにおける穿孔底部（36）および開始位置（36”）の周囲に発生する各穿孔の亀裂帯をグラフィックユーザインタフェースで亀裂円（37）として表示し、
    各穿孔底部の亀裂帯と開始位置の亀裂円との間に円筒形亀裂隙間（38）を生成し、
    該円筒形亀裂隙間がたとえ１つでも前記ナビゲーション平面と爆破平面との間の前記許容亀裂帯のプロファイルを妨害する場合は、ユーザに知らせることを特徴とする方法。
15. 請求項13または14に記載の方法において、該方法は、
    前記端部プロファイル（14）内に配された１群の孔である少なくとも１つの支援列（15、16）を決定し、該支援列は、該支援列が通過する底部を有する複数の穿孔を含み、
    少なくとも前記最外側の支援列（15）の穿孔について亀裂帯試験を追加的に行なうことを特徴とする方法。
16. 請求項２ないし４のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    前記最外側の孔群の穿孔底部を通過する線である端部プロファイル（14）を、掘削すべき岩洞について決定し、
    複数の穿孔底部位置を、前記爆破平面（29）において前記所望の孔間隔（E）に等しい相互間隔で前記端部プロファイルについて決定し、
    前記爆破平面（29）に、爆破技術計算によって前記端部プロファイル（14）の穿孔について被覆岩（V）を決定し、
    前記爆破平面（29）において、少なくとも１つの第１の被覆岩線を前記端部プロファイルの内側の、前記端部プロファイルの穿孔について決定された被覆岩の端部に決定し、
    前記端部プロファイル（14）の第１の被覆岩線（40）に第１の支援列（15）を配置し、
    前記爆発面（29）において第１の支援列（15）について複数の穿孔底部位置（42）を前記所望の孔間隔（e）に等しい相互間隔で決定し、
    少なくとも端部プロファイル、第１の被覆岩線（40）および穿孔底部(42)の位置をグラフィックユーザインタフェースに表示することを特徴とする方法。
17. 請求項16に記載の方法において、該方法は、前記端部プロファイル（14）の穿孔（35、36）について被覆岩（V）を爆破技術計算によって決定し、該計算には、少なくとも所定の固有装薬量の値（q）、孔間隔（E）および平均装薬度（I）を式V=I/(q*E)に従って用いることを特徴とする方法。
18. 請求項16または17に記載の方法において、該方法は、
    前記端部プロファイル（14）の各穿孔（35、36）について前記穿孔底部の周囲に第１の被覆岩の円（44）を生成し、
    前記被覆岩の円（44）を、前記被覆岩の円の半径の大きさが前記被覆岩（V）の大きさに比例するように生成し、
    各第１の被覆岩の円（44）の外周をその内縁部の１点で遮断する第１の被覆岩線を生成することを特徴とする方法。
19. 請求項16ないし18のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    少なくとも１つの第２の被覆岩線（43）を第１の支援列（15）上の穿孔（42）の周囲に、前記爆破平面（29）において行なわれる爆破技術計算に基づいて決定し、
    第２の支援列（16）を前の支援列（15）の内側の第２の被覆岩線（43）上に配し、
    前記爆破平面（29）において第２の支援列（16）について複数の穿孔底部位置を前記所望の相互孔間隔（E）に等しい距離に決定することを特徴とする方法。
20. 請求項16ないし19のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    少なくとも１つの第３の被覆岩線を爆破技術計算によって最内側の支援列（16）の穿孔について決定し、
    前記穿孔パターン（12）に切込み部（18）を配し、
    少なくとも１つのフィールド孔エレメント面（17）を前記穿孔パターン設計プログラムに入力し、
    最内側の支援列の第３の被覆岩線および前記切込み部によって輪郭形成された範囲にフィールド穿孔を前記穿孔パターン設計プログラムにおいて自動的に生成し、
    前記フィールド孔エレメントについて被覆岩の円および第４の被覆岩線を決定し、
    続くフィールド孔エレメントを前の被覆岩線上に配することを特徴とする方法。
21. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    少なくとも１つのマスタ孔（35、45、48、72）を前記穿孔パターンにおける少なくとも１つの孔群において決定し、
    前記マスタ孔について少なくとも１つの優勢特性を決定し、
    該マスタ孔の優勢特性に基づいて、少なくとも１つの第２の穿孔の特性を決定し、
    追加または削除可能で優勢特性が変更可能なマスタ孔を用いて、これを後に編集することを特徴とする方法。
22. 前記請求項のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    前記穿孔パターン（12）における少なくとも１つの孔群において、間に少なくとも１つの中間孔（36、47、51）が配置された少なくとも２つのマスタ孔（35、45、48）を決定し、
    該マスタ孔（35、45、48）について、以下の優勢特性、すなわち孔群における位置、深さ、孔方向角、装薬度、孔間隔のうちの少なくとも１つを決定し、
    前記マスタ孔（35、45、48）の優勢特性に基づいて、前記中間孔（36、47、51）の少なくとも１つの特性を決定することを特徴とする方法。
23. 請求項22に記載の方法において、該方法は、前記穿孔パターン（12）において、追加または削除可能で優勢特性が変更可能なマスタ孔（35、45、48）を用いて、これを後に編集することを特徴とする方法。
24. 穿孔パターンの設計用ソフトウエア製品において、該ソフトウエア製品は、コンピュータにおいて実行すると、
    前記穿孔パターン（12）において円（25）の底部に、ナビゲーション平面（28）から前記パターンの長さに等しい距離に爆破平面（29）を決定し、
    穿孔底部位置を前記爆破平面（29）における前記円（25）の底部に配し、
    前記穿孔パターンにおいて前記爆破平面（29）の少なくとも一部の孔について爆破計算を行ない、
    前記穿孔（35、36）を前記円の底部から前記穿孔パターンのナビゲーション平面（28）の方向に見て、
    穿孔底部位置（36）に対応して穿孔特性と、以下の所定の特性、すなわちナビゲーション平面における穿孔の開始点と穿孔の方向のうちの少なくとも１つを決定するように構成されていることを特徴とする穿孔パターンの設計用ソフトウエア製品。
25. 可動キャリア（２）と、
    少なくとも１つの穿孔ブーム（３）と、
    該穿孔ブーム（３）における少なくとも１つの穿孔装置（４）とを含む削岩リグであって、該穿孔装置は、送りビーム（５）、および送り手段によって該送りビームで移動可能に配設された削岩機（６）を含み、該削岩リグはさらに、
    該削岩リグ（１）を制御する少なくとも１つの制御装置（８）を含み、該制御装置は少なくとも１つのコンピュータを含む削岩リグにおいて、
    前記制御装置（８）は穿孔パターン（12）の設計用ソフトウエア製品を実行するよう配設され、該ソフトウエア製品は、ユーザとインタラクティブに実行すると、
    前記穿孔パターン（12）において円（25）の底部に、ナビゲーション平面（28）から前記パターンの長さに等しい距離に爆破平面（29）を決定し、
    穿孔底部位置を前記爆破平面（29）の前記円（25）の底部に配し、
    穿孔パターンにおいて前記爆破平面（29）における少なくとも一部の孔について爆破計算を行ない、
    前記穿孔（35、36）を前記円の底部から前記穿孔パターンのナビゲーション平面（28）の方向に見て、
    穿孔底部位置（36）に対応して穿孔特性と、以下の所定の特性、すなわちナビゲーション平面における穿孔の開始点と穿孔の方向のうちの少なくとも１つを決定するように構成されていることを特徴とする削岩リグ。

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