JP2014077236A - Ventilation equipment for tunnel excavation and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル掘削中に用いるトンネル掘削用換気装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to a tunnel excavating ventilator used during tunnel excavation and a control method thereof.
大規模な地下構造物の構築工事やトンネル掘削工事において、掘削現場の周辺に多量の粉塵が生じる。この粉塵がトンネル内に残存すると人に粉塵障害を引き起こすおそれがある。そのため、切羽近傍の作業領域における粉塵濃度を低減する必要がある。 A large amount of dust is generated around the excavation site during construction of large underground structures and tunnel excavation. If this dust remains in the tunnel, it may cause dust damage to people. Therefore, it is necessary to reduce the dust concentration in the work area near the face.
この目的のため、例えば特許文献１〜３が既に開示されている。
For this purpose, for example,
特許文献１の手段は、複数のセンサがトンネル内の所定位置に配置され、制御装置が複数のセンサにより汚染空気の位置を検知し、その位置に応じて風管の途中に配置した放風弁を選択して開弁操作するものである。
According to the method of
特許文献２の手段は、切羽から離れた換気すべきエリアに粉塵濃度センサを配置し、風管の圧力損失により必要な換気風量及び時間を算出し、送風機の回転数を制御するものである。
The means of
特許文献３の換気制御装置は、トンネル内に配設された風量調整可能な換気用ファンと、トンネル内に配設され発破による振動を検出する振動センサと、振動センサにより検出された検出信号が基準値以上の場合に緊急換気のための風量と時間を設定する緊急換気制御部とを備えるものである。
The ventilation control device of
トンネルの掘削作業は、窄孔、火薬装填、発破、ずり出し、１次吹付、支保工組立、２次吹付、ロックボルトの取り付け、等の作業サイクルに区分され、それぞれの作業に応じて、ジャンボドリル、ダンプ、ずり積み機（タイヤシャベル）、エレクター、等、種々の作業機械が用いられる。 Tunnel excavation work is divided into work cycles such as constriction, explosive loading, blasting, sliding out, primary spraying, support assembly, secondary spraying, installation of lock bolts, etc. Various work machines such as a drill, a dumper, a pile stacker (tire shovel), and an erector are used.
一方、切羽近傍に清浄空気を導入する換気ファンは、掘削作業のほとんどにおいて稼動させる必要があるため、その消費電力は掘削作業全体の消費電力の半分を超える。そのため、特に電力消費の節減が叫ばれる昨今、換気ファンの消費電力を削減することがより強く望まれている。 On the other hand, a ventilation fan that introduces clean air in the vicinity of the face needs to be operated in most of the excavation work, and its power consumption exceeds half of the power consumption of the entire excavation work. Therefore, especially in recent years when reduction of power consumption is screamed, it is strongly desired to reduce the power consumption of the ventilation fan.
この目的のため、例えば、特許文献１、２のように粉塵濃度センサを切羽から離れた位置に設置しても、粉塵濃度が高い切羽近傍の粉塵濃度の制御は困難であった。
また、トンネルの切羽近傍に粉塵濃度センサを設置した場合には、以下の問題点があった。
For this purpose, for example, even if the dust concentration sensor is installed at a position away from the face as in
In addition, when a dust concentration sensor is installed near the face of the tunnel, there are the following problems.
（１）切羽近傍の作業領域には、上述した種々の作業機械が稼動する。これらの作業機械の切羽近傍への搬入、作業、搬出の際には、粉塵濃度センサを切羽近傍から退避させる必要がある。また、発破（切羽の爆破）を行う場合にも飛散する岩石から粉塵濃度センサを守るため粉塵濃度センサを退避させる必要がある。更に、切羽は、掘削工事の進展と共に前進するため、この前進に合わせて粉塵濃度センサを前進させる必要がある。
そのため、粉塵濃度センサは、掘削工事の作業の進展に応じて頻繁に移動する必要があり、それに応じて、粉塵濃度センサと換気ファンを接続する信号線や動力線も退避や延長を煩雑に行う必要がある。
その結果、作業現場では、作業性を高めるために作業毎の粉塵濃度センサの移動、接続を省略し、換気ファンを最大又は最大に近い風量のまま運転することがあった。
(1) The above-described various work machines operate in a work area near the face. It is necessary to retract the dust concentration sensor from the vicinity of the face when carrying in, working, or carrying out these work machines near the face. Also, in the case of blasting (exploding face), it is necessary to retract the dust concentration sensor to protect the dust concentration sensor from scattered rocks. Furthermore, since the working face advances with the progress of excavation work, it is necessary to advance the dust concentration sensor in accordance with this advancement.
Therefore, it is necessary for the dust concentration sensor to move frequently according to the progress of excavation work, and accordingly, the signal line and power line connecting the dust concentration sensor and the ventilation fan also need to be evacuated and extended complicatedly. There is a need.
As a result, at the work site, in order to improve workability, the movement and connection of the dust concentration sensor for each work are omitted, and the ventilation fan is sometimes operated with the maximum or near the maximum air volume.
（２）トンネル用の換気ファンは、清浄空気を導入するため、トンネルの入口近傍に設置される。そのため、換気ファンから切羽近傍までの風管長さは非常に長く（例えば５００〜１ｋｍ以上）、粉塵濃度センサが粉塵濃度を検出してから換気ファンの風量を変化させても、実際に必要風量が切羽近傍に導入されるまでに遅れ時間が発生する。
また、作業サイクルに応じて次の作業に対応させるには、粉塵濃度センサの移動、配線の延長・変更等を先行して実施する必要があり、その間、換気ファンを停止させるため、遅れ時間が更に長くなる問題点があった。
(2) The tunnel ventilation fan is installed near the entrance of the tunnel to introduce clean air. Therefore, the length of the wind pipe from the ventilation fan to the vicinity of the face is very long (for example, 500-1 km or more), and even if the air volume of the ventilation fan is changed after the dust concentration sensor detects the dust concentration, the actual required air volume There is a lag time until is introduced near the face.
Also, in order to respond to the next work according to the work cycle, it is necessary to carry out the movement of the dust concentration sensor, extension / change of wiring, etc. in advance, and during that time, the ventilation fan is stopped, There was a problem that it was longer.
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、粉塵濃度センサの移動、配線の延長・変更等、掘削作業以外の作業を実施することなく、切羽近傍に必要な風量の清浄空気を、短い遅れ時間で導入することができ、トンネル掘削の作業管理にも役立てられるトンネル掘削用換気装置とその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to introduce clean air having a necessary air volume in the vicinity of the face with a short delay time without performing work other than excavation work such as movement of dust concentration sensor, extension / change of wiring, etc. An object of the present invention is to provide a tunnel excavation ventilator that can be used for tunnel excavation work management and a control method therefor.
本発明によれば、トンネルの切羽近傍まで風管を通して清浄空気を導入する換気ファンと、
切羽近傍の作業領域で作動する複数の作業機械にそれぞれ取り付けられ、作業機械の作動状態を検出し、作動状態と作業の種類を含む状態信号を送信する複数の送信装置と、
トンネル内の前記作業領域より後方かつ前記状態信号を受信可能な位置に設置された受信装置と、
受信装置で受信した状態信号に応じて換気ファンによる風量を制御するファン制御装置と、を備える、ことを特徴とするトンネル掘削用換気装置が提供される。
According to the present invention, a ventilation fan that introduces clean air through the wind pipe to the vicinity of the face of the tunnel;
A plurality of transmission devices that are attached to a plurality of work machines that operate in a work area near the face, detect an operation state of the work machine, and transmit a state signal including the operation state and the type of work;
A receiving device installed behind the work area in the tunnel and at a position capable of receiving the status signal;
There is provided a ventilating device for tunnel excavation, comprising: a fan control device that controls an air volume by a ventilation fan according to a state signal received by a receiving device.
本発明の実施形態によれば、送信装置は、各作業機械に搭載されその作動時の加速度、温度、電流又は作動信号を検出するセンサと、前記加速度、温度、電流又は作動信号に基づき状態信号を送信する送信器とを有し、
ファン制御装置は、状態信号に基づき、各作業機械の作動状態を把握して、その情報を統合し、統合した情報から作業サイクルにおける作業内容を認識し、換気ファンの風量を制御する。
According to the embodiment of the present invention, the transmission device is mounted on each work machine and detects the acceleration, temperature, current, or operation signal during operation thereof, and the status signal based on the acceleration, temperature, current, or operation signal. And a transmitter for transmitting
The fan control device grasps the operating state of each work machine based on the state signal, integrates the information, recognizes the work content in the work cycle from the integrated information, and controls the air volume of the ventilation fan.
また、作業サイクルは、窄孔、火薬装填、発破、ずり出し、１次吹付、支保工組立、２次吹付、及びロックボルトの取り付けであり、
各作業における必要風量は、予め設定されており、
各作業機械の作動状態から作業サイクルにおける作業内容を認識する。
Also, the work cycle is narrow hole, explosive loading, blasting, sliding out, primary spraying, support assembly, secondary spraying, and mounting of lock bolts.
The required air volume for each work is set in advance,
The work content in the work cycle is recognized from the operating state of each work machine.
また本発明によれば、換気ファンにより、トンネルの切羽近傍まで風管を通して清浄空気を導入し、
切羽近傍の作業領域で作動する複数の作業機械にそれぞれ取り付けられた複数の送信装置により、各作業機械の作動状態を検出し、作動状態と作業の種類を含む状態信号を送信し、
トンネル内の前記作業領域より後方位置に設置された受信装置により、前記状態信号を受信し、
ファン制御装置により、受信した状態信号に応じて換気ファンによる風量を制御する、ことを特徴とするトンネル掘削用換気装置の制御方法が提供される。
Further, according to the present invention, clean air is introduced through the wind pipe to the vicinity of the face of the tunnel by the ventilation fan,
By detecting the operating state of each work machine by a plurality of transmission devices respectively attached to a plurality of work machines operating in the work area near the face, a status signal including the operating state and the type of work is transmitted.
The receiving device installed at a position behind the work area in the tunnel receives the status signal,
According to the fan control device, there is provided a control method for a tunnel excavating ventilator, which controls the air volume by the ventilation fan according to the received state signal.
本発明の実施形態によれば、前記換気ファンによる風量は、風管出口での風量であり、風管の設置長さと風管出口あるいは換気ファン出口に設置された風量計又は風速計による風量又は風速により、予めプログラムされた風量又は風速となるように換気ファンの回転速度を制御する。 According to the embodiment of the present invention, the air volume by the ventilation fan is the air volume at the wind tube outlet, and the installation length of the wind tube and the air volume by the anemometer or anemometer installed at the wind tube outlet or the ventilation fan outlet or The rotational speed of the ventilation fan is controlled so as to obtain a pre-programmed air volume or speed according to the wind speed.
上記本発明の装置と方法によれば、従来のように切羽近傍の作業領域に粉塵濃度センサ等の設置が不要であるため、粉塵濃度センサの移動、配線の延長・変更等、掘削作業以外の作業が不要となり、作業性を高めることができる。 According to the above-described apparatus and method of the present invention, it is not necessary to install a dust concentration sensor or the like in the work area in the vicinity of the face as in the prior art, and therefore, other than excavation work such as movement of the dust concentration sensor, extension / change of wiring, etc. Work becomes unnecessary and workability can be improved.
また、各作業機械に作動状態と作業の種類を含む状態信号を送信する送信装置が取り付けられているので、粉塵濃度センサの移動等の余分な作業なしに、かつ換気ファンを停止させることなく、ファン制御装置により換気ファンの風量を制御できる。従って、各作業サイクルにおける作業内容に必要な風量の清浄空気を、短い遅れ時間で導入することができる。
従ってトンネル作業の作業サイクルに合わせた適正風量や集塵機の運転・停止を自動的に行い、消費電力の節減が可能となる。
In addition, each work machine is equipped with a transmitter that transmits a status signal including the operating state and the type of work, so there is no extra work such as moving the dust concentration sensor and without stopping the ventilation fan. The air volume of the ventilation fan can be controlled by the fan control device. Accordingly, it is possible to introduce clean air having an air volume necessary for the work content in each work cycle with a short delay time.
Therefore, it is possible to automatically reduce the power consumption by automatically performing the appropriate air flow in accordance with the work cycle of the tunnel work and the operation / stop of the dust collector.
また各作業機械、換気ファン及び集塵機の作動状態を事務所（現場事務所又は管理事務所）で作業サイクルを記録することができ、トンネル内作業の詳細な把握が可能となるので、トンネル掘削の作業管理にも役立てられる。
In addition, the working cycle of each work machine, ventilation fan and dust collector can be recorded at the office (site office or management office), and detailed work in the tunnel can be grasped. It is also useful for work management.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図１は、本発明によるトンネル掘削用換気装置１０の全体構成図である。
この図において、トンネル掘削用換気装置１０は、換気ファン１２、集塵機１４、複数の送信装置１６、受信装置１８、及びファン制御装置２０を備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
In this figure, the
トンネル用の換気ファン１２は、好ましくはトンネル１の入口近傍に設置され、風管３を通してトンネル１の切羽２近傍まで清浄空気４を導入する。換気ファン１２は、好ましくはインバータ制御により風量を連続的に制御可能になっている。なお、インバータ制御ではなく、風量をステップ状に調整可能であってもよい。
The
集塵機１４は、好ましくは電気集塵機であり、その集塵風量を作動、休止、洗浄の運転状態を変えることにより調整する。なお、集塵機１４はバグフィルターであってもよい。また、集塵風量をステップ状、又は連続的に制御可能であってもよい。
また、この例で集塵機１４は、作業機械５の後方（切羽２から離れた位置）に位置しているが、集塵機１４の設置位置は、任意であり、その他の位置であってもよい。更に、集塵機１４を移動台車（図示せず）に搭載し、トンネル１内を移動してもよい。また、集塵機１４の前方又は後方に風管（図示せず）を取り付けてもよい。
The
Further, in this example, the
複数の送信装置１６は、切羽２近傍の作業領域で掘削作業を行う複数の作業機械５にそれぞれ取り付けられ、作業機械５の作動状態を検出し、作動状態と作業の種類を含む状態信号６を送信する。
作業の種類（作業種類）は、作業機械５毎に１つでも複数でもよい。
The plurality of
The number of work types (work types) may be one or more for each
複数の作業機械５は、例えば窄孔機（ジャンボドリル）、ずり出し装置（ダンプトラック、ずり積機、タイヤシャベル）、吹付機（吹付ロボット）、支保工組立機（エレクター）、等である。
窄孔機（ジャンボドリル）は窄孔及びロックボルトの取り付けを行い、ずり出し装置（ダンプトラック、ずり積機、タイヤシャベル）は発破後の岩塊のずり出しを行い、吹付機（吹付ロボット）は掘削したトンネル内面にコンクリートを吹き付ける１次吹付と２次吹付を行い、支保工組立機（エレクター）は、トンネル内面に支保工を組み立てる。
The plurality of
A stenosis machine (jumbo drill) attaches a stenosis hole and a lock bolt, and a slide-out device (dump truck, shear loader, tire shovel) slides out a rock mass after blasting, and a sprayer (spraying robot) Performs primary and secondary spraying of concrete on the excavated tunnel inner surface, and a support assembly machine (elector) assembles the support on the tunnel inner surface.
図１において、送信装置１６は、各作業機械５に搭載されその作動時（稼動時）の加速度、温度、電流又は作動信号を検出するセンサ１６ａと、検出された加速度、温度、電流又は作動信号に基づき状態信号６を送信する送信器１６ｂとを有する。
In FIG. 1, a
作動時（稼動時）の加速度は加速度センサ１６ａで検出する。
加速度センサ１６ａで検出される加速度は、各作業機械５の作動時（窄孔、ずり出し、吹付、支保工組立、等）における作業機械５が発生する振動を検出するレベルにそれぞれ設定する。また、この検出レベルは、各作業機械５が作動中以外の場合、例えば単に電源を入れた状態や、エンジンのアイドリング状態では検出しないように設定するのがよい。
従って、各作業機械５が作動状態（稼働状態）になると、それぞれの加速度センサ１６ａが加速度を検出する。
The acceleration during operation (operation) is detected by the
The acceleration detected by the
Therefore, when each
なお、各作業機械５の作動を温度、電流又は作動信号で検出してもよい。
この場合、作動時の温度は、エンジン又はモータの温度、エンジンルーム内又はモータルーム内の温度、排気ガスの温度等であり、温度センサで検出することができる。
また、作動時の電流は、例えば電動機の電流であり、電流計で検出することができる。
また、作動信号は、エンジン又はモータの作動を示す信号、始動装置の信号、作業員によるスイッチ信号等であり信号センサ（例えばリレー）で検出することができる。
Note that the operation of each
In this case, the temperature at the time of operation is the temperature of the engine or motor, the temperature in the engine room or the motor room, the temperature of exhaust gas, etc., and can be detected by a temperature sensor.
Moreover, the current at the time of operation is, for example, a current of an electric motor, and can be detected by an ammeter.
The operation signal is a signal indicating the operation of the engine or the motor, a signal of the starter, a switch signal by an operator, and the like, and can be detected by a signal sensor (for example, a relay).
送信器１６ｂは、センサ１６ａによる検出が一定時間以上継続した場合に、状態信号６を送信する。この一定時間は、任意に設定することができ、例えばエンジンの始動から実際に作業を開始するまでのタイムラグを考慮し、１〜３分間程度に設定する。
このように一定時間の継続を検出条件とすることで、実際に作業を開始しない場合、例えば点検作業等における検出を回避することができる。
The
In this way, by setting the continuation for a certain period of time as a detection condition, detection in, for example, inspection work can be avoided when work is not actually started.
送信器１６ｂが送信する状態信号６には、各作業機械５の作動状態と作業種類を含む。
作動状態は、例えば各作業の負荷状態（強、中、弱）であり、検出された加速度の大きさから決定する。作業種類は、各作業の種類（窄孔、ずり出し、吹付、支保工組立、等）であり、各作業機械５にそれぞれ予め設定された固有のＩＤである。
なお、同一の作業機械５（例えば、ジャンボドリル）が異なる作業（例えば、窄孔とロックボルトの取り付け）を行う場合に、作業種類（固有のＩＤ）を作業毎に設定してもよい。この場合、異なる作業の判別は、負荷状態（強、中、弱）又はトンネル掘削の作業サイクルから行うことができる。
The
The operating state is, for example, a load state (strong, medium, weak) of each work, and is determined from the magnitude of the detected acceleration. The work type is the type of each work (stenosis, sliding, spraying, support assembly, etc.), and is a unique ID preset for each
When the same work machine 5 (for example, a jumbo drill) performs different operations (for example, attachment of a narrow hole and a lock bolt), the operation type (unique ID) may be set for each operation. In this case, the different work can be determined from the load state (strong, medium, weak) or the work cycle of tunnel excavation.
送信器１６ｂは状態信号を無線で送信する無線送信器であるのが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば電力ケーブルを使用して状態信号を送信してもよい。
The
受信装置１８は、トンネル内の切羽２近傍の作業領域より後方かつ切羽２から状態信号６を受信可能な位置に設置されている。
受信装置１８は状態信号を無線で受信する無線受信器であるのが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば電力ケーブルを使用して状態信号を受信してもよい。
The receiving
The receiving
トンネル１内における無線通信距離は、一般に短く、例えば３００〜５００ｍである。
また、受信装置１８は、トンネル掘削の作業サイクル中において、移動、配線の延長・変更等、が必要ないように、切羽２近傍の作業領域から十分離れていることが好ましい。
従って、受信装置１８は、切羽２の近傍に位置する作業機械５に取り付けられた送信器１６ｂ（この場合、無線送信器）からの状態信号６を確実に受信でき、かつ移動、配線の延長・変更等、が不要な位置、例えば切羽２から３００〜５００ｍに設置するのがよい。
また、例えばトンネルの測量に必ずといって良いくらい使用されるレーザー装置に受信装置１８を併設してもよい。
The wireless communication distance in the
Further, it is preferable that the receiving
Therefore, the receiving
Further, for example, the receiving
ファン制御装置２０は、受信装置１８で受信した状態信号６に応じて換気ファン１２による風量を制御する。また、この例において、ファン制御装置２０は、受信装置１８で受信した状態信号６に応じて集塵機１４による風量も制御する。
換気ファン１２と集塵機１４の消費電力は、風量の３乗に比例するため、例えば風量を半分にすれば、消費電力を１／８に削減することができる。
The
Since the power consumption of the
また、換気ファン１２による風量は、風管出口での風量であり、風管３の設置長さと風管出口あるいは換気ファン出口に設置された風量計又は風速計による風量又は風速により、予めプログラムされた風量又は風速となるように換気ファン１２の回転速度を制御するのがよい。
なお、ファン制御装置２０から換気ファン１２と集塵機１４への制御信号は、通常の制御線による他、電力ケーブルを使用して信号を送ってもよい。
The air volume by the
In addition, the control signal from the
またファン制御装置２０は、自動制御モードと手動制御モードを有する。自動制御モードと手動制御モードは、切替スイッチでいつでも切り替えることができる。
The
自動制御モードにおいて、ファン制御装置２０は、状態信号６に基づき、各作業機械５の作動状態を把握して、その情報を統合し、統合した情報から作業サイクルにおける作業内容（作業の種類）を認識し、換気ファン１２の風量を制御する。
すなわち、ファン制御装置２０は、各作業機械５の作動状態から作業サイクルにおける作業内容を認識するようになっている。
手動制御モードでは、ファン制御装置２０のＯＮ／ＯＦＦと風量制御が任意にできるようになっている。手動制御モードは通常の作業サイクルが継続できないような特別な場合に使用するのがよい。
In the automatic control mode, the
That is, the
In the manual control mode, ON / OFF of the
図１において、２２は事務所（現場事務所又は管理事務所）である。事務所２２は、ファン制御装置２０と送受信可能な位置に設けられ、ファン制御装置２０から送信される運転信号７を受信する。運転信号７は、状態信号６と換気ファン１２の運転記録を含むのがよい。
この構成により、事務所２２で作業サイクルを記録することができ、トンネル内作業の詳細な把握と作業の管理が可能となる。
In FIG. 1, 22 is an office (site office or management office). The
With this configuration, the work cycle can be recorded at the
表１は、トンネル掘削の作業サイクルの一例を示す表である。
この例において、複数の作業機械５を用いたトンネル掘削の作業サイクルは、例えば窄孔、火薬装填、発破、ずり出し、１次吹付、支保工組立、２次吹付、及びロックボルト（の取り付け）である。
Table 1 is a table showing an example of a work cycle of tunnel excavation.
In this example, the work cycle of tunnel excavation using a plurality of
作業サイクルの各作業における必要風量は、予め設定されている。例えば、表１の各作業における必要風量は、順に、５００、５００、１５００、１０００、１３００、０、１３００、５００ｍ３／ｈである。
各作業に用いる作業機械５とその消費電力と作業時間（１２時間当たり）は、例えば、窄孔とロックボルトは、ジャンボドリルでそれぞれ１００ｋＷ、１〜２時間、火薬装填と発破は手作業でそれぞれ１時間、ずり出しは、ずり出し装置（エンジン駆動）で１時間、１次吹付と２次吹付は、吹付機でそれぞれ１７０ｋＷ、１、２時間、支保工組立は、エレクターで１０ｋＷ、１時間である。
The required air volume for each work in the work cycle is set in advance. For example, the required air volume in each operation of Table 1 is 500, 500, 1500, 1000, 1300, 0, 1300, 500 m 3 / h in order.
The
これに対し、換気ファン１２の最大消費電力と作業時間（１２時間当たり）は、例えば、２２０ｋＷ、１０時間であり、換気ファン１２の消費電力は、掘削作業全体の消費電力の半分を超える。
また、集塵機１４の最大消費電力と作業時間（１２時間当たり）は、例えば、４０ｋＷ、７〜８時間である。
一方、換気ファン１２と集塵機１４の消費電力は、風量の３乗に比例するため、例えば風量を半分にすれば、消費電力を１／８に削減することができる。
On the other hand, the maximum power consumption and work time (per 12 hours) of the
Moreover, the maximum power consumption and work time (per 12 hours) of the
On the other hand, since the power consumption of the
図２は、本発明によるトンネル掘削用換気装置１０の制御方法を示すフローチャートである。
上述したトンネル掘削用換気装置１０を用い、本発明の制御方法は、Ｓ１〜Ｓ９の各工程（ステップ）からなる。
FIG. 2 is a flowchart showing a method for controlling the
Using the
ステップＳ１では、換気ファン１２を起動し、換気ファン１２により、トンネル１の切羽２近傍まで風管３を通して清浄空気４を導入する。この際の換気ファン１２の風量は、例えば最小に設定する。
また、これと並行して、集塵機１４も起動し、例えば最小の風量に設定する。
In step S <b> 1, the
In parallel with this, the
トンネル掘削中に上述した作業サイクル（窄孔、火薬装填、発破、ずり出し、１次吹付、支保工組立、２次吹付、及びロックボルト）が順に実施される。なおこの図において、ステップＳ２〜Ｓ９は、作業サイクルの各作業にそれぞれ対応している。この作業サイクル（ステップＳ２〜Ｓ９）は、繰り返し行われる。 During the tunnel excavation, the above-described work cycles (stenosis, explosive loading, blasting, sliding out, primary spraying, support assembly, secondary spraying, and rock bolts) are sequentially performed. In this figure, steps S2 to S9 correspond to each work in the work cycle. This work cycle (steps S2 to S9) is repeated.
ステップＳ２（窄孔）において、ジャンボドリルが作動し、その作動時の加速度がジャンボドリルに取り付けた送信装置１６で検出され送信される。これに伴い、受信装置１８が状態信号６を受信し、ファン制御装置２０により、受信した状態信号６に応じて換気ファン１２による風量が例えば５００ｍ３／ｈに制御される。
また、同時に集塵機１４による風量を好ましくは換気ファン１２による風量より大きく設定する。
これらの風量は、ジャンボドリルの作動中（稼動中）維持される。
窄孔作業が完了し、ジャンボドリルが作動を中止すると、ジャンボドリルからの状態信号６がなくなり、これに対応して換気ファン１２及び集塵機１４による風量が最小に制御される。
In step S2 (stenosis), the jumbo drill is activated, and the acceleration at the time of activation is detected and transmitted by the
At the same time, the air volume by the
These air volumes are maintained during operation (operation) of the jumbo drill.
When the stenosis operation is completed and the jumbo drill stops operating, the
ステップＳ３（火薬装填）とステップＳ４（発破）は作業機械５を用いずに手動で行われる。この際、ステップＳ２とステップＳ３の開始信号と完了信号が無線又は有線によりファン制御装置２０に入力される。これに伴い、ファン制御装置２０により、換気ファン１２による風量が例えば５００、１５００ｍ３／ｈにそれぞれ制御される。
また、同時に集塵機１４による風量が好ましくは換気ファン１２による風量より大きく設定される。
Step S3 (powder loading) and step S4 (blasting) are performed manually without using the
At the same time, the air volume by the
ステップＳ５〜Ｓ９（ずり出しからロックボルトまで）では、作業機械５が作動し、その作動時の加速度が作業機械５に取り付けた送信装置１６で検出され送信される。これに伴い、受信装置１８が状態信号６を受信し、ファン制御装置２０により、受信した状態信号６に応じて換気ファン１２による風量が制御される。
また、同時に集塵機１４による風量が好ましくは換気ファン１２による風量より大きく設定される。
これらの風量は、作業機械５の作動中（稼動中）維持される。
ステップＳ５〜Ｓ９の作業が完了し、作業機械５が作動を中止すると、作業機械５からの状態信号６がなくなり、これに対応して換気ファン１２及び集塵機１４による風量が最小に制御される。
In steps S <b> 5 to S <b> 9 (from the slide-out to the lock bolt), the
At the same time, the air volume by the
These air volumes are maintained while the
When the work of steps S5 to S9 is completed and the
上述したように、本発明の装置と方法によれば、従来のように切羽２近傍の作業領域に粉塵濃度センサ等の設置が不要であるため、粉塵濃度センサの移動、配線の延長・変更等、掘削作業以外の作業が不要となり、作業性を高めることができる。
As described above, according to the apparatus and method of the present invention, since there is no need to install a dust concentration sensor or the like in the work area near the
また、各作業機械５に作動状態と作業種類を含む状態信号６を送信する送信装置１６が取り付けられているので、粉塵濃度センサの移動等の余分な作業なしに、かつ換気ファン１２を停止させることなく、ファン制御装置２０により換気ファン１２及び集塵機１４の風量を制御できる。従って、各作業サイクルにおける作業内容に必要な風量の清浄空気４を、短い遅れ時間で導入することができる。
従ってトンネル作業の作業サイクルに合わせた適正風量や集塵機１４の運転・停止を自動的に行い、消費電力の節減が可能となる。
Moreover, since the
Accordingly, it is possible to automatically reduce the power consumption by automatically performing the appropriate air flow in accordance with the work cycle of the tunnel work and the operation / stop of the
また各作業機械５、換気ファン１２及び集塵機１４の作動状態を事務所２２（現場事務所又は管理事務所）で作業サイクルを記録することができ、トンネル内作業の詳細な把握が可能となる。
また、手動制御モードを備えているので、発破作業がある場合、発破を指示する信号を送ることで強制的に換気ファン１２と集塵機１４を停止させ、手動運転に切り替えることができる。
In addition, the operation cycle of each
In addition, since the manual control mode is provided, when there is a blasting operation, the
なお本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１ トンネル、２ 切羽、３ 風管、４ 清浄空気、
５ 作業機械、６ 状態信号、７ 運転信号、
１０ トンネル掘削用換気装置、
１２ 換気ファン、１４ 集塵機、１６ 送信装置、
１６ａ センサ（加速度センサ）、１６ｂ 送信器、
１８ 受信装置、２０ ファン制御装置、
２２ 事務所（現場事務所又は管理事務所）
1 tunnel, 2 face, 3 wind pipe, 4 clean air,
5 work machines, 6 status signals, 7 operation signals,
10 Tunnel excavator,
12 ventilation fans, 14 dust collectors, 16 transmitters,
16a sensor (acceleration sensor), 16b transmitter,
18 receiving device, 20 fan control device,
22 office (site office or management office)
Claims (5)
切羽近傍の作業領域で作動する複数の作業機械にそれぞれ取り付けられ、作業機械の作動状態を検出し、作動状態と作業の種類を含む状態信号を送信する複数の送信装置と、
トンネル内の前記作業領域より後方かつ前記状態信号を受信可能な位置に設置された受信装置と、
受信装置で受信した状態信号に応じて換気ファンによる風量を制御するファン制御装置と、を備える、ことを特徴とするトンネル掘削用換気装置。 A ventilation fan that introduces clean air through the wind pipe to the vicinity of the face of the tunnel;
A plurality of transmission devices that are attached to a plurality of work machines that operate in a work area near the face, detect an operation state of the work machine, and transmit a state signal including the operation state and the type of work;
A receiving device installed behind the work area in the tunnel and at a position capable of receiving the status signal;
A ventilating device for tunnel excavation, comprising: a fan control device that controls an air volume by a ventilation fan according to a state signal received by the receiving device.
ファン制御装置は、状態信号に基づき、各作業機械の作動状態を把握して、その情報を統合し、統合した情報から作業サイクルにおける作業内容を認識し、換気ファンの風量を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削用換気装置。 The transmission device includes a sensor that is mounted on each work machine and detects an acceleration, temperature, current, or operation signal during operation thereof, and a transmitter that transmits a status signal based on the acceleration, temperature, current, or operation signal. ,
The fan control device grasps the operating state of each work machine based on the status signal, integrates the information, recognizes the work content in the work cycle from the integrated information, and controls the air flow of the ventilation fan. The ventilation apparatus for tunnel excavation of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
各作業における必要風量は、予め設定されており、
各作業機械の作動状態から作業サイクルにおける作業内容を認識する、ことを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削用換気装置。 The work cycle consists of constriction, explosive loading, blasting, sliding out, primary spray, support assembly, secondary spray, and lock bolt installation.
The required air volume for each work is set in advance,
The ventilation apparatus for tunnel excavation according to claim 2, wherein the work content in the work cycle is recognized from the operating state of each work machine.
切羽近傍の作業領域で作動する複数の作業機械にそれぞれ取り付けられた複数の送信装置により、各作業機械の作動状態を検出し、作動状態と作業の種類を含む状態信号を送信し、
トンネル内の前記作業領域より後方位置に設置された受信装置により、前記状態信号を受信し、
ファン制御装置により、受信した状態信号に応じて換気ファンによる風量を制御する、ことを特徴とするトンネル掘削用換気装置の制御方法。 The ventilation fan introduces clean air through the wind pipe to the vicinity of the face of the tunnel,
By detecting the operating state of each work machine by a plurality of transmission devices respectively attached to a plurality of work machines operating in the work area near the face, a status signal including the operating state and the type of work is transmitted.
The receiving device installed at a position behind the work area in the tunnel receives the status signal,
A control method for a tunnel excavator for tunnel excavation, characterized in that an air flow by a ventilation fan is controlled by a fan controller in accordance with a received state signal.
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