JP2015229832A - 穿孔ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装薬孔をより適切な位置に穿孔可能な穿孔ナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】 コントローラは、現在穿孔作業の対象となっている切羽（現在切羽）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽（直前切羽）を含む他の切羽の岩盤の強度を取得する。続いて、コントローラは、取得した強度から現在切羽の岩盤の強度を推定する。続いて、コントローラは、記憶している発破パターンのうちから、取得した強度に対応する発破パターンを選択する。続いて、コントローラは、選択した発破パターンが表す計画孔の位置、及び予測装薬孔の位置を切羽の正面図に重ね合わせてモニターに表示する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、穿孔機と、穿孔機の位置及び姿勢を変更可能なブームとを備えた穿孔装置を用いて行われる、切羽への装薬孔の穿孔作業を支援する穿孔ナビゲーション装置に関する。

従来、この種の穿孔ナビゲーション装置としては、例えば、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術では、予め計画された穿孔位置（以下、「計画穿孔位置」とも呼ぶ）と、ブームの関節部の作動量の検出データから予測される穿孔位置（以下、「予測穿孔位置」とも呼ぶ）とを画面上に重ねて表示する。それゆえ、オペレータは、計画穿孔位置と予測穿孔位置とを認識できる。これにより、特許文献１に記載の技術では、計画穿孔位置と同一の位置への装薬孔の穿孔作業を支援可能になっている。

特開平１０−９６６２７号公報

ところで、このような穿孔ナビゲーション装置では、一般に、計画穿孔位置を定める発破パターンをオペレータが経験や勘で選択している。そのため、計画穿孔位置と同一の位置に装薬孔を穿孔できたとしても、切羽を適切に発破掘削できない可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、装薬孔をより適切な位置に穿孔可能な穿孔ナビゲーション装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、穿孔機と、穿孔機の位置及び姿勢を変更可能なブームとを備えた穿孔装置を用いて行われる、切羽への装薬孔の穿孔作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、切羽の岩盤の強度と、その強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔である計画孔の位置を表す発破パターンとを対応付けて記憶する発破パターン記憶部と、現在穿孔作業の対象となっている切羽の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽を含む他の切羽の岩盤の強度を取得する岩盤強度取得部と、前記岩盤強度取得部で取得した強度から現在穿孔作業の対象となっている切羽の岩盤の強度を推定する現在強度推定部と、発破パターン記憶部で記憶している発破パターンのうちから、現在強度推定部で推定した強度に対応する発破パターンを選択する発破パターン選択部と、現在の位置及び姿勢から穿孔機で穿孔した場合に切羽に穿孔されると予測される装薬孔である予測装薬孔の位置を算出する装薬孔位置算出部と、発破パターン選択部で選択した発破パターンが表す複数の計画孔の位置、及び装薬孔位置算出部で算出された予測装薬孔の位置を切羽の正面図に重ね合わせて表示する装薬孔位置表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の態様は、穿孔機と、穿孔機の位置及び姿勢を変更可能なブームとを備えた穿孔装置を用いて行われる、切羽への装薬孔の穿孔作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、現在穿孔作業の対象となっている切羽の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽を含む他の切羽の岩盤の強度を取得する岩盤強度取得部と、前記岩盤強度取得部で取得した強度から現在穿孔作業の対象となっている切羽の岩盤の強度を推定する現在強度推定部と、岩盤強度推定部で推定した強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔である計画孔の位置を表す発破パターンを生成する発破パターン生成部と、現在の位置及び姿勢から穿孔機で穿孔した場合に切羽に穿孔されると予測される装薬孔である予測装薬孔の位置を算出する装薬孔位置算出部と、発破パターン生成部で生成した発破パターンが表す複数の計画孔の位置、及び装薬孔位置算出部で算出された予測装薬孔の位置を切羽の正面図に重ね合わせて表示する装薬孔位置表示部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、現在穿孔作業の対象となっている切羽（以下、「現在切羽」とも呼ぶ）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽（以下、「直前切羽」とも呼ぶ）を含む他の切羽の岩盤の強度から現在切羽の岩盤の強度を推定し、推定した強度に対応する発破パターンを選択する。それゆえ、例えば、直前切羽の岩盤と現在切羽の岩盤とが連続し、現在切羽の岩盤の強度と直前切羽の岩盤の強度とがほぼ同一である場合に、適切な発破パターンを選択できる。これにより、装薬孔をより適切な位置に穿孔できる。

実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置Ａが搭載される穿孔装置４の概略構成を表す概念図である。 発破パターン記憶部２５が記憶している発破パターンを表す図である。 コントローラ２９が実行する穿孔支援処理を表すフローチャートである。 予測装薬孔３ｂの位置及び計画孔３ａの位置の画像データを表す図である。 演算処理部３２が実行する強度検出処理を表すフローチャートである。 変形例において、コントローラ２９が実行する穿孔支援処理を表すフローチャートである。

本発明に係る穿孔ナビゲーション装置Ａの実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置Ａは、爆薬による発破掘削を行うための装薬孔３の穿孔作業を支援するための穿孔支援システムＳに適用したものである。
（構成）
図１に示すように、穿孔支援システムＳは、装薬孔３を切羽２に穿孔するための作業用車両（以下、「穿孔装置４」とも呼ぶ）に搭載した穿孔ナビゲーション装置Ａと、現場事務所が有する収集サーバＢと、を備える。穿孔装置４としては、例えば、ドリルジャンボ（商標）を採用できる。穿孔ナビゲーション装置Ａと収集サーバＢとは、通信路を介して情報の送受信を行う。通信路としては、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）網がある。

（穿孔装置４の構成）
穿孔装置４は、移動台車５と、移動台車５上に取り付けられたブーム６と、ブーム６に取り付けられて穿孔機７を搭載するガイドセル８と、を備える。
ブーム６は、ブーム６を水平方向に揺動させるブームスイング９と、ブーム６を前後に進退動させるブームスライド１０と、ガイドセル８を水平方向に揺動させるガイドスイング１１と、ガイドセル８を垂直方向に揺動させるガイドチルト１２と、ガイドセル８を前後に進退動させるガイドスライド１３と、を備える。これにより、ブーム６は、穿孔装置４のオペレータの操作に応じて、穿孔機７の位置及び姿勢を変更可能となっている。

穿孔機７は、先端部に穿孔用ビットが設けられた穿孔ロッド１４と、穿孔ロッド１４の後端部に打撃を付与するドリフタ１５と、を備える。また、穿孔機７には、穿孔機７を前後（穿孔ロッド１４の軸方向）に進退動させるフィーダ１６が配置される。これにより、穿孔機７は、オペレータの操作に応じて、穿孔ロッド１４の後端部にドリフタ１５で打撃を付与し、且つ、前方向に移動することで、切羽２に装薬孔３を穿孔可能となっている。
これにより、オペレータは、穿孔装置４を操作し、穿孔ロッド１４の先端を切羽２に押し当てる動作と、穿孔ロッド１４の後端部に打撃を付与すると共に穿孔機７を前方向に移動させる動作とを繰り返すことで、切羽２に複数の装薬孔３を穿孔可能となっている。

（穿孔ナビゲーション装置Ａの構成）
穿孔ナビゲーション装置Ａは、水平角検出部１７、１８と、垂直角検出部１９と、進退量検出部２０、２１と、ナビ装置作動スイッチ２２と、切羽切替スイッチ２３と、穿孔状態検出部２４と、発破パターン記憶部２５と、装薬孔位置記憶部２６と、装置側通信部２７と、モニター２８と、コントローラ２９と、を備える。
水平角検出部１７は、ブームスイング９に配置され、ブーム６の水平方向への揺動角を検出する。そして、水平角検出部１７は、検出結果をコントローラ２９に出力する。水平角検出部１８は、ガイドスイング１１に配置され、ガイドセル８の水平方向への揺動角を検出する。そして、水平角検出部１８は、検出結果をコントローラ２９に出力する。
垂直角検出部１９は、ガイドチルト１２に配置され、ガイドセル８の垂直方向への揺動角を検出する。そして、垂直角検出部１９は、検出結果をコントローラ２９に出力する。

進退量検出部２０は、ブームスライド１０に配置され、ブーム６の前後方向への進退量を検出する。そして、進退量検出部２０は、検出結果をコントローラ２９に出力する。進退量検出部２１は、フィーダ１６に配置され、ガイドセル８の前後方向への進退量を検出する。そして、進退量検出部２１は、検出結果をコントローラ２９に出力する。
ナビ装置作動スイッチ２２は、穿孔ナビゲーション装置Ａの作動開始時にオペレータに押圧させるスイッチである。そして、ナビ装置作動スイッチ２２は、オペレータが押圧すると、穿孔ナビゲーション装置Ａの作動開始信号をコントローラ２９に出力する。

切羽切替スイッチ２３は、穿孔作業の対象とする切羽２を切り替え、切り替え後の切羽２への穿孔作業の開始時にオペレータに押圧させるスイッチである。そして、切羽切替スイッチ２３は、オペレータが押圧すると、切羽切替信号をコントローラ２９に出力する。
穿孔状態検出部２４は、穿孔機７（ドリフタ１５）に配置され、穿孔機７（ドリフタ１５）が動作しているか否か、つまり、切羽２に装薬孔３の穿孔が行われているか否かを検出する。そして、穿孔状態検出部２４は、検出結果をコントローラ２９に出力する。

発破パターン記憶部２５は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、切羽２の岩盤の強度と、その強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔３（以下、「計画孔３ａ」とも呼ぶ）の位置を表す発破パターンとを対応付けて記憶する。切羽２の岩盤の強度としては、例えば、「高」「中」「低」の三段階を採用できる。具体的には、発破パターン記憶部２５は、３つの発破パターンを記憶している。発破パターンとしては、例えば、計画孔３ａの穿孔開始位置、穿孔さし角、穿孔長、及び発破順序を表すものがある。図２では、発破パターンにおける、計画孔３ａの穿孔開始位置を「○」形状で表す。穿孔開始位置としては、例えば、切羽面における装薬孔３の開口部の位置がある。また、穿孔さし角としては、例えば、切羽面に対して装薬孔３の穿孔方向がなす角がある。さらに、発破順序としては、例えば、装薬孔３に装填する爆薬を何番目に爆発させるのかを表す数値がある。

また、３つの発破パターンのそれぞれは、切羽２の岩盤の強度（「高」「中」「低」）に対応付けられている。ここで、強度「高」に対応付けられている発破パターンの計画孔３ａの数＞強度「中」に対応付けられている発破パターンの計画孔３ａの数＞強度「低」に対応付けられている発破パターンの計画孔３ａの数、となっている。すなわち、切羽２の岩盤の強度が高いほど、計画孔３ａの数が多い発破パターンに対応付けられている。

装薬孔位置記憶部２６は、穿孔が完了している装薬孔３（以下、「既設装薬孔３ｃ」とも呼ぶ）の位置を記憶する。
装置側通信部２７は、収集サーバＢが送信した情報（後述する強度情報）を通信路を介して取得し、コントローラ２９に出力する。また、装置側通信部２７は、コントローラ２９が生成した情報（後述する穿孔情報）を通信路を介して収集サーバＢに送信する。
モニター２８は、オペレータから視認可能な位置に配置され、コントローラ２９が生成した画像データ（計画孔３ａを切羽２の正面図に重ねた画像データ等）を表示する。

コントローラ２９は、Ａ/Ｄ(Analog to Digital)変換回路、Ｄ/Ａ(Digital to Analog)変換回路、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、及びＲＡＭ(Random Access Memory)等から構成した集積回路を備える。ＲＯＭは、各種処理を実現するプログラムを記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭが記憶しているプログラムに従って各種処理を実行する。ＣＰＵは、ナビ装置作動スイッチ２２が穿孔ナビゲーション装置Ａの作動開始信号を出力すると、ＲＯＭが記憶しているプログラムに従って穿孔支援処理を実行する。穿孔支援処理では、ＣＰＵは、装置側通信部２７を介して、収集サーバＢから強度情報を取得する。続いて、ＣＰＵは、発破パターン記憶部２５に記憶されている複数の発破パターンのうちから、取得した強度情報（強度）に対応付けられている発破パターンを選択する。そして、ＣＰＵは、選択した発破パターンと、水平角検出部１７、１８、垂直角検出部１９、進退量検出部２０、２１、ナビ装置作動スイッチ２２及び切羽切替スイッチ２３と穿孔状態検出部２４が出力した検出結果とに基づき、切羽２への装薬孔３の穿孔作業を支援するための画像をモニター２８に表示する。また、ＣＰＵは、装置側通信部２７を介して、穿孔装置４の動作に応じて変化する物理量を収集サーバＢに送信する。

（収集サーバＢの構成）
収集サーバＢは、サーバ側通信部３０と、強度情報記憶部３１と、演算処理部３２と、を備える。
サーバ側通信部３０は、装置側通信部２７が送信した情報（穿孔情報）を通信路を介して取得し、演算処理部３２に出力する。また、サーバ側通信部３０は、演算処理部３２が生成した情報（強度情報）を、通信路を介して穿孔ナビゲーション装置Ａに送信する。
強度情報記憶部３１は、切羽２の岩盤の強度の情報（以下、「強度情報」とも呼ぶ）を記憶する。強度情報のそれぞれには、穿孔作業の対象となる複数の切羽２のうちから、切羽２を一意に識別するための識別子（以下、「切羽ＩＤ」とも呼ぶ）が対応付けられている。

演算処理部３２は、Ａ/Ｄ変換回路、Ｄ/Ａ変換回路、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成した集積回路を備える。ＲＯＭは、各種処理を実現するプログラムを記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭが記憶しているプログラムに従って各種処理を実行する。ＣＰＵは、収集サーバＢに電源が投入されると、ＲＯＭに記憶しているプログラムに従って強度検出処理を実行する。強度検出処理では、ＣＰＵは、サーバ側通信部３０を介して、強度情報を穿孔ナビゲーション装置Ａに送信する。また、ＣＰＵは、サーバ側通信部３０を介して、穿孔ナビゲーション装置Ａから穿孔装置４の動作に応じて変化する物理量を取得する。続いて、ＣＰＵは、取得した物理量に基づき既設装薬孔３ｃの強度を算出する。そして、ＣＰＵは、算出した強度の情報（強度情報）を強度情報記憶部３１に記憶する。

（穿孔支援処理）
次に、コントローラ２９が実行する穿孔支援処理について図面を参照して説明する。
図３に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ２９は、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（以下、「現在切羽２」とも呼ぶ）に切羽ＩＤを設定する。
続いてステップＳ１０２では、コントローラ２９は、装置側通信部２７を介して、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（以下、「直前切羽２」とも呼ぶ）の岩盤の強度情報（強度）を送信させる指令（以下、「強度情報送信指令」とも呼ぶ）と、直前切羽２の切羽ＩＤとを収集サーバＢに送信する。

続いてステップＳ１０３では、コントローラ２９は、収集サーバＢが直前切羽２の岩盤の強度情報（強度）を送信してくるまで待機する。具体的には、コントローラ２９は、収集サーバＢが送信した強度情報（強度）が装置側通信部２７から出力されるまで待機し、収集サーバＢが送信した強度情報（強度）が装置側通信部２７から出力されると、ステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、コントローラ２９は、装置側通信部２７から出力された直前切羽２の岩盤の強度情報（収集サーバＢが送信した強度情報（強度））を取得する。
続いてステップＳ１０５に移行して、コントローラ２９は、ステップＳ１０４で取得した強度情報（強度）が表す強度から現在切羽２の岩盤の強度を推定する。具体的には、コントローラ２９は、取得した強度情報が表す強度を現在切羽２の岩盤の強度とする。

なお、本実施形態では、直前切羽２の岩盤の強度情報（強度）のみを取得する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、直前切羽２を含む他の切羽２の岩盤の強度情報（強度）を取得する構成としてもよい。この場合、直前切羽２を含む他の切羽２の岩盤の強度の平均を現在切羽２の岩盤の強度とする構成としてもよい。また、直前切羽２を含む他の切羽２の岩盤の強度の変化傾向（例えば、増大傾向、減少傾向）を推定し、推定した変化傾向を考慮して現在切羽２の岩盤の強度を推定する構成としてもよい。

ステップＳ１０６では、コントローラ２９は、発破パターン記憶部２５が記憶している複数の発破パターンのうちから、ステップＳ１０５で推定した現在切羽２の岩盤の強度に対応する発破パターンを選択する。
ここで、直前切羽２の岩盤と現在切羽２の岩盤とが連続している場合、直前切羽２の岩盤の強度と現在切羽２の岩盤の強度とは、大きく異なることはまれで、むしろほぼ同一になる可能性が高いと考えられる。そのため、本実施形態では、取得した直前切羽２の岩盤の強度を現在切羽２の岩盤の強度として推定し、推定した現在切羽２の岩盤の強度に対応する発破パターンを、現在切羽２の発破掘削に用いる発破パターンとして選択する。

続いてステップＳ１０７に移行して、コントローラ２９は、水平角検出部１７、１８、垂直角検出部１９及び進退量検出部２０、２１が出力した検出結果を取得する。続いて、コントローラ２９は、取得した検出結果に基づき穿孔機７の位置及び姿勢を検出する。
続いてステップＳ１０８に移行して、コントローラ２９は、ステップＳ１０７で検出した穿孔機７の位置及び姿勢から穿孔機７で穿孔した場合に現在切羽２に穿孔されると予測される装薬孔３（以下、「予測装薬孔３ｂ」とも呼ぶ）の位置を算出する。予測装薬孔３ｂの位置としては、例えば、切羽面における予測装薬孔３ｂの位置（すなわち、予測装薬孔３ｂの開口部の位置）を検出する。具体的には、コントローラ２９は、穿孔機７の位置及び姿勢に基づき、穿孔ロッド１４の位置及び姿勢を算出する。続いて、コントローラ２９は、算出した穿孔ロッド１４の位置及び姿勢に基づき、穿孔ロッド１４の延長線と切羽面との交点を予測装薬孔３ｂの位置（予測装薬孔３ｂの開口部の位置）とする。

続いてステップＳ１０９に移行して、コントローラ２９は、図４に示すように、ステップＳ１０８で算出した予測装薬孔３ｂの位置（予測装薬孔３ｂの開口部の位置）、及びステップＳ１０６で選択した発破パターンの計画孔３ａの穿孔開始位置を現在切羽２の正面図に重ねた画像データを生成する。画像データには、予測装薬孔３ｂの位置と計画孔３ａの位置とに加え、切羽面の外周と、予測装薬孔３ｂ及び計画孔３ａの穿孔さし角（不図示）と、発破順序が同一の計画孔３ａ同士を繋ぐ同時起爆線と、計画孔３ａに設定された発破順序とを表示する。また、画像データには、予測装薬孔３ｂの位置と計画孔３ａの穿孔開始位置とを互いに異なる形状及び色で表示する。例えば、予測装薬孔３ｂの位置を赤色の「△」形状で表示し、計画孔３ａの穿孔開始位置を青色の「○」形状で表示する。

また、コントローラ２９は、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の既設装薬孔３ｃの位置を装薬孔位置記憶部２６が記憶している場合には、既設装薬孔３ｃの位置（既設装薬孔３ｃの開口部の位置）もあわせて表示する。また、画像データには、既設装薬孔３ｃの位置を緑色の「＋」形状で表示する。続いて、コントローラ２９は、生成した画像データをモニター２８に表示させる。これにより、モニター２８は、予測装薬孔３ｂの位置と計画孔３ａの位置とを表示する（既設装薬孔３ｃの位置を装薬孔位置記憶部２６が記憶している場合には、既設装薬孔３ｃの位置もあわせて表示する）。

これにより、オペレータは、予測装薬孔３ｂの位置と計画孔３ａの位置とを認識できる。それゆえ、計画孔３ａの位置と同一の位置に装薬孔３を容易に穿孔できる。
続いてステップＳ１１０に移行して、コントローラ２９は、穿孔装置４が装薬孔３の穿孔を開始したか否かを判定する。具体的には、コントローラ２９は、穿孔状態検出部２４が出力した検出結果に基づき、穿孔機７が穿孔動作を行っているか否かを判定する。そして、コントローラ２９は、穿孔機７が穿孔動作を行っていると判定した場合には（Ｙｅｓ）、穿孔装置４が装薬孔３の穿孔を開始したと判定し、ステップＳ１１１に移行する。一方、コントローラ２９は、穿孔機７が穿孔動作を行っていないと判定した場合には（Ｎｏ）、穿孔装置４が装薬孔３の穿孔を開始していないと判定し、ステップＳ１０７に戻る。

ステップＳ１１１では、コントローラ２９は、水平角検出部１７、１８、垂直角検出部１９、及び進退量検出部２０、２１が出力した検出結果に基づき、穿孔機７の位置及び姿勢を検出する。続いて、コントローラ２９は、検出した穿孔機７の位置及び姿勢に基づき、穿孔を開始した装薬孔３の穿孔開始位置（穿孔用ビットの位置）を算出する。続いて、コントローラ２９は、算出した穿孔開始位置を、穿孔が完了している装薬孔３（以下、「既設装薬孔３ｃ」とも呼ぶ）の位置として装薬孔位置記憶部２６に記憶した後、ステップＳ１０２に移行する。これにより、装薬孔位置記憶部２６には、装薬孔３の穿孔が開始されるたびに、既設装薬孔３ｃの位置（既設装薬孔３ｃの開口部の位置）が記憶される。

続いてステップＳ１１２に移行して、コントローラ２９は、穿孔装置４の動作に応じて変化する物理量（以下、「穿孔情報」とも呼ぶ）を検出する。穿孔情報としては、例えば、穿孔速度、穿孔エネルギー、穿孔圧力がある。本実施形態では、進退量検出部２１が出力した進退量（穿孔ロッド１４の前後方向への進退量）の時間微分値を算出し、算出した時間微分値（以下、「穿孔速度」とも呼ぶ）を穿孔情報として採用する。

続いてステップＳ１１３では、コントローラ２９は、装置側通信部２７を介して、ステップＳ１０１で設定した切羽ＩＤ（現在切羽２の切羽ＩＤ）、及びステップＳ１１２で検出した穿孔情報（穿孔速度）を収集サーバＢに送信する。
続いてステップＳ１１４では、コントローラ２９は、切羽切替スイッチ２３が押圧されたか否かを判定する。具体的には、コントローラ２９は、切羽切替スイッチ２３が切羽切替信号を出力したか否かを判定する。そして、コントローラ２９は、切羽切替スイッチ２３が切羽切替信号を出力したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、切羽切替スイッチ２３が押圧されたと判定し、ステップＳ１０１に戻る。一方、コントローラ２９は、切羽切替スイッチ２３が切羽切替信号を出力していないと判定した場合には（Ｎｏ）、切羽切替スイッチ２３が押圧されていないと判定し、ステップＳ１０７に戻る。

（強度検出処理）
次に、演算処理部３２が実行する強度検出処理について図面を参照して説明する。
図５に示すように、ステップＳ２０１では、演算処理部３２は、穿孔ナビゲーション装置Ａが強度情報送信指令と切羽ＩＤとを送信してくるまで待機する。具体的には、演算処理部３２は、穿孔ナビゲーション装置Ａが送信した強度情報送信指令と直前切羽２の切羽ＩＤとがサーバ側通信部３０から出力されるまで待機し、強度情報送信指令と直前切羽２の切羽ＩＤとがサーバ側通信部３０から出力されると、ステップＳ２０２に移行する。

続いてステップＳ２０２に移行して、演算処理部３２は、サーバ側通信部３０から出力された強度情報送信指令と切羽ＩＤとを取得する（穿孔ナビゲーション装置Ａが送信してきた強度情報送信指令と切羽ＩＤとを取得する）。続いて、演算処理部３２は、強度情報記憶部３１が記憶している強度情報のうちから、取得した切羽ＩＤに対応する強度情報、つまり、直前切羽２の岩盤の強度情報を読み出す。続いて、演算処理部３２は、サーバ側通信部３０を介して、読み出した強度情報を穿孔ナビゲーション装置Ａに送信する。

続いてステップＳ２０３に移行して、演算処理部３２は、穿孔ナビゲーション装置Ａが穿孔情報、つまり、穿孔が完了している切羽２（以下、「穿孔完了切羽２」とも呼ぶ）の穿孔時における穿孔情報と切羽ＩＤとを送信してくるまで待機する。具体的には、演算処理部３２は、穿孔ナビゲーション装置Ａが送信した穿孔情報と切羽ＩＤとがサーバ側通信部３０から出力されるまで待機し、穿孔ナビゲーション装置Ａが送信した穿孔情報と切羽ＩＤとがサーバ側通信部３０から出力されると、ステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０４では、演算処理部３２は、サーバ側通信部３０から出力された穿孔情報と切羽ＩＤとを取得する。続いて、演算処理部３２は、取得した穿孔情報に基づき、穿孔完了切羽２の岩盤の強度を検出する。岩盤の強度の検出方法としては、公知の各種方法を採用できる。例えば、穿孔情報として穿孔速度が採用された場合、穿孔速度が遅いほど切羽２の岩盤の強度が高いと判定する方法がある。この方法では、穿孔速度が予め定めた第１設定値より大きい場合に、穿孔完了切羽２の岩盤の強度が「高」であると判定し、穿孔速度が予め定めた第２設定値（＜第１設定値）未満である場合に、穿孔完了切羽２の岩盤の強度が「低」であると判定し、穿孔速度が第１設定値未満で且つ第２設定値以上である場合に、穿孔完了切羽２の岩盤の強度が「中」であると判定する。
ステップＳ２０５に移行して、演算処理部３２は、ステップＳ２０４で検出した強度の情報（強度情報）を強度情報記憶部３１に記憶させた後、ステップＳ２０１に戻る。強度情報には、ステップＳ２０４で取得した切羽ＩＤを対応付ける。

（動作その他）
次に、穿孔支援システムＳの動作について図面を参照して説明する。
発破掘削の実行中、オペレータが、穿孔作業の対象とする切羽２を切り替えるために、切羽切替スイッチ２３を操作したとする。すると、穿孔ナビゲーション装置Ａ（コントローラ２９）が、切羽切替スイッチ２３が押圧されたと判定する（図３のステップＳ１１４「Ｙｅｓ」）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａ（コントローラ２９）が、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）に切羽ＩＤを設定する（図３のステップＳ１０１）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、装置側通信部２７を介して、強度情報送信指令と直前切羽２の切羽ＩＤとを収集サーバＢに送信する（図３のステップＳ１０２）。

強度情報送信指令が送信されると、収集サーバＢ（演算処理部３２）が、送信された強度情報送信指令と直前切羽２の切羽ＩＤとを取得する（図５のステップＳ２０１、Ｓ２０２）。続いて、収集サーバＢは、強度情報記憶部３１が記憶している強度情報のうちから、取得した切羽ＩＤに対応する強度情報を選択する（図５のステップＳ２０２）。これにより、収集サーバＢは、直前切羽２の岩盤の強度情報（強度。「高」、「中」、または「低」）を読み出す。続いて、収集サーバＢは、サーバ側通信部３０を介して、読み出した強度情報（強度）を穿孔ナビゲーション装置Ａに送信する（図５のステップＳ２０２）。

強度情報（強度）が送信されると、穿孔ナビゲーション装置Ａ（コントローラ２９）が、送信された強度情報（強度）を取得する（図３のステップＳ１０３、Ｓ１０４）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、取得した強度情報が表す強度を現在切羽２の岩盤の強度として推定する（図３のステップＳ１０５）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、発破パターン記憶部２５が記憶している複数の発破パターンのうちから、推定した現在切羽２の岩盤の強度に対応する発破パターンを選択する（図３のステップＳ１０６）。

続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、水平角検出部１７、１８、垂直角検出部１９及び進退量検出部２０、２１が出力した検出結果に基づき、穿孔機７の位置及び姿勢を検出する（図３のステップＳ１０７）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、検出した位置及び姿勢から穿孔機７で穿孔した場合に切羽２に穿孔されると予測される装薬孔３（予測装薬孔３ｂ）の位置（予測装薬孔３ｂの開口部の位置）を算出する（図３のステップＳ１０８）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、算出した予測装薬孔３ｂの位置、及び選択した発破パターンの計画孔３ａの穿孔開始位置を現在切羽２の正面図に重ねた画像データを生成する（図３のステップＳ１０９）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、生成した画像データをモニター２８に表示させる（図３のステップＳ１０９）。

このように、本実施形態では、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）を含む他の切羽２の岩盤の強度を取得する。続いて、コントローラ２９は、取得した強度から現在切羽２の岩盤の強度を推定する。続いて、コントローラ２９は、発破パターン記憶部２５で記憶している発破パターンのうちから、推定した強度に対応する発破パターンを選択する。続いて、コントローラ２９は、選択した発破パターンが表す計画孔３ａの位置、及び予測装薬孔３ｂの位置を切羽２の正面図に重ね合わせて表示する。これにより、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）の岩盤の強度に対応する発破パターンを選択する。それゆえ、例えば、岩盤が連続し、現在切羽２の岩盤の強度と直前切羽２の岩盤の強度とがほぼ同一である場合に、適切な発破パターンを選択できる。これにより、装薬孔３をより適切な位置に穿孔できる。

ここで、オペレータが、穿孔装置４を操作し、穿孔機７（ドリフタ１５）の穿孔動作を開始し、穿孔装置４から穿孔開始信号が出力されたとする。すると、コントローラ２９が、穿孔装置４が装薬孔３の穿孔を開始したと判定する（図３のステップＳ１１０「Ｙｅｓ」）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、水平角検出部１７、１８、垂直角検出部１９、及び進退量検出部２０、２１が出力した検出結果に基づき、穿孔を開始した装薬孔３の穿孔開始位置（穿孔用ビットの位置）を算出し、算出した穿孔開始位置を既設装薬孔３ｃの位置として装薬孔位置記憶部２６に記憶する（図３のステップＳ１１１）。

続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、穿孔装置４の動作に応じて変化する物理量（穿孔情報）を検出する（図３のステップＳ１１２）。続いて、穿孔ナビゲーション装置Ａが、装置側通信部２７を介して、検出した穿孔情報（穿孔速度）と設定した穿孔ＩＤ（現在切羽２の穿孔ＩＤ）とを収集サーバＢに送信する（図３のステップＳ１１３）。
送信パラメータが送信されると、収集サーバＢが、送信された穿孔情報と切羽ＩＤとを取得する（図５のステップＳ２０３、Ｓ２０４）。続いて、収集サーバＢが、取得した穿孔情報に基づき穿孔完了切羽２の岩盤の強度を検出する（ステップＳ２０４）。続いて、収集サーバＢが、検出した強度の情報（強度情報）を強度情報記憶部３１に記憶させる（図５のステップＳ２０５）。強度情報には、取得した切羽ＩＤを対応付ける。

本実施形態では、図１の穿孔機７が穿孔機を構成する。以下同様に、図１のブーム６がブームを構成する。また、図１の発破パターン記憶部２５が発破パターン記憶部を構成する。さらに、図３のステップＳ１０４が岩盤強度取得部を構成する。また、図３のステップＳ１０５が現在強度推定部を構成する。さらに、図３のステップＳ１０６が発破パターン選択部を構成する。また、図３のステップＳ１１１が装薬孔位置算出部を構成する。さらに、図１のモニター２８、図２のステップＳ１０９が装薬孔表示部を構成する。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置Ａは、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置Ａによれば、コントローラ２９は、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）を含む他の切羽２の岩盤の強度を取得する。続いて、コントローラ２９は、取得した強度から現在切羽２の岩盤の強度を推定する。続いて、コントローラ２９は、発破パターン記憶部２５で記憶している発破パターンのうちから、推定した強度に対応する発破パターンを選択する。続いて、コントローラ２９は、選択した発破パターンが表す計画孔３ａの位置、及び予測装薬孔３ｂの位置を切羽２の正面図に重ね合わせてモニター２８に表示する。

これにより、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）を含む他の切羽２の岩盤の強度に対応する発破パターンを選択する。それゆえ、例えば、現在切羽２の岩盤と直前切羽２の岩盤とが連続し、現在切羽２の岩盤の強度と直前切羽２の岩盤の強度とがほぼ同一である場合に、適切な発破パターンを選択できる。これにより、装薬孔３をより適切な位置に穿孔できる。

（変形例）
なお、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置Ａは、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の岩盤の強度を推定し、推定した強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔３（計画孔３ａ）の位置を表す発破パターンを生成する構成としてもよい。具体的には、本変形例では、図６に示すように、図３のステップＳ１０６に代えて、ステップＳ３０１が設けられている。また、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０６で選択した発破パターンに代えて、ステップＳ３０１で生成した発破パターンを用いる。

ステップＳ３０１では、コントローラ２９は、ステップＳ１０５で推定した強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔３（計画孔３ａ）の位置を表す発破パターンを生成する。発破パターンの生成方法としては、例えば、予め定められた発破パターン（以下、「基準パターン」とも呼ぶ）を発破パターン記憶部２５に記憶させておき、取得した強度情報（強度）に基づき基準パターンを修正して発破パターンを生成する方法がある。

本変形例では、図１の穿孔機７が穿孔機を構成する。以下同様に、図１のブーム６がブームを構成する。また、図６のステップＳ１０４が岩盤強度取得部を構成する。さらに、図６のステップＳ１０５が現在強度推定部を構成する。また、図６のステップＳ３０１が発破パターン生成部を構成する。さらに、図６のステップＳ１１１が装薬孔位置算出部を構成する。また、図１のモニター２８、図２のステップＳ１０９が装薬孔表示部を構成する。

（変形例の効果）
本変形例に係る穿孔ナビゲーション装置Ａは、次のような効果を奏する。
（１）本変形例に係る穿孔ナビゲーション装置Ａによれば、コントローラ２９は、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）を含む他の切羽２の岩盤の強度を取得する。続いて、コントローラ２９は、取得した強度から現在切羽２の岩盤の強度を推定する。続いて、コントローラ２９は、推定した強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔３（計画孔３ａ）の位置を表す発破パターンを生成する。続いて、コントローラ２９は、生成した発破パターンが表す計画孔３ａの位置、及び予測装薬孔３ｂの位置を切羽２の正面図に重ね合わせてモニター２８に表示する。

これにより、現在穿孔作業の対象となっている切羽２（現在切羽２）の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽２（直前切羽２）を含む他の切羽２の岩盤の強度に対応する発破パターンを選択する。それゆえ、例えば、現在切羽２の岩盤と直前切羽２の岩盤とが連続し、現在切羽２の岩盤の強度と直前切羽２の岩盤の強度とがほぼ同一である場合に、適切な発破パターンを選択できる。これにより、装薬孔をより適切な位置に穿孔できる。

６ ブーム
７ 穿孔機
２５ 発破パターン記憶部
２８ モニター
２９ コントローラ

Claims (2)

1. 穿孔機と、前記穿孔機の位置及び姿勢を変更可能なブームとを備えた穿孔装置を用いて行われる、切羽への装薬孔の穿孔作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、
   切羽の岩盤の強度と、その強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔である計画孔の位置を表す発破パターンとを対応付けて記憶する発破パターン記憶部と、
   現在穿孔作業の対象となっている切羽の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽を含む他の切羽の岩盤の強度を取得する岩盤強度取得部と、
   前記岩盤強度取得部で取得した強度から現在穿孔作業の対象となっている切羽の岩盤の強度を推定する現在強度推定部と、
   前記発破パターン記憶部で記憶している前記発破パターンのうちから、前記現在強度推定部で推定した強度に対応する前記発破パターンを選択する発破パターン選択部と、
   現在の位置及び姿勢から前記穿孔機で穿孔した場合に切羽に穿孔されると予測される装薬孔である予測装薬孔の位置を算出する装薬孔位置算出部と、
   前記発破パターン選択部で選択した前記発破パターンが表す複数の計画孔の位置、及び前記装薬孔位置算出部で算出された予測装薬孔の位置を切羽の正面図に重ね合わせて表示する装薬孔位置表示部と、を備えることを特徴とする穿孔ナビゲーション装置。
2. 穿孔機と、前記穿孔機の位置及び姿勢を変更可能なブームとを備えた穿孔装置を用いて行われる、切羽への装薬孔の穿孔作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、
   現在穿孔作業の対象となっている切羽の１つ前に穿孔作業の対象となっていた切羽を含む他の切羽の岩盤の強度を取得する岩盤強度取得部と、
   前記岩盤強度取得部で取得した強度から現在穿孔作業の対象となっている切羽の岩盤の強度を推定する現在強度推定部と、
   前記現在強度推定部で推定した強度の岩盤を発破掘削するための複数の装薬孔である計画孔の位置を表す発破パターンを生成する発破パターン生成部と、
   現在の位置及び姿勢から前記穿孔機で穿孔した場合に切羽に穿孔されると予測される装薬孔である予測装薬孔の位置を算出する装薬孔位置算出部と、
   前記発破パターン生成部で生成した前記発破パターンが表す複数の計画孔の位置、及び前記装薬孔位置算出部で算出された予測装薬孔の位置を切羽の正面図に重ね合わせて表示する装薬孔位置表示部と、を備えることを特徴とする穿孔ナビゲーション装置。

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