JP2021167705A - 爆薬装填システムおよび爆薬装填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルの切羽面に穿孔した発破孔に、安全かつ効率良く爆薬を装填できる技術を提供する。【解決手段】切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填システムであって、前端側に起爆用爆薬を装着され、後端側が発破孔から外部に突出するように発破孔に挿入される保持管と、施工機械のブームに保持された装薬ユニットと、装薬ユニットに追加用爆薬を供給する爆薬供給装置と、を備え、装薬ユニットは、内部に追加用爆薬の移送路が形成されると共に前端部に保持管を接続するための接続口が開口形成された筒状の装填管と、装填管に設けられると共に発破孔に挿入された状態の保持管の後端を接続口に向けてガイドするガイド面を有するガイド部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネルの切羽面に削孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填システムおよび爆薬装填方法に関する。

トンネルの掘削工法として、発破工法が知られている。発破工法でトンネルを掘削するに際しては、切羽面に穿孔した複数の発破孔（装薬孔）に雷管を取り付けた爆薬を挿入し、雷管を起爆することで爆薬を爆破して切羽面を掘削する。発破工法において、切羽面の発破孔に装填される爆薬としては、例えば硝安油剤爆薬（以下、ＡＮＦＯと略記する）等に代表される粒状爆薬や、エマルション爆薬等に代表される液状爆薬といったバルクタイプの爆薬、或いは、薬包含水爆薬などに代表される薬包タイプの爆薬等が知られている。

従来、発破方式によって施工されるトンネル現場において、発破孔への爆薬の装填は、作業者よる手装填が行われているのが一般的であった。この装填作業は発破孔に長尺棒材を用いて順次爆薬を押し込む作業となり、かなりの重労働となっていた。

そのため、ホースやパイプを使用して切羽面から離れた位置から起爆用の親ダイナマイト（以下、「親ダイ」と略称する場合がる）と、発破時の爆破力を増大させるための追加用のダイナマイト（以下、「増しダイ」と略称する略称する場合がる）を発破孔に装填する技術が提案されている（ 例えば、特許文献１〜３等を参照）。この種の爆薬装填技術
は、機械装填（遠隔装填）等と呼ばれている。このような機械装填としては、例えば、ドリルジャンボの架台（ケージ）上に搭乗した作業員が切羽面に穿孔された発破孔に装填パイプの先端部を挿入し、装填パイプに連結されているホースの基端部に設けられている装填機から圧縮空気を装填パイプの先端部に向けて圧送し、圧縮空気と共に親ダイおよび増しダイを、装填ホース内部を通過移動させることにより、装薬孔内部まで到達させて装填する。

上記した爆薬の機械装填においては、ホースが接続されている装填パイプを発破孔に挿入させる作業を狭い架台上で行わなければならず、作業性が悪く、作業員の技量や慣れによって作業効率が異なり、作業効率が低下したり、バラツキが生じて作業のサイクルタイムが長くなり、工期に影響を与えるといった問題があった。また、架台上に搭乗した作業員が装填パイプを発破孔に挿入する作業は、切羽面に作業員が接近せざると得ない場合があり、安全性の向上が望まれている。

これに対して、近年では、発破孔に対する爆薬の装填安全性の向上および作業の省力化を図るために、発破孔に爆薬を自動で装填する爆薬自動装填装置も提案されている。

例えば、特許文献４には、架台と、架台上で爆薬の装填方向に進退可能に設けられた装填パイプと、架台上で装填パイプの前方に設けられ、親ダイナマイトを装填パイプと同軸上に供給可能な親ダイ供給機構と、装填パイプの後方に連通させて接続された装填ホースと、装填ホースに連結され、装填ホースおよび装填パイプの内部を通過させて増しダイナマイトを圧送供給する爆薬装填機構とからなり、装填パイプの先端部内に親ダイナマイトが挿入可能とされた爆薬自動装填装置が開示されている。

特許第２８６０８４７号公報 特許第５６１４１３９号公報 特許第５８５４９２３号公報 特開２００８−２５９７２号公報

特許文献４の記載によると、親ダイナマイトを装填パイプの先端部に供給した状態で装填パイプを装填方向に移動させ、その先端部を発破孔の最奥部に到達させ、さらに、増しダイナマイトを装填パイプの後方から送り込むと同時に、装填パイプを発破孔から引抜くことで発破孔内に親ダイナマイトと増しダイナマイトを装填できるとされている。しかしながら、この種の爆薬自動装填装置を現実に用いようとした場合、発破孔に装填パイプをブーム操作によって挿入することは容易ではなく、作業性が良いとは言えないのが実情であった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、トンネルの切羽面に穿孔した発破孔に、安全かつ効率良く爆薬を装填できる技術を提供することにある。

上記課題の解決するために、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填システムであって、前端側に起爆用爆薬を装着され、後端側が前記発破孔から外部に突出するように当該発破孔に挿入される保持管と、施工機械のブームに保持された装薬ユニットと、前記装薬ユニットに、発破時の爆破力を増大させるための追加用爆薬を供給する爆薬供給装置と、を備え、前記装薬ユニットは、内部に追加用爆薬の移送路が形成されると共に前端部に前記保持管を接続するための接続口が開口形成された筒状の装填管と、前記装填管に設けられると共に、前記発破孔に挿入された状態の前記保持管の後端を前記接続口に向けてガイドするガイド面を有するガイド部と、を有する。

ここで、前記装薬ユニットは、前記装填管の軸方向において少なくとも前記接続口よりも後方側に位置する領域に形成され或いは前記装填管の後段に接続された、柔軟性を有するフレキシブル部を、更に有していても良い。

また、前記装填管は、前記施工機械のブームに取り付けられたロッド部材に保持されていても良い。ここで、前記フレキシブル部は、前記装填管の軸方向を前記ロッド部材の軸方向と平行な姿勢に維持可能な剛性を有していても良い。また、前記フレキシブル部は、可撓性を有する前記ロッド部材によって構成され、或いは、前記ロッド部材と前記装填管との間に介在すると共に可撓性を有するフレキシブル部材によって形成されていても良い。

また、前記ガイド面は、前記接続口から当該接続口の前方に向かってテーパ状に拡径していても良い。

また、前記装填管は円筒形状を有し、前記ガイド部は前記装填管と同軸に設けられていても良い。

また、前記装填管における前記接続口の内径が前記保持管の外径と等しいか、当該保持管の外径よりも大きくても良い。

また、前記装填管は、前記接続口を含む前端領域における内径が前記保持管の外径と等
しく、前記前端領域の後方に隣接する隣接領域における内径が前記保持管の内径以下の寸法に設定されていても良い。

また、前記装填管における前記前端領域および前記隣接領域との境界部に形成された段差部が、前記ガイド面によって前記接続口にガイドされた前記保持管が前記装填管に挿入された際に当該保持管の後端と当接するストッパーとして機能しても良い。

また、前記装薬ユニットは、前記ガイド面によって前記接続口にガイドされた前記保持管が前記装填管に挿入されたことを識別するための識別用部材を、更に有していても良い。

また、前記装填管の外径が前記保持管の内径以下の寸法を有し、且つ、前記装填管の前端部は前記接続口に向かってテーパ状に縮径していても良い。

また、前記保持管は、前記発破孔内への追加用爆薬の装填時に、前記保持管の内側から発破孔内に追加用爆薬および残留空気を導く開口部を有していても良い。

また、前記保持管の前記開口部は、当該保持管の軸方向に沿って形成されたスリットを含んでいても良い。

前記保持管の後端を含む後端領域は、全周に亘って前記スリットが形成されない円環形状を有していても良い。

また、本発明は爆薬装填方法として特定することもできる。すなわち、本発明は、上述までの何れかの爆薬装填システムを用いて切羽面に穿孔された発破孔に追加用爆薬を装填する爆薬装填方法であって、前端側に起爆用爆薬を装着した前記保持管を、当該保持管の後端側が前記発破孔から外部に突出するように当該発破孔に挿入する挿入工程と、前記ブームを操作することによって前記装薬ユニットを前記保持管の後端に向かって送り出し、前記ガイド部における前記ガイド面によって前記保持管の後端を前記接続口にガイドすることで前記装填管に前記保持管を接続する前送り工程と、前記前送り工程の後、前記爆薬供給装置から前記装薬ユニットに追加用爆薬を供給し、前記装填管および前記保持管を通じて追加用爆薬を前記発破孔内に装填する充填工程と、を含む。

本発明によれば、トンネルの切羽面に穿孔した発破孔に、安全かつ効率良く爆薬を装填できる技術を提供できる。

図１は、実施形態１に係る爆薬装填システムを示す概略説明図である。 図２は、実施形態１に係る装薬ユニットの詳細構造を説明する図である。 図３は、実施形態１に係る爆薬供給装置の概略構造を示す図である。 図４は、実施形態１に係るドリルジャンボの操縦席に設けられる各設備を説明する図である。 図５は、実施形態１に係る爆薬装填方法の手順を説明する図である。 図６は、実施形態１に係る親ダイが装着された保持管を示す図である。 図７は、実施形態１に係る保持管の横断面を示す図である。 図８は、実施形態１に係る爆薬装填方法において挿入工程が完了した状態を説明する図である。 図９は、実施形態１に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図１０は、実施形態１に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図１１は、実施形態１に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図１２は、実施形態１に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図１３は、実施形態１に係る装填管に挿入された保持管の横断面を概略的に示す図である。 図１４は、実施形態１に係る識別用部材を説明する図である。 図１５は、実施形態１に係る識別用部材を説明する図である。 図１６は、実施形態１に係る爆薬装填方法における増しダイ装填工程を説明する図である。 図１７は、実施形態１に係る爆薬装填方法における増しダイ装填工程を説明する図である。 図１８は、実施形態１に係る爆薬装填方法における増しダイ装填工程を説明する図である。 図１９は、実施形態１の変形例１に係る装薬ユニットにおける装填管の構造を示す図である。 図２０は、実施形態１の変形例１に係る保持管を示す図である。 図２１は、実施形態１の変形例１に係る装薬ユニットの装填管に対する保持管の接続が完了した状態を示す図である。 図２２は、実施形態１の変形例２に係る装薬ユニットにおける装填管の構造を示す図である。 図２３は、実施形態１の変形例２に係る装填管に保持管を接続する過程を説明する図である。 図２４は、実施形態２に係る装薬ユニットを説明する図である。 図２５は、実施形態３に係る装薬ユニットを説明する図である。 図２６は、実施形態４に係る装薬ユニットを説明する図である。 図２７は、実施形態４に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図２８は、実施形態４に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。 図２９は、実際の切羽面における凹凸に起因して保持管における余長部の突出長さが相違する状況を説明する図である。 図３０は、実施形態５に係る装薬ユニットを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るトンネルＴの切羽面（岩盤）１に穿孔された発破用の発破孔（装薬孔）２に爆薬を装填する爆薬装填システムを示す概略説明図である。図１に示すように、切羽面１には複数の発破孔２が所定の削孔深さで削孔されている。

図１において、トンネルＴにおける切羽面１の近傍には、発破孔２に爆薬を装填するための施工機械の一例としてドリルジャンボ１０が配置されている。ドリルジャンボ１０は、自走するための台車１１、ケージ用ブーム１２、穿孔・装薬用ブーム１３、作業用ケージ１４、操縦席１５、爆薬装填装置３等を備えている。ケージ用ブーム１２および穿孔・装薬用ブーム１３は、これらに付設される駆動機構の作動によって伸縮動作、傾動動作、揺動動作、回動動作等が自在である。

作業用ケージ１４は、作業員が搭乗可能な作業架台であり、ケージ用ブーム１２の先端側に設けられている。また、爆薬装填装置３は、穿孔・装薬用ブーム１３の先端側に設けられたガイドセル３１、当該ガイドセル３１に沿って前後方向に往復動可能に支持されたドリフタ３２、ドリフタ３２に取り付けられた装薬ユニット３３等を備えている。ガイドセル３１は、装薬ユニット３３およびドリフタ３２を、前後方向に案内するガイド部材である。ドリフタ３２は、図示しないフィーダの作動によってガイドセル３１の延伸方向に沿って前後方向に進退動することが可能になっている。また、ドリフタ３２を往復運動させるフィーダは、例えば、油圧シリンダ等から構成することができる。また、ドリフタ３２には、装薬ユニット３３と、先端部に穿孔用ビットが設けられた穿孔ロッドが着脱式となっており、切羽面１に対して発破孔２の穿孔作業を行う際には、オペレータの操作に応じて、穿孔ロッドにドリフタ３２で打撃力を付与するとともに、ドリフタ３２を前方向に前送りすることで切羽面１に発破孔２を穿孔可能になっている。また、穿孔・装薬用ブーム１３には、ガイドセル３１を駆動する駆動機構が設けられており、この駆動機構によってガイドセル３１を水平方向への揺動動作、垂直方向への揺動動作、前後方向への進退動が可能となっている。

図２は、実施形態１に係る装薬ユニット３３の詳細構造を説明する図である。装薬ユニット３３は、ドリフタ３２に取り付けられており、台車１１から離間する方向に沿って順に配置された取付ロッド３４（ロッド部材）、フレキシブル管３５（フレキシブル部）、装填管３６等を有している。以下、装薬ユニット３３において、ドリフタ３２が位置する方向を後方と定義し、ドリフタ３２が位置する方と反対側を前方と定義する。取付ロッド３４は、ドリフタ３２に対して取り付けられた長尺ロッド部材である。取付ロッド３４は、前端側が所定範囲に亘って中空部として形成されることで、当該中空部によって移送路３４０が形成されている。取付ロッド３４は、例えば、金属製のロッド部材であり、その前端３４ａは開口端として形成されている。また、取付ロッド３４の側面には、圧送路３４０の後端部近傍に臨むように連通孔３４１が形成され、取付ロッド３４の連通孔３４１に対応する位置に装填ホース４４が接続されている。装填ホース４４は、発破時の爆破力を増大するための追加用爆薬である増しダイナマイト（以下、「増しダイ」と略称する）Ｍを装薬ユニット３３に圧送するためのホースであり、連通孔３４１を通じて取付ロッド３４の移送路３４０に連通している。装填ホース４４は、合成樹脂製ホース、ゴムホース等から形成されていても良い。なお、ガイドセル３１の適所には、取付ロッド３４をガイドセル３１に進退動可能にしつつガイドセル３１に対して取付ロッド３４を平行な姿勢に保持するための受け架台（図示せず）が設けられていても良い。

フレキシブル管３５は、可撓性、柔軟性を有する円筒状のパイプ状部材であり、内側に増しダイＭを移送するための移送路３５０が形成されている。図２に示す例では、取付ロッド３４の前端にフレキシブル管３５が接続されている。フレキシブル管３５は、可撓性、柔軟性を有していればその材質は特に限定されない。フレキシブル管３５は、例えば樹脂製であっても良いし、金属製であっても良い。フレキシブル管３５は、本発明に係るフレキシブル部に相当する。

装填管３６は、フレキシブル管３５の前端に取り付けられた円筒状のパイプ部材であり、その前端にラッパ形状のガイド部３７が設けられている。装填管３６は、後端側にフレキシブル管３５と接続される後端口３６１が開口し、前端側に増しダイＭを吐出する開口部である接続口３６２が開口している。なお、装填管３６における接続口３６２は、後述する保持管５を装填管３６に接続するため接続用開口として機能する。装填管３６の内側には、増しダイＭを移送するための移送路３６０が形成されている。また、装填管３６の後端口３６１は、後方に接続されるフレキシブル管３５と実質的に同じ口径を有している。

ガイド部３７は、装填管３６の接続口３６２から当該接続口３６２の前方に向かって（接続口３６２から離間するに従って）テーパ状に拡径する概略ラッパ形状を有する円筒部材であり、その内周面がガイド面３７Ａとして形成されている。ガイド部３７におけるガイド面３７Ａのガイド機能については後述する。符号３７１は、ガイド部３７の前端に形成された前方開口端であり、符号３７２はガイド部３７の後端に形成された後方開口端である。ガイド部３７は、後方開口端３７２において、装填管３６の前端に位置する接続口３６２に接続されている。また、ガイド部３７は、後方開口端３７２において直径が最小、前方開口端３７１において直径が最大となっている。なお、ガイド部３７の軸方向において、前方開口端３７１から後方開口端３７２までの軸方向長さを「ガイド深さＬｇ１」と呼ぶ。また、ガイド部３７における前方開口端３７１は、切羽面１に穿孔される発破孔２の直径（設計値）よりも内径が大きな寸法に設定されている。なお、装填管３６の材質は特に限定されない。

ここで、取付ロッド３４と装填管３６の間に介在するフレキシブル管３５は、装填管３６を保持する保持部材ということもできる。本実施形態において、フレキシブル管３５は、装填管３６およびガイド部３７の自重によってこれらが下方に垂れ下がらない程度の剛性を有している。より詳しくは、フレキシブル管３５は、装填管３６の軸方向を取付ロッド３４の軸方向と平行な姿勢に維持可能な剛性を有している。すなわち、フレキシブル管３５は、装填管３６の接続口３６２およびガイド部３７の前方開口端３７１が前方を向くように装填管３６およびガイド部３７を保持できるような剛性と、柔軟性とを兼ね揃えていることが好ましい。なお、取付ロッド３４および装填ホース４４間の接続構造、取付ロッド３４およびフレキシブル管３５間の接続構造、フレキシブル管３５および装填管３６間の接続構造、装填管３６およびガイド部３７間の接続構造は、例えば管部材同士を接続する公知の接続構造を採用すれば良い。また、図２に示す符号３８は、装填管３６に付設された識別用部材である。識別用部材３８の詳細については後述する。

図３は、実施形態１に係る増しダイＭを装薬ユニット３３に供給する爆薬供給装置４を説明する図である。爆薬供給装置４は、例えば、切羽面１に対してドリルジャンボ１０の後方側に配置された作業車（図示せず）の荷台等に搭載されている。但し、爆薬供給装置４は、ドリルジャンボ１０に搭載されていても良い。爆薬供給装置４は、エアコンプレッサ（空気圧送装置）４１、増しダイＭを貯留するホッパー４２、シュート４３、装填ホース４４、エア供給ホース４５、仲介ノズル４６等を備える。ホッパー４２は、例えば、貯留する増しダイＭを自動計量して予め設定された量の増しダイＭをシュート４３に送り出すことが可能な移送機構４７を有している。そして、シュート４３の下端には仲介ノズル４６が接続され、当該仲介ノズル４６には装填ホース４４が接続されている。更に、仲介ノズル４６の中間部には、エアコンプレッサ４１から延びるエア供給ホース４５が接続されている。

また、ドリルジャンボ１０の操縦席１５には、例えば、図４に示すように、モニタ（ディスプレイ装置）１０１、制御コンピュータ１０２、装薬用リモコンスイッチ１０３、操作盤（操作部）１０４、キーボード１０５、ポンティングデバイス１０６等が設けられている。操作盤１０４には、ケージ用ブーム１２や穿孔・装薬用ブーム１３、爆薬装填装置３におけるガイドセル３１、ドリフタ３２等を操作するための操作レバーや操作ボタン等を有している。

また、ホッパー４２から増しダイＭを送り出す移送機構４７や、エアコンプレッサ４１は、操縦席１５に設けられている装薬用リモコンスイッチ１０３をオペレータ（作業員）が操作することで、作動するように構成されている。装薬用リモコンスイッチ１０３には、例えば、電源ボタン１０３Ａ、装薬ボタン１０３Ｂ等が配置されている。装薬用リモコ
ンスイッチ１０３には、エアブローボタンが配置されていても良い。電源ボタン１０３Ａは、装薬用リモコンスイッチ１０３の電源のオン、オフを切り替えるボタンである。また、装薬用リモコンスイッチ１０３の装薬ボタン１０３Ｂが押されると、装薬用リモコンスイッチ１０３からの指令信号に基づいて、ホッパー４２の移送機構４７が作動する。その結果、ホッパー４２に貯留されている増しダイＭが予め定められた量だけ、シュート４３に送り出される。このような移送機構４７として、例えばロータリーバルブ等を採用しても良い。

次いで、エアコンプレッサ４１が作動することにより生成された圧縮空気が、エア供給ホース４５を通じて仲介ノズル４６に供給される。ここで、装薬ボタン１０３Ｂが１回押される度にエアコンプレッサ４１からエア供給ホース４５に送られる圧縮空気の量は、予め定められた適正な量に調整されている。上記のように、エア供給ホース４５から圧縮空気が仲介ノズル４６に供給されることにより、シュート４３から仲介ノズル４６に供給された増しダイＭが装填ホース４４に送気される。その結果、所定量の増しダイＭが装填ホース４４を通じて装薬ユニット３３にエア圧送されることになる。

次に、トンネルＴの切羽面１に穿孔された発破孔２に爆薬装填装置３を用いて爆薬を装填する手順を説明する。図５は、実施形態１に係る切羽面１の発破孔２に対する爆薬装填方法の手順を示す図である。なお、切羽面１に対する発破孔２の穿孔作業は、ドリルジャンボ１０を用いて行うことができる。上記のように、ドリルジャンボ１０のドリフタ３２に取り付けられる装薬ユニット３３は、ドリフタ３２に対して着脱自在となっている。切羽面１に対して発破孔２の穿孔作業を行う際、ドリルジャンボ１０のドリフタ３２に対して穿孔ロッド（図示せず）を取り付け、穿孔ロッドにドリフタ３２で打撃力を付与するとともにドリフタ３２を前方向に前送りすることで、穿孔ロッドによって切羽面１に発破孔２を穿孔する。切羽面１に対して発破孔２の穿孔作業が全て完了した後、ドリフタ３２から着脱式の穿孔ロッドを取り外し、代わりに、ドリフタ３２に装薬ユニット３３が取り付けられる。

ドリルジャンボ１０の岩盤穿孔装置によって切羽面１に全ての発破孔２が穿孔された後は、図６に示すように、保持管５の前端に形成された保持部５Ａに、親ダイナマイト（以下、「親ダイ」と略称する）Ｄを装着する（親ダイ装着工程）。図６は、実施形態１に係る親ダイＤが装着された保持管５を示す図である。図７は、実施形態１に係る保持管５の横断面を示す図である。符号Ｃ１は、保持管５の中心軸を示す。符号Ｒｏ１は、保持管５の外径を示す。親ダイＤは、発破孔２の孔尻近傍に設置される起爆用のダイナマイトである。親ダイＤは、雷管Ｄ１を有し、この雷管Ｄ１に起爆用導火線Ｄ２が結線されている。本実施形態においては、親ダイＤとして、薬包含水爆薬を採用しており、紙又はプラスチック製フィルム等で包装した包装爆薬の形態（薬包タイプ）となっている。親ダイＤの外径は例えば２５〜３０ｍｍ程度、長さは１００〜２５０ｍｍ程度であっても良い。なお、親ダイＤは、起爆用爆薬に相当する。また、親ダイＤの雷管Ｄ１は、例えば、起爆操作装置機から無線で送信された交流磁界エネルギーを受け取る無線起爆雷管用アンテナ（例えば、受信コイル等）を有する無線雷管であっても良い。このような無線雷管方式で親ダイＤを構成した場合には雷管Ｄ１に起爆用導火線Ｄ２を結線する必要は無い。

図６および図７に示すように、保持管５は、例えば長尺の紙管であり、その長尺方向に沿ってスリット５Ｂが形成されている。図６に示す例では、保持管５の前端に位置する保持部５Ａから後端５Ｄに亘ってスリット５Ｂが形成されている。ここで、保持管５は、例えば厚紙、段ボール等によって形成されていても良い。図７に示される保持管５は、横断面Ｃ形状を有するスリット入り紙管である。保持管５の外径Ｒｏ１は、発破孔２の直径（設計値）より小さな寸法に設定されている。また、保持管５の内径Ｒｉ１は、例えば、薬包タイプの親ダイＤを保持部５Ａに装着するのに適した寸法に設定されている。また、保
持管５におけるスリット５Ｂの幅は親ダイＤの直径よりも小さく、保持部５Ａの先端から親ダイＤを装着することで、保持部５Ａに親ダイＤを保持することが可能である。

図８に示すように、前端側の保持部５Ａに親ダイＤを装着した保持管５を、保持部５Ａ（親ダイＤ）側を先頭にして発破孔２へと挿入する（挿入工程）。図８は、実施形態１に係る爆薬装填方法において挿入工程が完了した状態を示している。図８において、保持管５は、スリット５Ｂが上方を向くような姿勢で発破孔２に挿入されている。但し、保持管５は、スリット５Ｂが側方を向くような姿勢で発破孔２に挿入されても良い。なお、図８以降において、親ダイＤの雷管Ｄ１および起爆用導火線Ｄ２の図示を便宜上指示省略する。

また、本実施形態における挿入工程、すなわち発破孔２に対する親ダイＤの装填作業（保持管５の挿入作業）は、例えば作業員による人手によって行われても良い。なお、図８における符号Ｌｈ１は、発破孔２の孔尻２Ａから孔口２Ｂまでの穿孔深さ（設計値）である。本実施形態においては、親ダイＤが発破孔２の孔尻２Ａに配置されるように保持管５を発破孔２に挿入した際、保持管５の後端５Ｄ側が発破孔２の孔口２Ｂから外部に突出するように、保持管５の長さＬｐ１（図６を参照）が規定されている。なお、本実施形態の挿入工程は、切羽面１に穿孔された全ての発破孔２に対して親ダイＤを装着した保持管５を順次挿入する。

ここで、発破孔２に挿入された状態における保持管５のうち、発破孔２の孔口２Ｂから外部に突出する領域を「余長部５Ｃ」と呼ぶ。保持管５は、余長部５Ｃの長さ（以下、「突出長さ」という）Ｌｐ２（図８を参照）は、装薬ユニット３３のガイド部３７におけるガイド深さＬｇ１よりも長い寸法に設定されていることが好ましい。また、符号５Ｅは、保持管５の内部に形成される中空路（図６〜図８等を参照）である。

また、本実施形態においては、切羽面１に形成された全ての発破孔２の孔尻２Ａに、保持管５を用いて親ダイＤを装填する。なお、発破孔２に対する親ダイＤの装填作業は、作業員が作業用ケージ１４に適宜搭乗した状態で行うことができる。なお、本実施形態においては、親ダイＤを装着した保持管５を発破孔２に挿入することで、発破孔２に親ダイＤを装填するようにしたので、保持管５が発破孔２を保孔する保孔部材として機能させることができる。

上記のようにして、切羽面１に形成された全ての発破孔２に対する親ダイＤの装填作業が完了すると、次に、装薬ユニット３３を保持管５の後端５Ｄに向かって接近させ、ガイド部３７におけるガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄを装填管３６の前端に位置する接続口３６２にガイドすることで装填管３６に保持管５を接続する接続工程（図５のＳ１０３）を行う。本実施形態において、接続工程は、装薬ユニット初期位置合わせ工程および前送り工程を含む。装薬ユニット初期位置合わせ工程は、例えば、ドリルジャンボ１０の操縦席１５に搭乗したオペレータが操作盤１０４を介して穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１等を操作し、図９に示すように装薬ユニット３３を初期位置に配置する工程である。図９に示すように、装薬ユニット３３が初期位置に配置された状態において、装薬ユニット３３のガイド部３７における前方開口端３７１が、切羽面１と離間した状態において発破孔２と概ね対向するように配置されている。装薬ユニット３３のガイド部３７における前方開口端３７１の内径は、発破孔２の直径（設計値）よりも大きな寸法に形成されている。そのため、本実施形態においては、装薬ユニット３３を初期位置に配置する際、発破孔２に対して、装填管３６が偏心していても良い。すなわち、発破孔２の軸方向に直交する仮想平面を基準とした場合に、発破孔２に挿入された保持管５の余長部５Ｃが、装薬ユニット３３のガイド部３７における前方開口端３７１の占有領域内に含まれるように、装薬ユニット３３の位置を大まかに位置合わせすれば良い。

ここで、装薬ユニット３３におけるフレキシブル管３５は、適度な柔軟性と剛性を併せ持っている。そのため、図９に示すように、フレキシブル管３５の前段に接続される装填管３６およびガイド部３７の姿勢を、これらの軸方向が取付ロッド３４の軸方向と平行な姿勢（図９に示す例では、略水平な姿勢）に保持できる。

また、装薬ユニット３３を初期位置に配置する際、オペレータは、目視によって穿孔・装薬用ブーム１３およびガイドセル３１を操作しても良いし、或いは、例えば装薬ユニット３３の適所に取り付けたカメラによって撮像した画像をモニタ１０１にリアルタイムで表示し、当該モニタ１０１に表示された画像を見ながら穿孔・装薬用ブーム１３およびガイドセル３１を操作しても良い。また、例えば制御コンピュータ１０２にインストールされたナビゲーションシステムに予め発破孔２の位置情報を入力しておき、ガイドセル３１の後端と、ドリルジャンボ１０の台車１１の適所（例えば、台車１１の後部）に設置した視準用のプリズムの位置をトータルステーション等の測量機器によって自動計測しながら、装薬ユニット３３を上述した初期位置に誘導しても良い。ドリルジャンボ１０は、フルオートドリルジャンボ（「コンピュータドリルジャンボ」とも呼ばれる）であっても良く、その場合には、コンピュータに記憶されている発破孔２の位置情報に基づいて穿孔・装薬用ブーム１３およびガイドセル３１を操作しても良い。

図９に示すように装薬ユニット３３を初期位置に配置した後は、次いで、ガイドセル３１に沿ってドリフタ３２を前方に駆動し、装薬ユニット３３を保持管５の後端に向かって（切羽面１に向かって接近するように）前方に送り出す（前送り工程）。図９に示す例のように、装薬ユニット３３を初期位置に配置した状態において、保持管５に対して装填管３６が偏心している場合、前送り工程において切羽面１に向かって装薬ユニット３３が前送りされた際に、前送り工程の過程で、発破孔２から突出する保持管５の後端５Ｄに対してガイド部３７のガイド面３７Ａが当接する（図１０を参照）。

図１０に示すように、前送り工程においてガイド部３７のガイド面３７Ａが保持管５の後端５Ｄに当接した以降は、装薬ユニット３３が切羽面１に接近するように更に前送りされることに伴い、保持管５の後端５Ｄがガイド部３７のガイド面３７Ａを後方開口端３７２側に向かって摺接する。ここで、ガイド部３７のガイド面３７Ａは、前方開口端３７１から後方開口端３７２にかけて徐々に縮径している。また、ガイド部３７の後方開口端３７２には、装填管３６の接続口３６２に接続されており、ガイド部３７と装填管３６の中心軸は同軸に配置されている。以上のことより、前送り工程において保持管５の後端５Ｄがガイド部３７のガイド面３７Ａを後方開口端３７２側に向かって摺接することで、保持管５および装填管３６の中心軸同士が互いに接近する方向（合致する方向）に、保持管５の後端５Ｄがガイド部３７のガイド面３７Ａによってガイドされる。逆に、切羽面１の発破孔２に挿入された保持管５を基準とすると、保持管５および装填管３６の中心軸同士が互いに接近する方向（合致する方向）に装填管３６をガイドすることができる。

なお、本実施形態における装填管３６の後段に接続されたフレキシブル管３５は、可撓性（柔軟性）を有している。そのため、上記前送り工程においては、図１１に示すようにフレキシブル管３５を変形させながら、保持管５の後端５Ｄをガイド部３７のガイド面３７Ａに沿って摺接させることで、保持管５および装填管３６の中心軸同士が互いに接近する方向に装填管３６をガイドすることができる。

ここで、装薬ユニット３３は、装填管３６における接続口３６２の内径が保持管５の外径Ｒｏ１よりも若干大きな寸法に設定されている。但し、装填管３６における接続口３６２の内径は、保持管５の外径Ｒｏ１と等しい寸法に設定されていても良い。これにより、前送り工程において、ガイド部３７のガイド面３７Ａを摺接する保持管５の後端５Ｄを後
方開口端３７２までガイドした後、保持管５の後端５Ｄ側を接続口３６２から装填管３６内に挿入させることができる。

前送り工程において、ガイド部３７のガイド面３７Ａを摺接する保持管５の後端５Ｄが後方開口端３７２（接続口３６２）に到達した時点で、保持管５の中心軸Ｃ１と装填管３６の中心軸の位置が合致した状態となる。この状態から、装薬ユニット３３が更に前方に前送りされる。これにより、図１２に示すように、保持管５が接続口３６２から装填管３６の内部に挿入される結果、装填管３６に対して保持管５が接続される。以上のように、本実施形態においては、前送り工程において、フレキシブル管３５が変形を伴いながら保持管５と装填管３６における中心軸同士を徐々に近づけていくことができる。すなわち、保持管５と装填管３６における中心同士の位置ずれをフレキシブル管３５の変形によって吸収しつつ、ガイド面３７Ａによるガイド機能によって上記中心同士の平面的な位置を合致させることができる。

図１３は、実施形態１に係る装填管３６の接続口３６２から装填管３６の内部に挿入された保持管５の横断面を概略的に示す図である。図１３に示すように、装填管３６における接続口３６２の内径は、保持管５の外径Ｒｏ１に比べて僅かに大きな寸法に設定されているため、装填管３６に挿入された保持管５の外周面５Ｆと装填管３６の内周面３６４との間には大きな隙間が生じないようになっている。

図１４は、装填管３６に付設された識別用部材３８を説明する図である。図１４には、装填管３６に付設された識別用部材３８および当該識別用部材３８の周辺部を拡大して示している。識別用部材３８は、装填管３６に形成された開口部３６３に配設された本体部３８１と、本体部３８１に設けられた当接部３８２および識別部３８３を含む。ここで、識別用部材３８における本体部３８１は、回動軸Ｃ２を中心として回動可能に装填管３６における開口部３６３の縁部に軸支された円柱状の軸部材である。ここで、識別用部材３８における本体部３８１の回動軸Ｃ２は、例えば装填管３６の中心軸と直交方向に設けられている。また、識別用部材３８における当接部３８２および識別部３８３は、本体部３８１における回動軸Ｃ２を中心として略９０°異なる方向に伸びるように本体部３８１から延設された板部材である。また、識別用部材３８における識別部３８３は、装填管３６の外側に配置され、識別用部材３８における当接部３８２は装填管３６の移送路３６０内に配置されている。そして、図１４に示すように、識別用部材３８は、識別部３８３が装填管３６の外面に沿った状態で、当接部３８２が装填管３６の移送路３６０を部分的に塞ぐように移送路３６０の延在方向に略直交する方向に延在するように装填管３６に対して設置されている。図１４に示す識別用部材３８の姿勢を「第１姿勢」と呼ぶ。

次に、識別用部材３８の動作について説明する。前送り工程において、装填管３６に接続口３６２から挿入された保持管５は、図１４に示す矢印Ａの方向に装填管３６の内周面３６４を摺接しながら進行する。ここで、識別用部材３８は、第１姿勢にあるときには、保持管５の進路上の少なくとも一部を当接部３８２が塞ぐように当接部３８２が形成されており、例えば当接部３８２は概略半円形の板部材であっても良い。装填管３６の接続口３６２から装填管３６の内部に挿入された保持管５の後端５Ｄが識別用部材３８の当接部３８２に到達した後、更に保持管５が装填管３６内に押し込まれることで、図１４に示す矢印Ｂの方向に識別用部材３８の当接部３８２が跳ね上げられる。その結果、当接部３８２と一体に設けられた識別用部材３８の本体部３８１が回動軸Ｃ２を中心に矢印Ｃ方向に回転し、識別用部材３８の識別部３８３が図１５に示すように装填管３６の外面に対して起立した状態となる。以下、図１５に示す識別用部材３８の姿勢を「第２姿勢」と呼ぶ。

識別用部材３８の識別部３８３は、オペレータが遠方からも容易に視認できるように目立つ色の塗料などを用いて着色されていても良い。オペレータは、識別用部材３８の識別
部３８３が第１姿勢から第２姿勢（起立状態）に切り替わったことを視認することで、保持管５が装填管３６に対して適切な深さまで挿入されたことを把握できる。本実施形態においては、識別用部材３８が第１姿勢から第２姿勢に切り替わったことを確認できた時点で装薬ユニット３３の前送りを終了する。本実施形態においては、前送り工程の完了時に装薬ユニット３３におけるガイド部３７の前方開口端３７１と、切羽面１（切羽面１のうち、発破孔２における孔口２Ｂの周囲に位置する切羽縁部１Ａ）との間に十分な隙間が形成されるように、保持管５の長さＬｐ１を調節しておくことが好ましい。

前送り工程が完了すると、次いで、オペレータは、装薬用リモコンスイッチ１０３の電源ボタン１０３Ａを押すことで装薬用リモコンスイッチ１０３の電源をオンにした後、装薬ボタン１０３Ｂを押すことで、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３に増しダイＭを供給する。これにより、装薬用リモコンスイッチ１０３からの指令信号に基づいてホッパー４２の移送機構およびエアコンプレッサ４１が作動する。その結果、ホッパー４２からシュート４３に所定量の増しダイＭが供給された後、その増しダイＭが装填ホース４４を通じて装薬ユニット３３にエア圧送される。なお、増しダイＭの種類は特に限定されないが、例えば、粒状爆薬やバルクタイプの爆薬を好適に用いることができる。但し、増しダイＭは粒状爆薬やバルクタイプの爆薬に限られず、薬包タイプの爆薬を採用しても良い。本実施形態においては、例示的に粒状爆薬を採用している。

装填ホース４４を経由して装薬ユニット３３にエア圧送された増しダイＭは、取付ロッド３の連通孔３４１を通じて、取付ロッド３の移送路３４０に流入する。そして、取付ロッド３４の移送路３４０に流入した増しダイＭは、フレキシブル管３５の移送路３５０、装填管３６の移送路３６０を順次通過し、装填管３６に挿入されることで当該装填管３６に接続された保持管５の後端５Ｄから中空路５Ｅに流入する。このようにして、装填管３６に接続された保持管５を通じて、発破孔２内に増しダイＭが装填される（増しダイ装填工程）。

増しダイ装填工程において、保持管５の後端５Ｄから保持管５内（中空路５Ｅ）に流入した増しダイＭは、図１６に示すように、保持管５の前端側に位置する保持部５Ａに向かって中空路５Ｅを流れてゆく。そして、保持部５Ａ（親ダイＤ）に到達した増しダイＭは、例えば、保持管５のスリット５Ｂを通じて中空路５Ｅから発破孔２内における間隙部２Ｄに排出される。そして、発破孔２の孔尻２Ａ側が増しダイＭによって充填された後は、図１７に示すように増しダイＭが孔口２Ｂ側に向かって発破孔２の間隙部２Ｄに充填されてゆく。図１８は、発破孔２への増しダイＭの装填が完了した状態を示している。なお、装薬ユニット３３による発破孔２への装薬開始時において、発破孔２内に溜まっている残留空気は、発破孔２に圧送される増しダイＭによって順次押し流され、増しダイ装填工程の過程で発破孔２の孔口２Ｂから外部に排出される。本実施形態における保持管５はスリット５Ｂが形成されているため、中空路５Ｅから発破孔２の間隙部２Ｄへと円滑に増しダイＭを流出させることができる。また、保持管５は、スリット５Ｂに代えて、中空路５Ｅから発破孔２における間隙部２Ｄに残留空気および増しダイＭを導く（流出させる）ための開口が設けられていても良い。また、保持管５の横断面形状は上記の例に限定されず、円形状以外の外形を有していても良い。但し、保持管５のスリット５Ｂを、保持管５の軸方向に沿って延在させることによって、保持管５における中空路５Ｅ内から発破孔２における間隙部２Ｄへと残留空気および増しダイＭをより一層好適に導くことができる。

上記した増しダイ装填工程を経て、発破孔２への増しダイＭの装填が完了すると、オペレータは、操作盤１０４を介してガイドセル３１に沿ってドリフタ３２を後方に駆動することで切羽面１から装薬ユニット３３を後退させる。そして、オペレータは、次に装薬対象となる発破孔２に装填管３６が対向するように穿孔・装薬用ブーム１３を操作した後、当該次の発破孔２への増しダイＭの装填を行う。すなわち、図５に示す各工程を装薬対象
となる発破孔２毎に繰り返し行い、切羽面１に穿孔された全ての発破孔２に対して増しダイＭを装填する。なお、ドリルジャンボ１０がフルオートドリルジャンボ（コンピュータドリルジャンボ）である場合には、穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１、ドリフタ３２等の操作をオペレータが行う代わりに、穿孔・装薬用ブーム１３やドリフタ３２の自動制御機能を利用して行っても良い。

以上のように、本実施形態における爆薬装填システムによれば、保持部５Ａに親ダイＤを装着した保持管５を、当該保持管５の後端５Ｄ側が発破孔２から外部に突出するように発破孔２に挿入し、穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１、ドリフタ３２等を適宜操作することによって装薬ユニット３３を保持管５の後端５Ｄに向かって送り出し、装薬ユニット３３のガイド部３７におけるガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄを装填管３６の接続口３６２にガイドすることで装填管３６に保持管５を接続した後、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３に増しダイＭを供給し、装填管３６および保持管５を通じて増しダイＭを発破孔２内に装填する。これによれば、従来の機械装填のように追加用爆薬を装填するためのパイプを発破孔２に挿入する必要が無く、装填管３６を発破孔２の外側（孔口２Ｂ付近）に配置した状態で保持管５を通じて増しダイＭを発破孔２内に装填することができる。その結果、増しダイＭの装填作業性が非常に優れ、増しダイＭを効率良く短時間で発破孔２に装填することができる。また、発破孔２への増しダイＭの装填作業を作業員が切羽面１の近傍に立ち入ることなく行うことができるため、安全性も確保できる。以上より、本実施形態における爆薬装填システムおよびこれを用いた爆薬装填方法によれば、切羽面１に穿孔した発破孔２に安全かつ効率良く増しダイＭ（追加用爆薬）を装填することが可能となる。

また、本実施形態に係る装薬ユニット３３のガイド部３７は、発破孔２に挿入された状態の保持管５の後端５Ｄを装填管３６の接続口３６２に向けてガイドするガイド面３７Ａを有している。そのため、ガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄをガイドすることにより、前送り工程を行う過程で保持管５と装填管３６の中心軸同士を容易に合わせることができる。そのため、装薬ユニット初期位置合わせ工程においては、装薬ユニット３３を初期位置に配置する際に発破孔２に対して装填管３６のシビアな位置合わせが不要となり、作業効率がより一層優れたものとなる。特に、ガイド部３７のガイド面３７Ａは、装填管３６の接続口３６２から当該接続口３６２の前方に向かってテーパ状に拡径するため、前送り工程を行う過程で保持管５と装填管３６の中心軸同士をより一層精度良く合致させることができる。また、ガイド部３７と装填管３６の中心軸は同軸に配置されているため、前送り工程を行う過程で保持管５と装填管３６の中心軸同士をより一層精度良く合致させることができる。

更に、装薬ユニット３３は、装填管３６の後段にフレキシブル管３５が設けられている。そのため、ガイド部３７のガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄをガイドする際、保持管５と装填管３６（ガイド部３７）における中心同士の位置ずれ量に応じてフレキシブル管３５を変形させながら、保持管５と装填管３６（ガイド部３７）の中心位置同士を容易に合わせることができる。なお、本実施形態においては、装填管３６の後段にフレキシブル管３５を接続する態様を例に説明したが、装填管３６の一部に可撓性や柔軟性を有するフレキシブル部を形成しても良い。その場合、装填管３６の軸方向において少なくとも接続口３６２よりも後方側に位置する領域にフレキシブル部を形成すると良い。

また、本実施形態における装薬ユニット３３は、装填管３６における接続口３６２の内径が保持管５の外径Ｒｏ１よりも若干大きな寸法、或いは保持管５の外径Ｒｏ１と等しい寸法に設定されているため、ガイド部３７のガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄを後方開口端３７２までガイドした後、保持管５の後端５Ｄ側を接続口３６２から装填管３６内に円滑に挿入させることができる。また、装薬ユニット３３におけるフレキシブル
管３５は、適度な柔軟性と剛性を併せ持っており、フレキシブル管３５の前段に接続される装填管３６およびガイド部３７の姿勢を、これらの軸方向が取付ロッド３４の軸方向と平行な姿勢に保持することができるため、前送り工程において、装薬ユニット３３におけるガイド部３７を保持管５の後端５Ｄに対して平行に接近させることができ、保持管５に対して装填管３６を円滑に案内することができる。

以下、本実施形態における爆薬装填システムおよび爆薬装填方法の変形例について説明する。

＜変形例１＞
図１９は、実施形態１の変形例１に係る装薬ユニット３３Ａにおける装填管３６Ａの構造を示す図である。変形例１における装填管３６Ａは、前端部に形成された接続口３６２を含む前端領域Ｒ１における内径が保持管５の外径Ｒｏ１と等しく、前端領域Ｒ１の後方に隣接する隣接領域Ｒ２における内径が保持管５の内径Ｒｉ１と等しい寸法に設定されている。以下、装填管３６Ａにおける内周面３６４のうち、前端領域Ｒ１に対応する部位を第１内周面３６４Ａと呼び、隣接領域Ｒ２に対応する部位を第２内周面３６４Ｂと呼ぶ。装填管３６Ａにおける隣接領域Ｒ２は、前端領域Ｒ１に対して保持管５の肉厚分だけ内径が小さくなっている。また、装填管３６Ａは、第１内周面３６４Ａおよび第２内周面３６４Ｂの境界部に段差部３６５が形成されている。段差部３６５は、保持管５の径方向に延在する壁面として形成されている。

図２０は、実施形態１の変形例１に係る保持管５を示す図である。変形例１に係る保持管５は、後端５Ｄを含む後端領域Ｒ３には、全周に亘ってスリット５Ｂが形成されない円環形状（ドーナツ形状）を有する円環部５Ｇが形成されている。

図２１は、実施形態１の変形例１に係る装薬ユニット３３Ａにおける装填管３６Ａに対する保持管５の接続が完了した状態を示す図である。変形例１における装填管３６Ａの段差部３６５は、前送り工程においてガイド面３７Ａによって接続口３６２にガイドされた保持管５が装填管３６Ａに挿入された際に、当該保持管５の後端５Ｄと当接するストッパーとして機能する。そして、上記のように、変形例１に係る装填管３６Ａは、前端領域Ｒ１における内径が保持管５の外径Ｒｏ１と等しく、隣接領域Ｒ２における内径が保持管５の内径Ｒｉ１と等しい寸法に設定されているため、装填管３６Ａに保持管５が挿入された状態において、保持管５の内周面と隣接領域Ｒ２における第２内周面３６４Ｂとの間に段差が生じなくなる（面一となる）。すなわち、装填管３６Ａにおける隣接領域Ｒ２と保持管５の後端５Ｄの境界部において、装填管３６Ａの後端面が移送路３６０内に突出していない。これによれば、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３に増しダイＭを供給した際、装填管３６Ａの隣接領域Ｒ２から保持管５の中空路５Ｅへと円滑に増しダイＭを供給することができる。言い換えると、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３に増しダイＭを供給した際、装填管３６Ａの後端面に増しダイＭが衝突する等して増しダイＭが塊状になることを抑制し、その結果、移送路３６０が閉塞することを好適に抑制できる。特に、本変形例における保持管５は、後端５Ｄを含む後端領域Ｒ３には、全周に亘ってスリット５Ｂが形成されない円環部５Ｇが形成されているため、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３に増しダイＭを供給した際に装填管３６Ａの後端面に増しダイＭが衝突することをより一層好適に抑制できる。なお、本変形例における保持管５は、本明細書における他の実施形態および変形例にも適用することができる。

＜変形例２＞
図２２は、実施形態１の変形例２に係る装薬ユニット３３Ｂにおける装填管３６Ｂの構造を示す図である。装填管３６Ｂは、その外径が保持管５の内径Ｒｉ１以下の寸法を有している。また、装填管３６Ｂの前端側部には、接続口３６２に向かってテーパ状に縮径す
る筒状の縮径部３６６が形成されている。また、ガイド部３７は、装填管３６Ｂの外周面３６７の外側を一定の間隔を明けて覆う円筒状の外筒部３９１とストッパー部３９２を含む接続部材３９を介して装填管３６Ｂに取り付けられている。接続部材３９におけるストッパー部３９２は、装填管３６Ｂの外周面３６７に沿って配置された円環状の部材である。また、接続部材３９における外筒部３９１の内周面３９１Ａと装填管３６Ｂの外周面３６７との間には、円筒状の空洞部３９３が形成されている。空洞部３９３の径方向の厚さ寸法は、保持管５の厚さと等しいか、それよりも若干大きな寸法に設定されており、空洞部３９３に保持管５が挿入可能になっている。

図２３は、実施形態１の変形例２に係る装填管３６Ｂに保持管５を接続する過程を説明する図である。図２３は、装薬ユニット３３Ｂガイド部３７によってガイドされた保持管５を外筒部３９１の内周面３９１Ａと装填管３６Ｂの外周面３６７との間に形成された空洞部３９３に挿入している途中の状態を示している。ここで、本変形例における装填管３６Ｂの前端側には、テーパ筒状の縮径部３６６が設けられているため、空洞部３９３によって保持管５の後端５Ｄを空洞部３９３へと円滑に導くことができる。図２３に示す符号３９２Ａは、ストッパー部３９２の内面である。前送り工程において、空洞部３９３に挿入された保持管５の後端５Ｄはストッパー部３９２の内面３９２Ａに当接するまで空洞部３９３に挿入される。そして、保持管５の後端５Ｄがストッパー部３９２の内面３９２Ａに当接することで位置決めされ、前送り工程が完了する。なお、本変形例においても、装填管３６Ｂに識別用部材３８を設置しても良く、保持管５が空洞部３９３に挿入されることによって装填管３６Ｂに保持管５が接続されたことを識別用部材３８によって識別しても良い。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を説明する。図２４は、実施形態２に係る装薬ユニット３３Ｃを説明する図である。実施形態１と同様の構成については同一の参照符号を付すことでその詳しい説明を省略する。実施形態２に係る装薬ユニット３３Ｃにおいて、フレキシブル管３５は設けられていない。また、取付ロッド３４Ａは、ある程度の柔軟性を有する材料、例えば樹脂製の長尺ロッドである。取付ロッド３４Ａは、後端がドリフタ３２に固定されると共に、内部に移送路３４０が形成されている点で実施形態１における取付ロッド３４と同様である。また、取付ロッド３４Ａの前端には装填管３６の後端口３６１が接続されており、取付ロッド３４Ａの移送路３４０が装填管３６の移送路３６０に連通している。また、取付ロッド３４Ａと装填管３６は同軸に接続されている。

上記構成の装薬ユニット３３Ｃは、樹脂製の長尺ロッドによって形成される取付ロッド３４Ａ自体がある程度の可撓性を有しており、本発明におけるフレキシブル部を取付ロッド３４Ａが構成している。本実施形態においては、実施形態１の図５で説明した前送り工程において保持管５の後端５Ｄをガイド部３７のガイド面３７Ａによってガイドする際、保持管５と装填管３６（ガイド部３７）における中心同士の位置ずれ量に応じてフレキシブル部としての取付ロッド３４Ａを撓らせながら保持管５と装填管３６（ガイド部３７）の中心位置同士を容易に合わせることができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３を説明する。図２５は、実施形態３に係る装薬ユニット３３Ｄを説明する図である。実施形態１、２と同様の構成については同一の参照符号を付すことでその詳しい説明を省略する。上述までの実施形態においては、装薬ユニット３３，３３Ａ〜３３Ｃを、穿孔・装薬用ブーム１３に設置されたガイドセル３１に支持されたドリフタ３２に取り付ける態様を例に説明したが、本実施形態においては装薬ユニット３３Ｄをガイドセル３１に取り付ける態様について説明する。

図２５に示すように、本実施形態における装薬ユニット３３Ｄは、ガイドセル３１の先端側に取り付けられた保持具３１０にフレキシブル管３５が固定されている。フレキシブル管３５の前端側には、実施形態１と同様に装填管３６が接続されている。また、フレキシブル管３５の後端側には、爆薬供給装置４における装填ホース４４が接続されており、装填ホース４４を通じてフレキシブル管３５に増しダイＭが供給される構成となっている。なお、図２５に示す例では、ガイドセル３１に設けられたドリフタ３２に対して取付ロッド３４や穿孔ロッドが取り外された状態となっている。

親ダイＤを装着済みの保持管５が挿入された発破孔２に対する増しダイＭの充填は、穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１等の操作を介して装填管３６に保持管５を接続した後（接続工程）、爆薬供給装置４から装薬ユニット３３Ｄに増しダイＭを供給することで行われる。接続工程においては、例えば、穿孔・装薬用ブーム１３およびガイドセル３１を適宜操作することによって、装薬ユニット３３Ｄを初期位置に配置した後、ガイドセル３１を前送りする。これにより、保持管５および装填管３６が偏心していたとしても、フレキシブル管３５の変形を適宜伴いながら保持管５の後端５Ｄをガイド部３７のガイド面３７Ａに沿って摺接させることで装填管３６がガイドされ、装填管３６および保持管５の円滑な接続状態が得られる。

＜実施形態４＞
次に、実施形態４を説明する。本実施形態においては、ドリルジャンボ１０が切羽面１に対する発破孔２の穿孔を全自動制御で行うコンピュータジャンボとした場合を例に説明する。具体的には、ドリルジャンボ１０は、制御コンピュータ１０２の記憶部に、切羽面１に対する発破孔２の発破パターン（例えば、削孔長、削孔角度、削孔順序等）に関するデータ、トンネル線形に関する３次元座標データが記憶されており、穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１、ドリフタ３２等を自動制御することで切羽面１に対する発破孔２の穿孔作業を全自動制御（以下、「自動削孔制御」という）で行うことができるようになっている。切羽面に対する削孔作業を発破（削孔）パターンに従って全自動で行うための制御自体については、例えば特開２０１７−１９０６４２号公報、特開２００５−２２０６２７号公報等に記載されている通り公知であり、その詳しい説明を省略する。

本実施形態におけるドリルジャンボ１０は、制御コンピュータ１０２の記憶部に記憶されている発破孔２の発破パターン（例えば、削孔長、削孔角度、削孔順序等）に関するデータ、トンネル線形に関する３次元座標データに基づいて、穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１、ドリフタ３２等をオペレータによる操作を介さずに自動制御することによって切羽面１に各発破孔２を穿孔する。また、ドリルジャンボ１０の制御コンピュータ１０２は、自動削孔制御に際して、穿孔ロッドによる削孔時におけるガイドセル３１の位置および姿勢等から、切羽面１に削孔された実際の発破孔２の削孔位置を算出し、算出した発破孔２の削孔位置を記憶しておく。なお、ガイドセル３１の位置および姿勢は、ガイドセル３１やドリルジャンボ１０の機体に設置された視準用ターゲットをトータルステーション等の測量機器によって視準することで得られた３次元座標データ、穿孔・装薬用ブーム１３やガイドセル３１の各関節に取り付けられた各種センサ（例えば、回転角センサ、変位センサ、近接センサ等）の検出データ等に基づいて取得することができる。また、本実施形態におけるドリルジャンボ１０は、実施形態１で説明した挿入工程の後の接続工程において制御コンピュータ１０２が穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１を自動制御することによって装填管３６に保持管５を自動で接続する自動接続制御
を行う。

ここで、図２６は、実施形態４に係る装薬ユニット３３Ｅを説明する図である。本実施形態において、上述までの実施形態と同様の構成については同一の参照符号を付すことでその詳しい説明を省略する。装薬ユニット３３Ｅは、図２４で説明した装薬ユニット３３
Ｃにおける取付ロッド３４Ａと同一構造である。ここで、図２６に示すように、ガイドセル３１の先端側に保持具３１０が取り付けられており、保持具３１０の上面に設置された受け架台３１１に取付ロッド３４Ａが前後方向に進退動可能に支持されている。受け架台３１１は、例えば、正面視Ｕ字形の受け部に取付ロッド３４Ａを支持していても良い。本実施形態においては、保持具３１０の前方に嵩増し具３１２が取り付けられており、嵩増し具３１２の前方に比較的柔軟なパッド３１３が取り付けられている。パッド３１３は、例えばゴム製であっても良いが他の材料によって形成されていても良い。図２６に示すように、嵩増し具３１２は、パッド３１３の前端面３１３Ａがガイド部３７の前方開口端３７１よりも前方に位置するような長さを有している。なお、装薬ユニット３３Ｅにおいて、装填管３６には識別用部材３８は設けられていない。

自動接続制御においては、オペレータに選択された孔番号に対応する発破孔２の削孔位置へと装薬ユニット３３Ｅが誘導されるように制御コンピュータ１０２が穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１を自動制御（以下、「ブーム等自動誘導制御」という）する。ここで、切羽面１に削孔された発破孔２には保持管５が挿入されており、保持管５の余長部５Ｃが孔口２Ｂから突出しているため、ブーム等自動誘導制御を行う過程でガイド部３７のガイド面３７Ａが保持管５の後端５Ｄに接触し、ガイド面３７Ａによって保持管５の後端５Ｄがガイドされる。

図２７は、実施形態４に係る爆薬装填方法における接続工程を説明する図である。より詳しくは、図２７は、ブーム等自動誘導制御によってガイドセル３１を切羽面１に向かって前送りすることで、発破孔２から突出する保持管５の後端５Ｄをガイド部３７のガイド面３７Ａに沿ってガイドしている状況を示している。その際、本実施形態における取付ロッド３４Ａは可撓性を有する長尺ロッド部材であるため、取付ロッド３４Ａを撓らせながら保持管５と装填管３６（ガイド部３７）の中心位置同士が合致する方向へのガイドが容易となる。このようにして、ガイド部３７の後方開口端３７２までガイドされた保持管５は、装填管３６との中心位置同士が合致し、接続口３６２から装填管３６内に挿入される。

そして、図２８に示すようにガイドセル３１の先端に取り付けられたパッド３１３の前端面３１３Ａが切羽面１（切羽縁部１Ａ）に当接すると、その時点でブーム等自動誘導制御によるガイドセル３１の前送りが停止されると共に、装填管３６に保持管５を自動で接続する自動接続制御が完了する。例えば、ガイドセル３１を駆動する駆動機構の作動油圧を油圧センサによって検知するように構成しておき、制御コンピュータ１０２は、作動油圧が所定の閾値以上になったときに、ガイドセル３１に取り付けられたパッド３１３の切羽面１（切羽縁部１Ａ）に対する当接（衝突）したと判定しても良い。以上のようにして、本実施形態によれば、制御コンピュータ１０２が穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１の自動制御を行うことによって、装填管３６に保持管５を自動で接続することができる。また、本実施形態においては、パッド３１３の前端面３１３Ａがガイド部３７の前方開口端３７１よりも前方に位置付けられているため、自動接続制御時にガイド部３７の前方開口端３７１が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に衝突する手前でパッド３１３の前端面３１３Ａを切羽面１（切羽縁部１Ａ）に衝突させることができる。これにより、自動接続制御時にガイド部３７の前方開口端３７１が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に衝突することを抑制することができる。

なお、本実施形態におけるドリルジャンボ１０は、発破孔２の自動削孔制御を行う際、予め設定された仮想切羽面、各発破孔２の削孔線や孔尻位置等を設定して、各発破孔２を削孔する。従って、自動削孔制御においては、各発破孔２の孔尻２Ａの位置が揃うこととなる。一方で、実際の切羽面１には凹凸があるため、各発破孔２における孔口２Ｂの位置は必ずしも一定とはならず、場所によってバラバラとなる。これに起因して、保持管５が
発破孔２の孔口２Ｂから突出する余長部５Ｃの突出長さＬｐ２（図８を参照）も各発破孔２で一定とはならず、発破孔２毎にまちまちとなる。図２９には、実際の切羽面１における凹凸に起因して保持管５における余長部５Ｃの突出長さＬｐ２が相違する状況を説明する図である。図中上側には保持管５における余長部５Ｃの突出長さＬｐ２が長いケースを示し、図中下側には保持管５における余長部５Ｃの突出長さＬｐ２が短いケースを示している。なお、図２９に示す仮想切羽面の位置は一例であり、仮想切羽面の設定位置は変更することができる。

ここで、本実施形態における自動接続制御においては、ガイドセル３１の先端に取り付けられたパッド３１３が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に当接した時点でガイドセル３１の前送りが停止されるため、保持管５における余長部５Ｃの突出長さＬｐ２が長いケースと短いケースとでは、装填管３６内に保持管５が挿入される挿入長さ（呑み込み長さ）が相違することになる。この点に関して、本実施形態においては、保持管５における余長部５Ｃの突出長さＬｐ２がバラついていても、パッド３１３が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に当接する時点で保持管５が装填管３６内に挿入されているように（保持管５の後端５Ｄが装填管３６内に位置しているように）装填管３６の長さ、保持管５の長さ、その他の各種寸法が設定されている。これにより、全ての発破孔２に対する自動接続制御において、装填管３６と保持管５との好適な接続関係が得られる。

なお、上記実施形態４においては、自動接続制御を行う際にガイドセル３１のパッド３１３が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に当接した時点でガイドセル３１の前送りを停止させていたが、発破孔２に挿入されている保持管５の後端Ｄが装填管３６に挿入された時点でガイドセル３１の前送りを自動停止させる制御を行う変形例を採用することもできる。例えば、装填管３に対する保持管５の挿入長さが所定の長さに到達した時点でガイドセル３１の前送りを自動停止させることで、自動接続制御を完了させても良い。なお、このような変形例を採用する場合、ガイド部３７の前方開口端３７１が切羽面１（切羽縁部１Ａ）に衝突する前にガイドセル３１の前送りを自動停止させることができるため、パッド３１３の前端面３１３Ａをガイド部３７の前方開口端３７１よりも前方に位置付けさせる必要が無い。そのため、保持具３１０に嵩増し具３１２を設置せず、パッド３１３の前端面３１３Ａがガイド部３７の前方開口端３７１よりも後方に位置するように保持具３１０の前端に直接パッド３１３を取り付けても良い。なお、上記変形例に係る自動接続制御を行う際には、ガイドセル３１の前送りを行う代わりに、ドリフタ３２（取付ロッド３４Ａ）を前送りすることでガイド部３７のガイド面３７Ａに沿って保持管５の後端５Ｄをガイドしても良い。

＜実施形態５＞
次に、実施形態５について説明する。図３０は、実施形態５に係る装薬ユニット３３Ｆを説明する図である。本実施形態において、上述までの実施形態と同様の構成については同一の参照符号を付すことでその詳しい説明を省略する。図３０に示す装薬ユニット３３Ｆは、装填管３６に識別用部材３８が設けられていない点を除いて、図２５で説明した装薬ユニット３３Ｄと同一構造となっている。そして、ガイドセル３１の先端側に設けられた保持具３１０にフレキシブル管３５が固定支持されている。また、図３０に示すように、保持具３１０の前端には図２６で説明した装薬ユニット３３Ｅと同様、嵩増し具３１２およびパッド３１３が取り付けられており、パッド３１３の前端面３１３Ａはガイド部３７の前方開口端３７１よりも前方に位置している。

上記構成の装薬ユニット３３Ｆにおいても、図２６で説明した装薬ユニット３３Ｅと同様、ドリルジャンボ１０の制御コンピュータ１０２が穿孔・装薬用ブーム１３、ガイドセル３１の自動制御を行うことによって装填管３６に保持管５を自動で接続する自動接続制御への適用が可能である。

なお、実施形態５においても、実施形態４の変形例として説明したように、ガイドセル３１のパッド３１３を切羽面１（切羽縁部１Ａ）に当接させるのではなく、各発破孔２における保持管５の後端Ｄが装填管３６に挿入された時点でガイドセル３１の前送りを自動停止させる制御を行うようにしても良い。勿論、当該変形例を採用する場合には、保持具３１０に嵩増し具３１２を設置せず、パッド３１３の前端面３１３Ａがガイド部３７の前方開口端３７１よりも後方に位置するように保持具３１０の前端に直接パッド３１３を取り付けても良い。

以上、本発明の実施形態および変形例を説明したが、本発明に係る爆薬装填システムおよび爆薬装填方法はこれらに限られず、可能な限りこれらを組み合わせることができる。

１・・・切羽面
２・・・発破孔
３・・・爆薬装填装置
４・・・爆薬供給装置
５・・・親ダイ保持管
１０・・・ドリルジャンボ
１３・・・穿孔・装薬用ブーム
３１・・・ガイドセル
３２・・・ドリフタ
３３・・・装薬ユニット
３４・・・取付ロッド
３５・・・フレキシブル管
３６・・・装填管
３７・・・ガイド部

Claims (9)

1. 切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填システムであって、
   前端側に起爆用爆薬を装着され、後端側が前記発破孔から外部に突出するように当該発破孔に挿入される保持管と、
   施工機械のブームに保持された装薬ユニットと、
   前記装薬ユニットに、発破時の爆破力を増大させるための追加用爆薬を供給する爆薬供給装置と、
   を備え、
   前記装薬ユニットは、
   内部に追加用爆薬の移送路が形成されると共に前端部に前記保持管を接続するための接続口が開口形成された筒状の装填管と、
   前記装填管に設けられると共に、前記発破孔に挿入された状態の前記保持管の後端を前記接続口に向けてガイドするガイド面を有するガイド部と、
   を有する、
   爆薬装填システム。
2. 前記装薬ユニットは、前記装填管の軸方向において少なくとも前記接続口よりも後方側に位置する領域に形成され或いは前記装填管の後段に接続された、可撓性を有するフレキシブル部を、更に有する、請求項１に記載の爆薬装填システム。
3. 前記装填管は、前記施工機械のブームに取り付けられたロッド部材に保持されている、請求項２に記載の爆薬装填システム。
4. 前記フレキシブル部は、可撓性を有する前記ロッド部材によって構成され、或いは、前記ロッド部材と前記装填管との間に介在すると共に可撓性を有するフレキシブル部材によって形成されている、請求項３に記載の爆薬装填システム。
5. 前記ガイド面は、前記接続口から当該接続口の前方に向かってテーパ状に拡径している、請求項１から４の何れか一項に記載の爆薬装填システム。
6. 前記装填管は円筒形状を有し、前記ガイド部は前記装填管と同軸に設けられている、請求項１から５の何れか一項に記載の爆薬装填システム。
7. 前記装填管における前記接続口の内径が前記保持管の外径と等しいか、当該保持管の外径よりも大きい、請求項１から６の何れか一項に記載の爆薬装填システム。
8. 前記保持管は、前記発破孔内への追加用爆薬の装填時に、前記保持管の内側から発破孔内に追加用爆薬および残留空気を導く開口部を有している、請求項１から７の何れか一項に記載の爆薬装填システム。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載の爆薬装填システムを用いて切羽面に穿孔された発破孔に追加用爆薬を装填する爆薬装填方法であって、
   前端側に起爆用爆薬を装着した前記保持管を、当該保持管の後端側が前記発破孔から外部に突出するように当該発破孔に挿入する挿入工程と、
   前記装薬ユニットを前記保持管の後端に向かって接近させ、前記ガイド部における前記ガイド面によって前記保持管の後端を前記接続口にガイドすることで前記装填管に前記保持管を接続する接続工程と、
   前記接続工程の後、前記爆薬供給装置から前記装薬ユニットに追加用爆薬を供給し、前記装填管および前記保持管を通じて追加用爆薬を前記発破孔内に装填する充填工程と、
   を含む、爆薬装填方法。

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