JP2024005873A - 爆薬装填装置及び爆薬装填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置において、親ダイを装着した状態で当該親ダイを発破孔に装填するための装填ロッドをより精度良く制御するための技術を提供する。【解決手段】施工重機における爆薬装填用ブームのガイドシェルに搭載され、切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置であって、先端側に起爆用爆薬を装着可能であって、起爆用爆薬を発破孔に装填する装填ロッドと、装填ロッドをガイドシェルの前後方向に沿って進退動させる装填ロッド送り機構と、装填ロッドをガイドシェルの横方向および上下方向に沿って駆動する装填ロッド位置合わせ機構と、装填ロッドの前方に配置されると共に複数の起爆用爆薬を収容する収容ユニットと、ガイドシェルの横方向に沿って収容ユニットを駆動する収容ユニット駆動機構と、を有する起爆用爆薬供給装置と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、発破工法によって施工されるトンネルにおいて、切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する技術に関する。

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場合、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。

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起爆用爆薬（以下、「親ダイ」（親ダイナマイト）と呼ぶ場合がある）と、発破時の爆破力を増大させるための追加用爆薬（以下、「増しダイ」（増しダイナマイト）と呼ぶ場合がある）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１～４等を参照）。この種の爆薬装填技術は、機械装填（遠隔装填）等とも呼ばれている。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パイプによって装薬孔内に装填する。

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

しかしながら、従来の爆薬装填装置は、親ダイを装着した状態で当該親ダイを発破孔に装填するための装填ロッドをより精度良く制御することについて改善の余地があり、施工性が決して優れたものとは言えなかった。

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、トンネルの発破工法に適用され、切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置において、親ダイを装着した状態で当該親ダイを発破孔に装填するための装填ロッドをより精度良く制御するための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、施工重機における爆薬装填用ブームのガイドシェルに搭載され、トンネルの切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置であって、先端側に起爆用爆薬を装着可能であって、起爆用爆薬を発破孔に装填するための装填ロッドと、前記装填ロッドを前記ガイドシェルの前後方向に沿って進退動させる装填ロッド送り機構と、前記装填ロッドを、前記
ガイドシェルの横方向および上下方向に沿って駆動する装填ロッド位置合わせ機構と、前記装填ロッドの前方に配置されると共に複数の起爆用爆薬を収容する収容ユニットと、前記ガイドシェルの横方向に沿って前記収容ユニットを駆動する収容ユニット駆動機構と、を有する起爆用爆薬供給装置と、を備える。

また、前記収容ユニットは、起爆秒時が異なる起爆用爆薬を相互に仕分けして収容可能な複数の仕分け収容部を有していてもよい。

また、前記装填ロッド位置合わせ機構は、前記ガイドシェルの前後方向に間隔をおいて配置された第１駆動部および第２駆動部を有し、前記第１駆動部および第２駆動部の各々が、前記装填ロッドを挿通させた状態で軸受けするロッドホルダと、前記ロッドホルダを前記ガイドシェルの横方向に沿って駆動させる横スライド機構と、前記ロッドホルダを前記ガイドシェルの上下方向に沿って駆動させる昇降駆動機構と、を有していてもよい。

また、本発明は、施工重機における爆薬装填用ブームのガイドシェルに搭載され、トンネルの切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置を用いた爆薬装填方法として特定することができる。爆薬装填方法は、前記収容ユニット駆動機構及び前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記収容ユニットに収容されている複数の起爆用爆薬のうち、前記発破孔に装填する対象となる起爆用爆薬の後方位置に前記装填ロッドの先端側を位置合わせするピックアップ時位置合わせ工程と、前記装填ロッド送り機構及び前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記装填ロッドの先端側に前記起爆用爆薬を装着するピックアップ工程と、前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記装填ロッドの先端に装着した前記起爆用爆薬の先端部を前記発破孔に位置合わせする起爆用爆薬位置合わせ工程と、前記装填ロッド送り機構によって前記装填ロッドを前送りすることによって、前記起爆用爆薬を前記発破孔に挿入する起爆用爆薬挿入工程と、を含むことができる。

本発明によれば、トンネルの発破工法に適用され、切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置において、親ダイを装着した状態で当該親ダイを発破孔に装填するための装填ロッドをより精度良く制御するための技術を提供できる。

図１は、実施形態１に係る爆薬装填システムの全体構成を説明する図である。 図２は、切羽面に形成された複数の発破孔の配置例を示す正面図である。 図３は、爆薬装填システムを用いて切羽面の発破孔に爆薬を装填した後の状況を説明する図である。 図４は、親ダイ装着体の側面図である。 図５は、親ダイ装着体の分解図である。 図６は、ガイドシェルに搭載された爆薬装填装置の概略側面図である。 図７は、装填ロッド１８の前端側に取り付けられた保持用治具を説明する斜視図である。 図８は、ガイドシェルにおける前部側の概略側面図である。 図９は、ガイドシェルにおける前部側の概略上面図である。 図１０は、ガイドシェルにおける前部側の概略斜視図である。 図１１は、起爆用爆薬供給装置の取付ブラケットに収容ユニットを取り付ける前の状態を説明する斜視図である。 図１２は、収容ユニットの概略構成を説明するための斜視図である。 図１３は、収容ユニットの概略構成を説明するための斜視図である。 図１４は、収容ユニットを背面側から眺めた部分斜視図である。 図１５は、収容ユニットの部分背面図である。 図１６は、追加用爆薬供給装置を説明する図である。 図１７は、操縦席に装備された各種機器を例示する図である。 図１８は、ピックアップ時位置合わせ工程が完了した状態を示す図である。 図１９は、ピックアップ工程が完了した状態を説明する図である。 図２０は、起爆用爆薬挿入工程、起爆用爆薬離脱工程、追加用爆薬装填工程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。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る爆薬装填システムＳの全体構成を説明する図である。爆薬装填システムＳは、トンネルＴＮの切羽面（岩盤）２を爆薬によって発破する発破工法に適用され、切羽面２に穿孔された複数の発破用の発破孔（装薬孔）３に爆薬を装填するためのシステムである。トンネルＴＮは、切羽面２に穿孔された各発破孔３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２を掘削する発破工法によって構築される。切羽面２の発破孔３は、例えば、ドリルジャンボ等といった施工用重機の穿孔装置によって、所定の穿孔深さで切羽面２に穿孔することができる。

本実施形態において、爆薬装填システムＳは爆薬装填装置１、追加用爆薬供給装置８３、制御装置１５等を含んで構成される。

図１において、符号１０は装薬用重機１０である。装薬用重機１０は、爆薬装填装置１を用いて発破孔３に爆薬を装填するための施工重機であり、爆薬装填装置１を搭載している。装薬用重機１０は、自走するための台車１１、台車１１の前方側に設けられた爆薬装填用ブーム１３、操縦席１４、駆動用パワーユニット（図示省略）等を備えている。図１に示す例では、制御装置１５が、装薬用重機１０における操縦席１４に設けられているが、タブレット端末等であってもよい。

爆薬装填用ブーム１３は、台車１１の前端側に旋回可能に連結されたブーム本体１６と、ブーム本体１６の先端側に連結されたガイドシェル１７を有する。ブーム本体１６は、適宜の駆動機構によって伸縮動作、傾動動作、揺動動作、回動動作等が自在である。また、ブーム本体１６には、ガイドシェル１７を駆動する駆動機構（図示省略）が設けられており、この駆動機構によってガイドシェル１７の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自在となっている。本実施形態において、装薬用重機１０に複数の爆薬装填用ブーム１３が搭載されているが、搭載される爆薬装填用ブーム１３の数は特に限定されない。また、装薬用重機１０は、切羽面２の発破孔３に爆薬を装填する専用の重機であってもよい。また、装薬用重機１０は、切羽面２に発破孔３を穿孔するための穿孔装置を有するドリルジャンボに、爆薬装填装置１を搭載した重機であってもよい。

図２は、切羽面２に形成された複数の発破孔３の配置例を示す正面図である。ここでは、切羽面２の掘削に段発発破工法を用いる例を説明する。段発発破工法は、切羽面２に複数の発破対象領域を設定し、複数設定された発破対象領域毎に爆薬を起爆する雷管の起爆タイミングに時間差を設けて発破を行う工法である。

図２に示す符号＃１～＃１０は、複数の発破孔３が属する（発破孔３に対応する）段数を示している。本実施形態においては、切羽面２に複数の発破対象領域を設定し、それぞれの発破対象領域に対応する段数を割り当てている（設置している）。図２に示す例では、切羽面２に１０種類の発破対象領域が設定されており、発破対象領域毎に第１段＃１～第１０段＃１０がそれぞれ割り当てられている。なお、図２においては、切羽面２における各段＃１～＃１０の分布が理解しやすいように、同じ段数に属する発破孔３同士が近接している場合には、それらの発破孔群を破線で連結して表している。但し、図２に示す発破孔３の配置パターンや、段数、および各段に属する発破孔３の数などについては特に限定されない。

図３は、爆薬装填システムＳを用いて切羽面２の発破孔３に爆薬を装填した後の状況を説明する図である。図３においては、発破孔３の穿孔方向（軸方向）に沿った縦断面を示している。

図３において、符号３Ａは発破孔３の最奥部（孔奥）、符号３Ｂは発破孔３の孔口である。また、符号５は、内部に起爆用爆薬である親ダイ（親ダイナマイト）４を装着した親ダイ装着体である。符号６は、発破時の爆破力を増大させるための追加用爆薬である増しダイ（増しダイナマイト）である。増しダイ６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６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。

図４は、親ダイ装着体５の側面図である。図５は、親ダイ装着体５の分解図である。親ダイ装着体５は、親ダイ４と、内部に親ダイ４を保持する保持部材５１と、保持部材５１の前端５１Ａ側に接続して取り付けられたガイド部５２を有する。図４および図５等において、保持部材５１は、円筒状（管状）の中空部材として構成されている。但し、保持部材５１は他の形状を有していてもよい。例えば、保持部材５１は、長手方向にスリットが形成された横断面Ｃ形状を有する部材であってもよい。本実施形態において、保持部材５１の内部には親ダイ４が収容されている。

また、親ダイ装着体５の保持部材５１およびガイド部５２は、静電気の帯電対策を考慮して紙製としている。但し、親ダイ装着体５における保持部材５１およびガイド部５２は紙製に限られず、種々の材料を使用することができる。また、一例として、ガイド部５２は、円錐形状を有しており、保持部材５１と同軸に当該保持部材５１の前端５１Ａに取り付けられている。なお、符号５Ａは、親ダイ装着体５（ガイド部５２）の先端部である。親ダイ装着体５の先端部５Ａは、ガイド部５２の先端側頂点によって形成されている。また、符号５Ｂは、親ダイ装着体５の後端部であり、保持部材５１の後端によって形成されている。上記のように構成される親ダイ装着体５は、保持部材５１の外径が発破孔３の直径よりも小さな寸法に設定されており、図３に示すように親ダイ装着体５を発破孔３の内部に装填可能となっている。

親ダイ４は、例えば、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）として形成されている。親ダイ４は、雷管４１を有し、この雷管４１に脚線４２が結線されている。本実施形態では、一例として爆薬装填装置１を段発発破工法に適用する場合を説明するため、雷管４１として段発雷管が採用されている。雷管４１には、静電気対策として、例えば導火管付き雷管（非電気式雷管）を採用することができる。但し、雷管４１は、電気雷管であってもよい。なお、雷管４１を電気雷管とする場合には、静電気対策として親ダイ装着体５における保持部材５１およびガイド部５２を紙製にすることが好ましい。雷管４１は、ケース内部に収容された点火
薬と起爆薬との間に延時薬が介在しており、脚線４２（導火管）を通じて作動用の衝撃波（電気雷管の場合に作動電流）が供給された後、一定時間遅延してから起爆に至るように起爆秒時（基準秒時）が種類ごとに設定されている。雷管４１は、例えば起爆秒時が１０分の数秒刻みの秒時間隔に設定されていてもよい。なお、雷管４１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の場合には、雷管４１に脚線４２を結線する必要が無い。

親ダイ装着体５は、例えばガイド部５２に脚線４２を外部に引き出す穴が設けられており、当該引き出し穴から脚線４２が外部に引き出されている。また、保持部材５１の長さは、親ダイ４の長さよりも長く、図５に示すように保持部材５１の前端５１Ａ側に装着されている。そのため、保持部材５１の後端５１Ｂ側には、その内部に中空部５３が形成されている。つまり、親ダイ装着体５は、保持部材５１の後端内側に中空部５３が残存するように親ダイ４を装着している。図４および図５に示す符号４３は、脚線４２を束ねる結束材である。結束材４３は、脚線４２の途中部で当該脚線４２を環状且つ個別に結束することで前記脚線４２の途中部に輪状の輪状部４２Ａが形成されている。また、結束材４３は例えば紙製であり、小さな外力によって容易に破断可能な易破断材料で形成されているため、小さな外力で簡単に脚線４２の結束を解くことができるように構成されている。なお、図３に示すように、親ダイ装着体５に装着された親ダイ４および増しダイ６が切羽面２の発破孔３に装填された後の状態では、結束材４３が破れて脚線４２の結束が解かれた状態となっている。また、図３に示すように、発破孔３に対する親ダイ装着体５の装填が完了した状態においては、発破孔３の最奥部３Ａに親ダイ装着体５の先端部５Ａが位置付けられている。

次に、爆薬装填システムＳの爆薬装填装置１について詳しく説明する。爆薬装填装置１は、主として、装填ロッド１８、装填ロッド１８の位置合わせを行う装填ロッド位置合わせ機構６０、親ダイ装着体５を供給する起爆用爆薬供給装置７０、装填ロッド１８を送り出す装填ロッド送り機構８０等を有し、これらがガイドシェル１７に搭載されている。

図６は、ガイドシェル１７に搭載された爆薬装填装置１の概略側面図である。ガイドシェル１７は、例えば概略Σ形の横断面を有する長尺なガイド部材である。ガイドシェル１７の側面には、長尺方向（Ｘ軸方向）に沿ってレールが形成されている。以下、ガイドシェル１７の長尺方向（Ｘ軸方向）を、ガイドシェル１７の前後方向として説明する。

図６に示すように、ガイドシェル１７の前部には起爆用爆薬供給装置７０が設けられている。また、ガイドシェル１７の後部には、装填ロッド１８を保持すると共に当該装填ロッド１８をガイドシェル１７の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って駆動するための装填ロッド送り機構８０が設けられている。

装填ロッド１８は、一方向に延びる長尺状の中空パイプであり、内部に中空路１８Ａが形成されている。装填ロッド１８は、適度な剛性および可撓性を有するパイプであり、例えば樹脂製であってもよい。図７は、装填ロッド１８の前端側に取り付けられた保持用治具１９を説明する斜視図である。爆薬装填装置１を用いて発破孔３に爆薬を装填する際、装填ロッド１８の前端部１８１側を親ダイ装着体５の後端部５Ｂ側から中空部５３に挿入することで、装填ロッド１８の保持用治具１９が親ダイ装着体５を保持する。発破孔３への爆薬装填時において、装填ロッド１８は、保持用治具１９に装着した親ダイ装着体５を発破孔３に挿入する。

保持用治具１９は、装填ロッド１８の外径と概ね等しい内径を有するスリーブ部材であり、前端側から後端側にかけてテーパー部１９１、装着部１９２、鍔部１９３が配置され
ている。装着部１９２は円筒形状を有し、親ダイ装着体５における保持部材５１の内径よりも僅かに小さな外径を有している。テーパー部１９１は、外径が後端側から前端側に向かって徐々に小さくなっており、後端部の外径は装着部１９２の外径と等しい。鍔部１９３は、外径が装着部１９２よりも一回り大きな円筒鍔形状を有しており、装着部１９２との境界位置に形成される段差がストッパー壁１９３Ａとして機能する。鍔部１９３の外径は保持部材５１の内径よりも大きい。そのため、装填ロッド１８の前端部１８１側を親ダイ装着体５の中空部５３に挿入する際、保持用治具１９のストッパー壁１９３Ａが親ダイ装着体５の後端部５Ｂに当接した時点で、それ以上深い位置まで親ダイ装着体５が装填ロッド１８に挿入されることが規制されるようになっている。保持用治具１９における鍔部１９３の外径は、保持部材５１の外径より小さくていもよい。また、保持用治具１９の鍔部１９３には、保持用治具１９を装填ロッド１８に固定するビスを取り付けるビス孔が形成されている。但し、保持用治具１９は他の手法によって装填ロッド１８に取り付けられていてもよい。

上記のように構成される装填ロッド１８は、その後部位置において、装填ロッド送り機構８０によってクランプされている。装填ロッド送り機構８０は、ガイドシェル１７の前後方向に延びるレールに沿って進退可能な本体部８０１と、当該本体部８０１の上部に設けられた一対のクランプ部８０２，８０３を有する。各クランプ部８０２，８０３は、本体部８０１の前部側と後部側に間隔をおいて設けられており、本実施形態では装填ロッド１８を２点で固定している。装填ロッド１８は、ガイドシェル１７の前後方向（Ｘ軸方向）と概ね平行な姿勢となるように一対のクランプ部８０２，８０３に把持されている。

装填ロッド送り機構８０は、例えば、図示しない駆動機構の作動によってガイドシェル１７の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って進退動することが可能になっている。装填ロッド送り機構８０の駆動方式は特に限定されず、例えば電動式アクチュエータであってもよいし、油圧式アクチュエータであってもよい。なお、ガイドシェル１７には、前後方向（Ｘ軸方向）に沿った装填ロッド１８の進退動を阻害せず、且つ、長尺な装填ロッド１８が過度に撓ることを抑制するための支持部材が設けられていてもよい。また、図６に示す符号７は、装填ロッド送り機構８０によって装填ロッド１８を前送りする際の抵抗力を検出可能な荷重測定器である。荷重測定器７としては、例えば、市販されている中空ロードセルであってもよく、ロードセルを装填ロッド１８に取り付けることによって前送り時における抵抗力を測定してもよい。また、図６に示す符号８は、ガイドシェル１７に設けられた変位センサであり、ガイドシェル１７のレールに沿って前後駆動する本体部８０１の変位量を測定する。変位センサ８は、例えば市販されているワイヤ式変位センサであってもよい。ワイヤ式変位センサは、ワイヤを本体部８０１に固定し、本体部８０１の前後方向に沿った進退動に伴って引き出されたワイヤの長さから、本体部８０１の変位量を測定することができる。なお、装填ロッド１８は、本体部８０１に対して固定されているため、本体部８０１の変位量を装填ロッド１８の変位量として扱うことができる。

装填ロッド１８の後端には、ホースジョイントを介して圧送ホース８２が連結されている。圧送ホース８２は、柔軟性を有する中空状の長尺なホース部材である。詳細については後述するが、装填ロッド１８は、圧送ホース８２を介して増しダイ６（追加用爆薬）やエアが圧送供給されるようになっている。圧送ホース８２の素材は特に限定されず、例えばゴムホースであってもよい。

次に、爆薬装填装置１の起爆用爆薬供給装置７０と装填ロッド位置合わせ機構６０について説明する。図８は、ガイドシェル１７における前部側の概略側面図である。図９は、ガイドシェル１７における前部側の概略上面図である。図１０は、ガイドシェル１７における前部側の概略斜視図である。

爆薬装填装置１の装填ロッド位置合わせ機構６０は、起爆用爆薬供給装置７０の後段に配置されており、装填ロッド１８の位置をガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）や上下方向（Ｚ軸方向）へスライド移動させたり、Ｙ軸を中心として装填ロッド１８の姿勢をピッチングさせることが可能な機構である。なお、装填ロッド１８の姿勢をピッチングさせることによって、装填ロッド１８の仰角や俯角を調整することができる。なお、装填ロッド位置合わせ機構６０の各ロッドホルダ６３は、Ｙ軸を回動軸として回動自在となっている。

装填ロッド位置合わせ機構６０は、実質的に同一構造を有する第１駆動部６１および第２駆動部６２を含む。第１駆動部６１および第２駆動部６２は、ガイドシェル１７の前後方向（Ｘ方向）に間隔をおいて配置されており、第１駆動部６１が第２駆動部６２の前方に設けられている。

第１駆動部６１および第２駆動部６２はそれぞれ、装填ロッド１８を挿通させた状態で軸受け可能なロッドホルダ６３、ロッドホルダ６３をガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）に沿って往復スライド駆動が可能な横スライド駆動機構６４、横スライド駆動機構６４を支持するベース板６６、横スライド駆動機構６４を支持するベース板６６をガイドシェル１７の上下方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降駆動が可能な昇降駆動機構６５を有している。横スライド駆動機構６４は、例えばサーボモータ、Ｙ軸方向に延びるリニアガイド等を含む電動式アクチュエータによって構成することができる。昇降駆動機構６５は、例えばサーボモータ、Ｚ軸方向に延びる複数のリニアシリンダ等を含む電動式アクチュエータによって構成することができる。但し、横スライド駆動機構６４および昇降駆動機構６５の構成は上記構成例に限定されない。また、ロッドホルダ６３は、装填ロッド１８をクランプせずに、滑り軸受として構成されている。

次に、起爆用爆薬供給装置７０について説明する。起爆用爆薬供給装置７０は、複数の親ダイ装着体５を収容する収容ユニット１００、収容ユニット１００をガイドシェル１７に取り付けるための取付ブラケット７１、収容ユニット１００をガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）に沿って往復スライド駆動する収容ユニット駆動機構７２、受台７３、ストッパー７４等を備えている。

図１１は、起爆用爆薬供給装置７０の取付ブラケット７１に収容ユニット１００を取り付ける前の状態を説明する斜視図である。起爆用爆薬供給装置７０の取付ブラケット７１は、ガイドシェル１７の前端側に取り付けられている。取付ブラケット７１は、ＸＹ平面に沿って延在するベースフレーム部７１１と、ＹＺ平面に沿って延在する背面フレーム部７１２を含む。

起爆用爆薬供給装置７０の受台７３は、収容ユニット１００を保持するための架台である。受台７３は、概略Ｌ形を有し、ＸＹ平面に沿って延在するように設置されるベースフレーム部７３１と、ＹＺ平面に沿って延在するように設置される背面フレーム部７３２を含む。取付ブラケット７１のベースフレーム部７１１には、受台７３のベースフレーム部７３１を支持するガイドブロック７５が設けられている。ガイドブロック７５は、例えばベースフレーム部７１１に設けられたレールに沿って往復動自在なリニアガイドであり、受台７３のベースフレーム部７３１を、ガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）に沿って往復スライド自在に支持している。

また、取付ブラケット７１の背面フレーム部７１２には、収容ユニット駆動機構７２が設けられている。本実施形態において、収容ユニット駆動機構７２として、例えばサーボモータ、リニアガイド等を含む電動式アクチュエータを採用しているが、これには限定されない。収容ユニット駆動機構７２のリニアガイドは、受台７３の背面フレーム部７３２
をスライド自在に保持している。収容ユニット駆動機構７２が作動することによって、ガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）に沿って受台７３が往復スライド駆動される。

また、本実施形態においては、取付ブラケット７１におけるベースフレーム部７１１の先端側にパッド１７Ａが取り付けられている。パッド１７Ａは、爆薬装填装置１を用いて切羽面２の発破孔３に爆薬を自動装填する際、切羽面２に押し付けられるパッド部材である。パッド１７Ａは例えば硬質ゴム製であり、切羽面２にパッド１７Ａをあてがうことで、ガイドシェル１７の先端の動きを拘束することができる。

図１２および図１３は、収容ユニット１００の概略構成を説明するための斜視図である。図１２は、収容ユニット１００を正面側から眺めた状態を示す。図１３は、収容ユニット１００を背面側から眺めた状態を示す。

収容ユニット１００は、背面プレート１０１、一対の側面プレート１０２、底面プレート１０３、正面プレート１０４等を有し、内部に複数の親ダイ装着体５を収容可能な箱型収容ケースである。なお、収容ユニット１００の内部構造の理解をし易くするため、一方の側面プレート１０２、背面プレート１０１および正面プレート１０４の一部の図示を省略している。収容ユニット１００は、例えばプラスチック樹脂によって形成されている。

図８および図１０等に示すように、起爆用爆薬供給装置７０における受台７３の適所には、ワンタッチ着脱式の取付金具７６が設けられている。収容ユニット１００を受台７３に取り付ける際には、取付金具７６を介して収容ユニット１００の側面プレート１０２を受台７３に固定することができる。

収容ユニット１００は、上面が開放面として形成されている。また、収容ユニット１００の内部は、仕切り板１１０によって複数の仕分け収容部１５０に区画されている。本実施形態においては、９枚の仕切り板１１０が収容ユニット１００の幅方向（ガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向））に間隔をおいて配置されており、収容ユニット１００の内部が第１仕分け収容部１５０（＃１）～第１０仕分け収容部１５０（＃１０）に区画されている。図１４は、収容ユニット１００を背面側から眺めた部分斜視図である。

各仕切り板１１０は、側面プレート１０２と平行に配置され、且つ、正面プレート１０４から背面プレート１０１に至るまで延在している。また、各仕切り板１１０は、収容ユニット１００の幅方向に一定間隔ごとに配置されている。その結果、各仕分け収容部１５０の幅寸法は互いに等しい寸法となっている。なお、収容ユニット１００は、各仕切り板１１０がガイドシェル１７の前後方向（Ｘ軸方向）と平行となるようにガイドシェル１７に装着される。従って、収容ユニット１００がガイドシェル１７に装着された状態においては、各仕分け収容部１５０がガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）に沿って並んで配列されることになる。

本実施形態において、収容ユニット１００の複数の仕分け収容部１５０（＃１～＃１０）には、雷管４１における起爆秒時が異なる親ダイ４を装着した親ダイ装着体５を相互に仕分けして収容することができるように構成されている。そして、各々の仕分け収容部１５０には、起爆秒時が同一の複数の起爆用爆薬が収容可能となっている。段発発破工法は、図２で説明したように、切羽面２に設定された発破対象領域毎に第１段＃１～第１０段＃１０がそれぞれ割り当てられている。ここで、第１段＃１～第１０段＃１０に属する（対応付けられた）発破孔３を第１段発破孔３（＃１）～第１０段発破孔３（＃１０）と定義すると、第１段発破孔３（＃１）～第１０段発破孔３（＃１０）には、これらの段数＃１～＃１０に対応する起爆秒時を有する親ダイ４を装着した第１親ダイ装着体５（＃１）～第１０親ダイ装着体５（＃１０）が装填される。収容ユニット１００は、第１仕分け収
容部１５０（＃１）～第１０仕分け収容部１５０（＃１０）にそれぞれ第１親ダイ装着体５（＃１）～第１０親ダイ装着体５（＃１０）を仕分けして収容することができる。

各仕分け収容部１５０にそれぞれ収容可能な親ダイ装着体５の本数は特に限定されないが、本実施形態においては各仕分け収容部１５０に収容可能な親ダイ装着体５の最大本数は５本となっている。勿論、切羽面２に設定された各段に属する発破孔群の数に応じて各仕分け収容部１５０にそれぞれ親ダイ装着体５を収容可能な容量を増減させてもよい。なお、各仕分け収容部１５０における親ダイ装着体５は、後端部５Ｂ側が背面プレート１０１側に位置付けられた状態で収容される。また、収容ユニット１００の前後長さ（正面プレート１０４および背面プレート１０１間の寸法）は、親ダイ装着体５の長さに比べて小さな寸法に設定されている。そのため、各仕分け収容部１５０に収容される親ダイ装着体５と正面プレート１０４が干渉しないように、背面プレート１０１に比べて正面プレート１０４の高さが低くなっている。そのため、図１２に示す例では、親ダイ装着体５が正面プレート１０４の上部を跨ぎ、当該正面プレート１０４よりも前方に突出する態様で各仕分け収容部１５０に収容されている。

各仕分け収容部１５０の幅寸法は、親ダイ装着体５における保持部材５１の外径にほぼ対応する寸法（保持部材５１の外径よりも僅かに大きな寸法であってもよい）に設定されている。そのため、各仕分け収容部１５０には、複数の親ダイ装着体５が上下方向に一列に並んで多段配列された状態で収容される。以下では、各仕分け収容部１５０に収容されている複数の親ダイ装着体５を、底面プレート１０３に遠い方から最上段（１段目）の親ダイ装着体５、２段目の親ダイ装着体５、・・・、最下段の親ダイ装着体５と呼ぶこととする。

図１２および図１３に示すように、収容ユニット１００の各仕分け収容部１５０には、各仕分け収容部１５０に収容されている親ダイ装着体５を上方に向けて押し上げる押し上げ機構１２０が設置されている。図１２および図１３に示すように、各仕分け収容部１５０の押し上げ機構１２０は、一対のコイルスプリング１２１、一対のコイルスプリング１２１の上端に連結される押し上げプレート１２２等を含んで構成されている。各コイルスプリング１２１は、下端部が底面プレート１０３の上面に設けられたスプリングホルダ１２３に保持され、上端部が押し上げプレート１２２の下面に設けられたスプリングホルダ１２４に保持されている。各仕分け収容部１５０において、押し上げ機構１２０のコイルスプリング１２１は、押し上げプレート１２２を上方に押し上げる方向へ弾発力を常時付与している。なお、本実施形態においては、各仕分け収容部１５０における親ダイ装着体５の収容容量は５本に設定されているため、５本の親ダイ装着体５が仕分け収容部１５０に収容された状態でも押し上げプレート１２２を上方に押し上げることができるように、押し上げ機構１２０のコイルスプリング１２１の弾発力が調整されている。

また、図１２および図１３に示すように、各仕分け収容部１５０には、最下段の親ダイ装着体５を押し上げプレート１２２上に載置した状態で、複数の親ダイ装着体５を上下方向へ積層しつつ多段的に収容できる。なお、符号１２２Ａは、押し上げプレート１２２の後方に形成された後端片である。押し上げプレート１２２の後端片１２２Ａは、背面プレート１０１に形成されたガイド用スリット１０５Ｂに挿入される。

収容ユニット１００の背面プレート１０１には、仕分け収容部１５０毎に対応する背面開口部１０５が形成されている（図１３を参照）。各背面開口部１０５は、背面プレート１０１の上端から下方に向かってスリット状に形成されている。背面開口部１０５は、背面プレート１０１の上端側に形成されるロッド挿入口１０５Ａと、ロッド挿入口１０５Ａから下方に延びると共にロッド挿入口１０５Ａよりも開口幅が狭いガイド用スリット１０５Ｂを含む。

本実施形態においては、装填ロッド１８を親ダイ装着体５の後端部５Ｂ側から中空部５３に挿入することで、親ダイ装着体５を収容ユニット１００から取り出す構成となっている。収容ユニット１００における各ロッド挿入口１０５Ａは、各仕分け収容部１５０の最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５の後端部５Ｂを外部に露出させる開口部として形成されている。また、各ロッド挿入口１０５Ａは、装填ロッド１８の保持用治具１９を仕分け収容部１５０内に進入させることの可能な大きさを有している。

次に、ガイド用スリット１０５Ｂについて説明する。各ガイド用スリット１０５Ｂは、上下方向に延在しており、係止部１０６が形成される上端部を除いて、押し上げプレート１２２の後端片１２２Ａを挿入可能な幅寸法を有している。押し上げプレート１２２は、後端片１２２Ａを受け入れるガイド用スリット１０５Ｂによって、その上下方向の動きがガイドされる。

図１３に示すように、各ガイド用スリット１０５Ｂの上端部には、係止部１０６が形成されている。コイルスプリング１２１の付勢力によって押し上げられる押し上げプレート１２２の後端片１２４が係止部１０６に当接すると、それ以降は、押し上げプレート１２２の上方への移動が規制されるようになる。本実施形態では、各仕分け収容部１５０の最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５の高さがロッド挿入口１０５Ａに対応する高さまで押し上げられた時点で、押し上げプレート１２２の後端片１２４が係止部１０６に係止される。これにより、各仕分け収容部１５０に収容される親ダイ装着体５の数に関わらず、仕分け収容部１５０の最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５を、常にロッド挿入口１０５Ａに対応する高さに位置付けることができる。これにより、装填ロッド１８によって仕分け収容部１５０から親ダイ装着体５をピックアップする際、ロッド挿入口１０５Ａを通じて、最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５を装填ロッド１８の保持用治具１９に装着することができる。

更に、収容ユニット１００は、一対の側面プレート１０２の上端部と、各仕切り板１１０の上端部に、外れ止めストッパー１０７が設けられている。外れ止めストッパー１０７は、一例として、一対の側面プレート１０２および各仕切り板１１０の前後方向に沿ってこれらの上端部に取り付けられた板部材によって形成されている。

図１４および図１５を参照して収容ユニット１００の外れ止めストッパー１０７を説明する。図１４は、収容ユニット１００を背面側から眺めた部分斜視図である。図１５は、収容ユニット１００の部分背面図である。隣接する一対の外れ止めストッパー１０７の間に形成される開口のＹ軸方向における開口幅は、親ダイ装着体５における保持部材５１の外径よりも小さく、且つ、装填ロッド１８の外径よりも大きな寸法に形成されている。そのため、外れ止めストッパー１０７は、最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５が押し上げ機構１２０におけるコイルスプリング１２１の弾発力に起因して各仕分け収容部１５０から上方に抜け出すことを、仕分け収容部１５０の上部開口を部分的に塞ぐことによって抑制している。なお、外れ止めストッパー１０７は、収容ユニット１００（各仕分け収容部１５０）の前後方向のうち、後方側に位置する一部区間（以下、「ストッパー形成区間」という）だけに形成されている。

次に、起爆用爆薬供給装置７０のストッパー７４について説明する。図８～図１０等に示すように、起爆用爆薬供給装置７０はストッパー７４を備えている。ストッパー７４は、収容ユニット１００の前方に配置されるように受台７３に固定される。ストッパー７４は、例えばアルミニウム製であるが、その素材は特に限定されない。ストッパー７４は、収容ユニット１００の前方に立設される前方カバー７４１を有する。前方カバー７４１は、収容ユニット１００の前方から仕分け収容部１５０に収容されている親ダイ装着体５が
抜け落ちることを抑制するためのカバー体である。前方カバー７４１は、更に、複数の傾倒式ストッパー片７４２を有している。各傾倒式ストッパー片７４２は、仕分け収容部１５０に対応する横幅を有する板片であり、バネ蝶番７４３を介して前方カバー７４１の上端部に付設されている。

図９および図１０に示すように、ストッパー７４は、仕分け収容部１５０に対応する数の傾倒式ストッパー片７４２を備え、各仕分け収容部１５０の最上段（１段目）に対応する前面部分を塞いでいる。すなわち、傾倒式ストッパー片７４２は、バネ蝶番７４３の弾発力によって最上段（１段目）に配置されている親ダイ装着体５の正面を塞いだ閉鎖姿勢を呈するときに、当該最上段（１段目）の親ダイ装着体５が前方に抜け出すことを抑制する。一方、最上段（１段目）の親ダイ装着体５を収容ユニット１００から取り出す際には、最上段（１段目）に位置する親ダイ装着体５を保持用治具１９に装着した状態で装填ロッド１８が前送りされる。親ダイ装着体５を内側から傾倒式ストッパー片７４２に押し込むことにより、バネ蝶番７４３の弾発力に抗して傾倒式ストッパー片７４２を前方に向かって傾倒させつつ親ダイ装着体５を収容ユニット１００から取り出すことができる。また、図１０に示す符号７４４は、ストッパー７４における前方カバー７４１に設けられた脚線取り出し用スリットである。脚線取り出し用スリット７４４は、各仕分け収容部１５０に収容されている親ダイ装着体５の脚線４２（導火管）を収容ユニット１００の外部に取り出すための開口部である。図１０に示す例では、各仕分け収容部１５０に対応するように複数の脚線取り出し用スリット７４４が前方カバー７４１に配置されている。具体的には、収容ユニット１００における一対の側面プレート１０２、および各仕切り板１１０の前方位置に脚線取り出し用スリット７４４が設けられている。なお、起爆用爆薬供給装置７０を説明する各図において、収容ユニット１００に収容されている親ダイ装着体５の脚線４２は図示を省略している。

また、図８～図１０等に示す符号９は、切羽面２に穿孔された発破孔３の位置を検出するための検出装置である。検出装置９は、カメラおよび測距センサを備えている。また、検出装置９は、装填ロッド位置合わせ機構６０の第１駆動部６１におけるロッドホルダ６３に取り付けられている。検出装置９のカメラは、起爆用爆薬供給装置７０の前方を撮像するカメラである。また、検出装置９の測距センサは、前方対象物との距離を測定するセンサである。検出装置９のカメラや測距センサは市販されているものを適宜採用することができる。

次に、追加用爆薬供給装置８３について説明する。図１６は、圧送ホース８２を通じて装填ロッド１８に増しダイ６を圧送供給する追加用爆薬供給装置８３を説明する図である。追加用爆薬供給装置８３は、例えば、切羽面２に対して装薬用重機１０の後方側に配置された作業車２００（図１を参照）の荷台等に搭載されている。但し、追加用爆薬供給装置８３は装薬用重機１０に搭載されていてもよいし、他の場所に配置されていてもよい。追加用爆薬供給装置８３は、エアコンプレッサ（空気圧送装置）８４、増しダイ６を貯留するホッパー８５、シュート８６、圧送ホース８２、エア供給ホース８７、合流管８８等を備える。

ホッパー８５は、例えば、貯留する増しダイ６を自動計量して予め設定された量の増しダイ６をシュート８６に送り出すことが可能な移送機構８９を有している。このような移送機構８９として、例えばロータリーバルブ等を採用しても良い。更に、シュート８６の下端には合流管８８が接続され、当該合流管８８には圧送ホース８２が接続されている。また、合流管８８には、エアコンプレッサ８４から延びるエア供給ホース８７が接続されている。そのため、移送機構８９の作動によってホッパー８５からシュート８６に移送された増しダイ６は、合流管８８においてエア供給ホース８７を通じてエアコンプレッサ８４から供給される圧縮空気と合流し、当該圧縮空気と共に増しダイ６が圧送ホース８２を
通じて装填ロッド１８に向けて圧送される。なお、合流管８８には、例えば三方弁などの切り替え弁（図示せず）が付設されている。これにより、圧送ホース８２に対してシュート８６とエア供給ホース８７の双方を連通させた状態と、圧送ホース８２に対してエア供給ホース８７のみを連通させると共にシュート８６を遮断した状態とに切り替えることができる。前者の状態では増しダイ６を圧送ホース８２にエア圧送することができ、後者の状態ではエアだけを圧送ホース８２に圧送することができる。

次に、本実施形態に係る爆薬装填システムＳによって切羽面２の発破孔３に爆薬を装填する手順について説明する。

図１７は、操縦席１４に装備された各種機器を例示する図である。操縦席１４には、モニタ（ディスプレイ装置）２１０、制御装置１５、当該制御装置１５への入力装置（装薬用リモコンスイッチ２３１、操作盤２３２、キーボード２３３、ポンティングデバイス２３４等）が設けられている。装薬用重機１０は、作業員が入力装置の各種機器を用いて、装薬用重機１０における爆薬装填用ブーム１３、ガイドシェル１７、爆薬装填装置１、追加用爆薬供給装置８３等を操作することが可能である。また、爆薬自動装填制御においては、制御装置１５が爆薬装填用ブーム１３、ガイドシェル１７、爆薬装填装置１等を制御することによって自動で切羽面２に穿孔された発破孔３に親ダイ４および増しダイ６を装填することも可能である。制御装置１５は、特に限定されないが、例えば入力部、処理部、出力部などを備えたコンピュータである。制御装置１５の処理部は、各種プログラムを実行するためのプロセッサや、プロセッサの動作に必要な各種プログラムや各種情報を記憶する記憶装置（記憶部）等を含んで構成することができる。

ここでは、まずオペレータによる入力装置を介した操作によって、切羽面２に穿孔された発破孔３に爆薬装填装置１を用いて爆薬を装填する機械装填の手順について説明する。

まず、切羽面２の発破孔３に対する爆薬装填に際しては、図１に示すように、発破孔３が穿孔された切羽面２の近傍に装薬用重機１０が配置される。その際、ガイドシェル１７は、例えば、先端側に配置されたパッド１７Ａを切羽面２に押付けた状態で、軸方向が水平な姿勢となるようにセットされる。また、装薬用重機１０の後方に作業車２００が配置される。

爆薬装填装置１の起動時においては、初期状態に装填ロッド１８がセットされている。装填ロッド１８における初期状態の一態様としては、装填ロッド１８がガイドシェル１７の軸方向（Ｘ軸方向）と平行な姿勢にセットされている。

また、初期状態において、装填ロッド１８の前端部１８１における前後方向（Ｘ方向）の位置が、起爆用爆薬供給装置７０（収容ユニット１００）の背面プレート１０１に対して若干後方側の位置にセットされている。より詳しくは、初期位置において、装填ロッド１８の前端部１８１が、装填ロッド位置合わせ機構６０の第１駆動部６１におけるロッドホルダ６３と、収容ユニット１００における背面プレート１０１との間に位置している。

また、初期状態において、装填ロッド１８は、例えば、ガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）における中央位置を通る位置にセットされている。また、初期状態において、装填ロッド１８は、収容ユニット１００よりも高い初期高さにセットされている。

上述した初期状態から、まず、装填ロッド１８の中心軸を、装填ロッド１８の横方向（Ｙ方向）の位置を、収容ユニット１００の最上段（１段目）に位置する装填対象親ダイ装着体５_TGTの中心軸に合わせる「ピックアップ時位置合わせ工程」を行う。ここで、装填
対象親ダイ装着体５_TGTは、爆薬装填対象となる発破孔３（以下、「装填対象発破孔３_TGT
」という。）の段数に対応する起爆秒時が設定された親ダイ４を装着した親ダイ装着体５である。すなわち、装填対象親ダイ装着体５_TGTは、装填対象発破孔３_TGTに装填すべき対象となる親ダイ４を装着した親ダイ装着体５である。

ピックアップ時位置合わせ工程は、装填ロッド１８の横方向への横スライド移動と上下方向への昇降移動の組み合わせによって実現される。ピックアップ時位置合わせ工程における装填ロッド１８の横スライド移動は、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における横スライド駆動機構６４と収容ユニット駆動機構７２の少なくとも何れかを作動させることで実現され、装填対象親ダイ装着体５_TGTが収容されている仕分け収容
部１５０（以下、「装填対象仕分け収容部１５０_TGT」という。）と対応する位置に装填
ロッド１８の横位置が合わせられる。その際、装填ロッド位置合わせ機構６０を作動させる際には、例えば、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における横スライド駆動機構６４を同期して作動させる。これにより、装填ロッド１８をガイドシェル１７の横方向（Ｙ軸方向）にスライドさせることができる。

ピックアップ時位置合わせ工程における装填ロッド１８の昇降移動は、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における昇降駆動機構６５を作動させることで実現され、装填ロッド１８の高さが装填対象親ダイ装着体５_TGTの芯高さに合わせられる。そ
の際、各駆動部６１，６２における昇降駆動機構６５を同期して作動させることにより、装填ロッド１８をガイドシェル１７の上下方向（Ｚ軸方向）にスライドさせることができる。一例ではあるが、本実施形態では、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における昇降駆動機構６５を最下点位置まで作動させると、装填ロッド１８の中心高さが、装填対象仕分け収容部１５０_TGTの最上段（１段目）に位置する装填対象親ダイ装
着体５_TGTの芯高さに合致するようになっている。このようなピックアップ時位置合わせ
工程により、装填対象親ダイ装着体５_TGTの後方位置に装填ロッド１８の先端側が位置合
わせされ、双方の横位置と高さ位置が合致する。この状態において、装填対象親ダイ装着体５_TGTの中心軸と装填ロッド１８の中心軸は同軸状態に配置される。

図１８は、ピックアップ時位置合わせ工程が完了した状態を示す図である。上段に側面図、下段に上面図を示している。ピックアップ時位置合わせ工程が完了すると、次に、装填対象仕分け収容部１５０_TGTの最上段（１段目）に位置する装填対象親ダイ装着体５_TGTを装填ロッド１８によって装着してピックアップするピックアップ工程が行われる。

ピックアップ工程においては、まず、装填ロッド送り機構８０によって装填ロッド１８を前送りし、装填対象仕分け収容部１５０_TGTの最上段（１段目）に位置する装填対象親
ダイ装着体５_TGTを装填ロッド１８の保持用治具１９に装着すると共に、ストッパー形成
区間を超えるまで保持用治具１９に装着された状態の装填対象親ダイ装着体５_TGTを前方
に送り出す（ピックアップ時前送り工程）。

ピックアップ時前送り工程においては、装填ロッド１８の前端部１８１側が装填対象仕分け収容部１５０_TGTの最上段（１段目）に位置する装填対象親ダイ装着体５_TGTの後端部５Ｂ側から中空部５３へと挿入される。収容ユニット１００のロッド挿入口１０５Ａは、装填ロッド１８の保持用治具１９を仕分け収容部１５０内に進入させることの可能な大きさを有しているため、背面プレート１０１に干渉することなく、装填ロッド１８の保持用治具１９を装填対象親ダイ装着体５_TGTの中空部５３に挿入できる。保持用治具１９のス
トッパー壁１９３Ａに装填対象親ダイ装着体５_TGTの後端部５Ｂにおける縁部が当接する
と、装填ロッド１８（保持用治具１９）への装填対象親ダイ装着体５_TGTの装着が完了す
る（図１４を参照）。

ピックアップ時前送り工程は、装填対象親ダイ装着体５_TGTの後端部５Ｂがストッパー
形成区間を超えるまで継続される。なお、収容ユニット１００において、隣接する一対の外れ止めストッパー１０７同士の開口幅が、保持用治具１９における鍔部１９３の外径よりも小さい場合には、少なくとも保持用治具１９の後端がストッパー形成区間を超える位置まで装填ロッド１８の前送りが継続される。なお、ピックアップ時前送り工程においては、装填対象仕分け収容部１５０_TGTの傾倒式ストッパー片７４２が装填対象親ダイ装着
体５_TGTによって前方に押し込まれることで傾倒するため、装填ロッド１８を円滑に前送
りすることができる。また、本実施形態におけるストッパー７４は、収容ユニット１００の前方に位置する前方カバー７４１を有し、２段目～最下段に位置する親ダイ装着体５の前方を覆っている。そのため、ピックアップ時前送り工程時に、最上段（１段目）に位置する装填対象親ダイ装着体５_TGTを前送りする際に、当該装填対象親ダイ装着体５_TGTとの摩擦などによって２段目以降の親ダイ装着体５が前方にずれてしまうことを抑制できる。

ピックアップ時前送り工程が完了すると、次に、装填ロッド１８を上昇させることによって装填対象仕分け収容部１５０_TGTから装填対象親ダイ装着体５_TGTを取り出す（ピックアップ時上送り工程）。ピックアップ時上送り工程においては、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における昇降駆動機構６５を作動させることで装填ロッド１８を上昇させる。その際、各駆動部６１，６２における昇降駆動機構６５を同期して作動させるとよく、これによって装填ロッド１８を略水平な姿勢で上昇させることができる。また、一例ではあるが、本実施形態のピックアップ時上送り工程においては、初期高さまで装填ロッド１８を上昇させる。なお、ピックアップ時上送り工程を行う際には、装填対象親ダイ装着体５_TGT（保持用治具１９）の後端がストッパー形成区間よりも前方に位置
しているため、装填対象親ダイ装着体５_TGT（保持用治具１９の鍔部１９３）が外れ止め
ストッパー１０７と干渉することなく装填ロッド１８を上昇させることができる。

図１９は、ピックアップ工程が完了した状態を説明する図である。また、ピックアップ時前送り工程によって、装填対象仕分け収容部１５０_TGTから最上段（１段目）の装填対
象親ダイ装着体５_TGTが取り出されると、それまで２段目に位置していた親ダイ装着体５
が押し上げ機構１２０によって最上段（１段目）の位置まで押し上げられようになる。

上記のようにピックアップ工程が完了すると、次に、装填ロッド１８に装着した装填対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが、装填対象発破孔３_TGTに対して対向するように装填ロッド１８を位置合わせする（起爆用爆薬位置合わせ工程）。起爆用爆薬位置合わせ工程は、装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における横スライド駆動機構６４や昇降駆動機構６５を適宜作動させることによって行うことができる。

なお、起爆用爆薬位置合わせ工程においては、検出装置９によって装填対象発破孔３_TGTの位置を検出し、その位置検出結果に基づいて装填対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが装填対象発破孔３_TGTに正対するように装填ロッド１８を位置合わせしてもよい。その
際、検出装置９におけるカメラは、装填対象発破孔３_TGTおよびその周辺の切羽面２を撮
像した画像データを出力する。制御装置１５は、検出装置９のカメラから出力される画像データを受け取り、その画像データを操縦席１４のモニタ２１０に表示させる。

検出装置９の測距センサは、前方対象物との距離を測定する。装填対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが装填対象発破孔３_TGTに正対した状態では、測距センサから装填対象発破孔３_TGTの最奥部３Ａまでの距離が測定結果として出力されることになる。一方、装填
対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが装填対象発破孔３_TGTに正対していない状態では、測距センサから装填対象発破孔３_TGT周辺の切羽面２までの距離が測定結果として出力さ
れる。この場合には、装填対象親ダイ装着体５_TGTの位置が装填対象発破孔３_TGTに合致している場合に比べて、測定された距離が顕著に小さくなる。制御装置１５は、検出装置９の測距センサから出力された測定結果を受けとり、その測定結果を操縦席１４のモニタ２
１０に表示させる。オペレータは、検出装置９（カメラ、測距センサ）による位置検出結果に基づいて横スライド駆動機構６４および昇降駆動機構６５を操作することにより、装填ロッド１８の位置合わせを容易に行うことができる。

また、複合現実（ＭＲ）技術を適用し、検出装置９のカメラによって得られたリアル画像に、仮想オブジェクトを合成した複合現実画像をモニタ２１０に表示するようにしてもよい。複合現実画像に表示する仮想オブジェクトとしては、ガイドシェル１７、爆薬装填装置１等の３Ｄモデルが挙げられる。また、複合現実画像は、更に、現在の装填対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａと装填対象発破孔３_TGTの各位置を表す仮想オブジェクトが表示されるようにしてもよい。

起爆用爆薬位置合わせ工程が完了すると、装填ロッド送り機構８０によって装填ロッド１８を前送りすることで、装填対象親ダイ装着体５_TGTを先端部５Ａ側から装填対象発破
孔３_TGTに挿入する（起爆用爆薬挿入工程）。起爆用爆薬挿入工程においては、例えば、
図２０の（Ａ）に示すように、装填対象発破孔３_TGTの最奥部３Ａまで装填対象親ダイ装
着体５_TGTの先端部５Ａが挿入されるように装填ロッド１８を前送りさせる。その際、装
填ロッド送り機構８０が装填ロッド１８を前送りする際の抵抗力（押込み力）を荷重測定器７によって検出しながら起爆用爆薬挿入工程を行ってもよい。荷重測定器７の測定結果に基づいて対象親ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが装填対象発破孔３_TGTの最奥部３Ａに到達したタイミングを検知することができる。

上記のように起爆用爆薬挿入工程が完了すると、次に、装填対象発破孔３_TGTの最奥部
３Ａに対象親ダイ装着体５_TGTを残した状態で、装填ロッド１８の保持用治具１９から対
象親ダイ装着体５_TGTを離脱させる（起爆用爆薬離脱工程）。起爆用爆薬離脱工程では、
追加用爆薬供給装置８３のエアコンプレッサ８４を作動させることで圧送ホース８２を通じて空気を装填ロッド１８の中空路１８Ａに圧送しつつ、装填ロッド送り機構８０を作動させて装填ロッド１８を所定距離だけ装填対象発破孔３_TGTの内部で後退させる。

図２０の（Ｂ）は、起爆用爆薬離脱工程が完了した状態を説明する図である。起爆用爆薬離脱工程においては、装填ロッド１８の前端部１８１からエア圧送しながら装填ロッド１８を装填対象発破孔３_TGTの内部で後退させることによって、圧送エアの勢いにより、
装填対象発破孔３_TGTの最奥部３Ａに対象親ダイ装着体５_TGTを残した状態で、装填ロッド１８の保持用治具１９から対象親ダイ装着体５_TGTを離脱できる。なお、起爆用爆薬離脱
工程時における装填ロッド１８の後退量は、装填ロッド１８の前端部１８１が装填対象発破孔３_TGTの内部に留まる範囲内で設定される。例えば、親ダイ離脱動作時における装填
ロッド１８の後退量は２０～３０ｃｍ程度であってもよい。

起爆用爆薬離脱工程が完了すると、次に、装填ロッド１８の前端部１８１から装填対象発破孔３_TGTの内部に増しダイ６（追加用爆薬）を供給する（追加用爆薬装填工程）。追
加用爆薬装填工程においては、装填ロッド送り機構８０によって装填ロッド１８を更に後退させながら、追加用爆薬供給装置８３によって増しダイ６を装填ロッド１８の中空路１８Ａに圧送供給する。これにより、増しダイ６が装填ロッド１８の前端部１８１から吐出され、装填対象発破孔３_TGT内に増しダイ６を装填しながら最終的に装填ロッド１８の前
端部１８１を装填対象発破孔３_TGTの孔口３Ｂから引き抜く。図２０（Ｃ）は、追加用爆
薬装填工程が完了した状態を説明する図である。追加用爆薬装填工程が完了すると、装填対象発破孔３_TGTの内部に親ダイ４（親ダイ装着体５）および増しダイ６の装填が完了す
る。このようにして、順次、装填対象発破孔３_TGTに対する爆薬（親ダイ４、増しダイ６
）の装填を行うことができる。

次に、切羽面２に穿孔された発破孔３に爆薬装填装置１を用いて自動で爆薬を装填する
爆薬自動装填制御について説明する。爆薬自動装填制御は、制御装置１５が爆薬装填装置１、追加用爆薬供給装置８３を自動制御することによって行われる。

爆薬自動装填制御に際して、制御装置１５は、各発破孔３の発破孔段数情報を所得し、当該発破孔段数情報を記憶装置等に記憶させておく。この発破孔段数情報は、各発破孔３の孔番号に対応する孔口３Ｂの第一座標Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）と最奥部３Ａの第二座標Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）との三次元座標値を含む発破孔位置情報と、その孔番号に対応する発破孔３の段数とを、孔番号毎に関連付けた情報である。なお、発破孔位置情報は、例えば、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）の岩盤穿孔機で切羽面２に発破孔３を穿孔した際に取得した各発破孔３の孔口３Ｂおよび最奥部３Ａの三次元座標値に基づいて生成してもよい。勿論、本実施形態における装薬用重機１０として、岩盤穿孔機および爆薬装填装置１を兼ね備えたフルオートドリルジャンボを採用し、切羽面２への発破孔３の穿孔作業と爆薬の装填作業を一台の装薬用重機１０によって行うようにしてもよい。

爆薬自動装填制御に際して、オペレータは爆薬を装填する対象となる発破孔３の孔番号を、例えば制御装置１５の入力装置を用いて入力する。制御装置１５が発破孔３の孔番号に関する入力操作を受け付けると、制御装置１５は、入力された発破孔３の孔番号に対応する発破孔段数情報に基づいて爆薬装填用ブーム１３、ガイドシェル１７を自動制御し、装填対象発破孔３_TGTへの装薬に適した位置へ爆薬装填用ブーム１３、ガイドシェル１７
を移動させる。

次に、制御装置１５は、発破孔段数情報に基づいて爆薬装填装置１、追加用爆薬供給装置８３を自動制御し、上述したピックアップ時位置合わせ工程、ピックアップ工程、起爆用爆薬位置合わせ工程、起爆用爆薬挿入工程、起爆用爆薬離脱工程、追加用爆薬装填工程といった一連の動作を自動で実行することにより、装填対象発破孔３_TGTに親ダイ４（親
ダイ装着体５）および増しダイ６を装填する。なお、起爆用爆薬位置合わせ工程においては、制御装置１５は、検出装置９（カメラ、測距センサ）から受け取った測定データに基づいて装填ロッド位置合わせ機構６０の各駆動部６１，６２における横スライド駆動機構６４や昇降駆動機構６５を自動でフィードバック制御してもよい。或いは、制御装置１５は、発破孔段数情報に含まれる発破孔位置情報を参照し、装填対象発破孔３_TGTに対応す
る第一座標Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）および第二座標Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を読み出すことによって、装填対象発破孔３_TGTに対して装填ロッド１８に装着された装填対象親
ダイ装着体５_TGTの先端部５Ａが対向するように装填ロッド１８を位置合わせしてもよい
。

以上のように、爆薬装填装置１および制御装置１５を含む爆薬装填システムＳによれば、トンネルＴＮの切羽面２に穿孔された発破孔３に対して効率的に爆薬を装填することができる。特に、本実施形態における起爆用爆薬供給装置７０によれば、雷管４１の起爆秒時が異なる親ダイ装着体５の種類毎にこれらを収容可能な仕分け収容部１５０を有するため、切羽面２に割り当てられた発破対象領域の段数に応じた爆薬を、発破孔３に効率よく装填することが可能となる。

なお、上記実施形態においては、爆薬装填システムＳを段発発破工法に適用する場合を例に説明したが、これには限られない。例えば、雷管の起爆タイミングに時間差を設けない発破工法に爆薬装填システムＳを適用することも可能である。また、本実施形態における爆薬装填システムＳは、切羽面２に穿孔された発破孔３に対して爆薬（親ダイ４、増しダイ６）を機械装填してもよいし、発破孔３に対して爆薬を全自動で装填してもよい。

１・・・爆薬装填装置
２・・・切羽面
３・・・発破孔
４・・・親ダイ
５・・・親ダイ装着体
６・・・増しダイ
１０・・・装薬用重機
１７・・・ガイドシェル
１８・・・装填ロッド
６０・・・装填ロッド位置合わせ機構
７０・・・起爆用爆薬供給装置
８０・・・装填ロッド送り機構
８３・・・追加用爆薬供給装置
１００・・・収容ユニット

Claims (4)

1. 施工重機における爆薬装填用ブームのガイドシェルに搭載され、トンネルの切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置であって、
   先端側に起爆用爆薬を装着可能であって、起爆用爆薬を発破孔に装填するための装填ロッドと、
   前記装填ロッドを前記ガイドシェルの前後方向に沿って進退動させる装填ロッド送り機構と、
   前記装填ロッドを、前記ガイドシェルの横方向および上下方向に沿って駆動する装填ロッド位置合わせ機構と、
   前記装填ロッドの前方に配置されると共に複数の起爆用爆薬を収容する収容ユニットと、前記ガイドシェルの横方向に沿って前記収容ユニットを駆動する収容ユニット駆動機構と、を有する起爆用爆薬供給装置と、
   を備える、爆薬装填装置。
2. 前記収容ユニットは、起爆秒時が異なる起爆用爆薬を相互に仕分けして収容可能な複数の仕分け収容部を有する、
   請求項１に記載の爆薬装填装置。
3. 前記装填ロッド位置合わせ機構は、前記ガイドシェルの前後方向に間隔をおいて配置された第１駆動部および第２駆動部を有し、
   前記第１駆動部および第２駆動部の各々が、
   前記装填ロッドを挿通させた状態で軸受けするロッドホルダと、
   前記ロッドホルダを前記ガイドシェルの横方向に沿って駆動させる横スライド機構と、
   前記ロッドホルダを前記ガイドシェルの上下方向に沿って駆動させる昇降駆動機構と、
   を有する、
   請求項１又は２に記載の爆薬装填装置。
4. 施工重機における爆薬装填用ブームのガイドシェルに搭載され、トンネルの切羽面に穿孔された発破孔に爆薬を装填する爆薬装填装置を用いた爆薬装填方法であって、
   前記爆薬装填装置は、
   先端側に起爆用爆薬を装着可能であって、起爆用爆薬を発破孔に装填するための装填ロッドと、
   前記装填ロッドを前記ガイドシェルの前後方向に沿って進退動させる装填ロッド送り機構と、
   前記装填ロッドを、前記ガイドシェルの横方向および上下方向に沿って駆動する装填ロッド位置合わせ機構と、
   前記装填ロッドの前方に配置されると共に複数の起爆用爆薬を収容する収容ユニットと、前記ガイドシェルの横方向に沿って前記収容ユニットを駆動する収容ユニット駆動機構と、を有する起爆用爆薬供給装置と、
   を備え、
   前記収容ユニット駆動機構及び前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記収容ユニットに収容されている複数の起爆用爆薬のうち、前記発破孔に装填する対象となる起爆用爆薬の後方位置に前記装填ロッドの先端側を位置合わせするピックアップ時位置合わせ工程と、
   前記装填ロッド送り機構及び前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記装填ロッドの先端側に前記起爆用爆薬を装着するピックアップ工程と、
   前記装填ロッド位置合わせ機構を作動させることによって、前記装填ロッドの先端に
   装着した前記起爆用爆薬の先端部を前記発破孔に位置合わせする起爆用爆薬位置合わせ工程と、
   前記装填ロッド送り機構によって前記装填ロッドを前送りすることによって、前記起爆用爆薬を前記発破孔に挿入する起爆用爆薬挿入工程と、
   を含む、爆薬装填方法。
   

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