JP2024087404A - 遠隔操作トンネル掘削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドリルジャンボを遠隔操作することで、トンネルの坑内で作業する現場作業員の数を削減し現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る。【解決手段】遠隔操作装置１６によって通信回線３４を介してドリルジャンボ１２の台車部１８、ブーム２０、ガイドシェル２２、削孔機２４を遠隔操作すると共に、台車部１８に設けられた撮像部２８で生成された画像情報を通信回線３４を介して遠隔操作装置１６の表示部４２で表示させるようにした。ドリルジャンボ１２の操作員は、ドリルジャンボ１２から離間した箇所で表示部４２によって表示される画像情報を視認しつつ遠隔操作装置１６を操作することでドリルジャンボ１２を遠隔操作できるため、山岳地におけるトンネル２の掘削作業に際して、トンネル２の坑内の掘削現場に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。【選択図】図１

Description

本発明は、山岳地などのトンネル工事を行なう遠隔操作トンネル掘削装置に関する。

従来、山岳地のトンネル工事に際して、岩盤を掘削する工法として発破工法が用いられている。
発破工法では、切羽面に雷管と爆薬を装填するための装薬孔を削孔（穿孔）する必要があり、装薬孔を削孔するためにドリルジャンボが使用されている（特許文献１参照）。
また、ドリルジャンボは、装薬孔を削孔する機能に加えて、切羽面の近傍の周壁面にロックボルト挿通孔を削孔し、ロックボルト挿通孔にロックボルトを打設するロックボルト打設機能や、ロックボルト挿通孔にグラウトを充填するグラウト充填機能などを備えている。
このような装薬孔やロックボルト挿通孔の削孔、ロックボルトの打設、グラウトの充填は、ドリルジャンボの操縦席に着座した操作員が各種の操作レバーや操作ボタンを操作することによって行われている。

特開２０２０－９４４２２号公報

ところで、このような山岳地のトンネル工事に際しては、安全確保や作業環境の向上を図る観点から、トンネルの坑内で作業する現場作業員の数をなるべく削減することが望まれている。
本発明は前記事情に鑑み案出されたもので、本発明の目的は、山岳地のトンネル工事においてドリルジャンボを遠隔操作することによりトンネルの坑内で作業する現場作業員の数を削減し、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利な遠隔操作トンネル掘削装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明の一実施の形態は、自走可能な台車部と、基端部が前記台車部に取り付けられ多関節アクチュエータを用いて伸縮、旋回、起伏するブームと、前記ブームの先端部に支持され旋回、起伏、スライドするガイドシェルと、前記ガイドシェルに搭載された削孔機と、前記台車部に設けられトンネルの切羽面およびその周辺を撮像して画像情報を生成する撮像部と、与えられた操作指令情報に基づいて、前記台車部と前記ブームと前記ガイドシェルと前記削孔機の動作制御を行なう第１制御部と、通信回線を介して受信した前記操作指令情報を前記第１制御部に供給すると共に、前記撮像部で生成された前記画像情報を前記通信回線を介して送信する第１通信部と、を備えるドリルジャンボと、前記通信回線を介して前記第１通信部に接続される第２通信部と、操作員の操作を入力する操作部と、前記操作部の入力に応じて前記操作指令情報を生成し前記第２通信部に供給する第２制御部と、前記第２通信部で受信された前記画像情報を表示する表示部と、を備える遠隔操作装置と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記トンネル坑内に設置され、前記削孔機によって削孔を行なう位置を示す削孔パターンをレーザー光によって前記トンネルに照射表示させるマーキング部を備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記削孔機は発破工法における装薬孔を削孔することを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記削孔機はロックボルトを打設するロックボルト挿通孔を削孔することを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記ロックボルトを前記ロックボルト挿通孔に打設するロックボルト打設装置が前記ガイドシェルに設けられ、前記第１制御部は前記ロックボルト打設装置の動作制御を行なうことを特徴とする。

本発明の一実施の形態によれば、操作員がドリルジャンボから離間した箇所で表示部によって表示される画像情報を視認しつつ遠隔操作装置を操作することでドリルジャンボを遠隔操作できるため、山岳地におけるトンネルの掘削作業に際して、ドリルジャンボに搭乗して操作を行なう操作員が不要となり、トンネルの坑内の掘削現場に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、トンネルの坑内に設置され、削孔機によって削孔を行なう位置を示す削孔パターンをレーザー光によってトンネルに照射表示させるマーキング部を備えているので、遠隔操作装置によって削孔機を遠隔操作して削孔する作業の効率化を図る上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、遠隔操作により削孔機で装薬孔を削孔するため、発破工法によりトンネルの掘削を行なう際に切羽面の近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、遠隔操作により削孔機でロックボルト挿通孔を削孔するため、トンネルの周壁面にロックボルト挿通孔を削孔する際に周壁面の近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、遠隔操作によりロックボルト打設装置でロックボルトをロックボルト挿通孔に打設するため、トンネルの周壁面にロックボルトを打設する際に周壁面の近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。

本実施の形態に係る遠隔操作トンネル掘削装置の構成を示す説明図であり、切羽面に装薬孔を削孔する場合を示す。 本実施の形態に係る遠隔操作トンネル掘削装置の構成を示す説明図であり、コンクリートが吹き付けられたトンネルの周壁面にロックボルト挿通孔を削孔する場合を示す。 ドリルジャンボの構成を示すブロック図である。 遠隔操作装置の構成を示すブロック図である。 レーザーマーキング装置により切羽面に投射表示された削孔パターンの一例を示す正面図である。 ドリルジャンボを用いたトンネルの掘削作業を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１～図４に示すように、本実施の形態に係る遠隔操作トンネル掘削装置１０は、ドリルジャンボ１２と、マーキング部１４と、遠隔操作装置１６とを含んで構成されている。

ドリルジャンボ１２は、トンネル２の坑内において、発破工法における装薬孔の削孔、ロックボルト挿通孔の削孔、ロックボルト挿通孔へのロックボルトの打設、ロックボルト挿通孔へのグラウトの充填などを行なうものであり、遠隔操作装置１６によって遠隔操作されるものである。

図１、図３に示すように、ドリルジャンボ１２は、台車部１８と、ブーム２０と、ガイドシェル２２と、削孔機２４と、ロックボルト打設装置２６、撮像部２８と、第１制御部３０と、第１通信部３２とを含んで構成されている。

図１に示すように、台車部１８は、自走可能に構成されている。
本実施の形態では、台車部１８は、車体１８０２と、車体１８０２に設けられた操舵輪１８０４および駆動輪１８０６を備えている。
車体１８０２は、例えば、鋼製のフレームで構成されている。
操舵輪１８０４は、車体１８０２の前部で車幅方向の両側に設けられ、操舵されることで台車部１８の進行方向を変更させるものである。
駆動輪１８０６は、車体１８０２の後部で車幅方向の両側に設けられ、回転駆動することで台車部１８を前進、後退させるものである。
図３に示すように、車体１８０２には、動力源１８０８、動力伝達部１８１０、操舵アクチュエータ１８１２、ブレーキ１８１４、ブレーキアクチュエータ１８１６が搭載されている。
動力源１８０８は、駆動輪１８０６に回転駆動力を与えるものであり、エンジン、あるいは、バッテリおよびモータで構成されている。
動力伝達部１８１０は、動力源１８０８から供給される回転駆動力の駆動輪１８０６への伝達あるいは伝達の切断を行ない、また、駆動輪１８０６の回転数の調整を行なうものである。
操舵アクチュエータ１８１２は、操舵輪１８０４の操舵角を変更させるものである。
ブレーキ１８１４は、操舵輪１８０４および駆動輪１８０６の制動を行なうものである。
ブレーキアクチュエータ１８１６は、ブレーキ１８１４の駆動を行なうものである。
なお、本実施の形態では、台車部１８が操舵輪１８０４と駆動輪１８０６によって走行する場合について説明したが、台車部１８がクローラによって走行するものであってもよいことは無論である。

図１に示すように、ブーム２０は、複数本、例えば、２本あるいは４本設けられている。
ブーム２０の基端部は、台車部１８の前部に取り付けられており、ブーム２０は、ブーム２０に組み込まれた多関節アクチュエータ２１（図３参照）を用いて伸縮し、また、水平方向へ旋回し、上下方向に起伏する。
多関節アクチュエータ２１は油圧シリンダやモータなど従来公知の様々なアクチュエータによって構成されている。
また、多関節アクチュエータ２１は複数のアクチュエータを備えているが、図２においては、図示を簡略化するため、１つのアクチュエータとして記載している。
なお、多関節アクチュエータ２１は、ブーム２０を伸縮、旋回、起伏できる構成であればよく、従来公知の様々なドリルジャンボに使用される多関節アクチュエータが使用可能である。

ガイドシェル２２は、直線状に延在する細長状を呈し、ブーム２０の先端部に設けられたガイドマウンティング２２０２に支持され、複数のガイドシェル用アクチュエータ２３（図３参照）によって、ガイドシェル２２の延在方向と平行な軸線周りに回転し、水平方向に旋回し、上下方向に起伏し、ガイドシェル２２の延在方向に沿って前後にスライドされる。
ガイドシェル用アクチュエータ２３は油圧シリンダやモータなど従来公知の様々なアクチュエータによって構成されている。
また、ガイドシェル用アクチュエータ２３は複数のアクチュエータを備えているが、図２においては、図示を簡略化するため、１つのアクチュエータとして記載している。
なお、ガイドシェル用アクチュエータ２３は、ガイドシェル２２の回転、旋回、起伏、スライドができればよく、従来公知の様々なドリルジャンボに使用されるガイドシェル用アクチュエータが使用可能である。

削孔機２４は、ガイドシェル２２に搭載されている。
削孔機２４は、先端にビット２４０２が取り付けられた削孔ロッド２４０４と、削孔ロッド２４０４の後端に打撃を与えるドリフタ２４０６、それら削孔ロッド２４０４およびドリフタ２４０６をガイドシェル２２上で前後動させるフィーダ２４０８を含んで構成されている。
そして、それら削孔ロッド２４０４の回転、ドリフタ２４０６による打撃、フィーダ２４０８による前後動を行なうための削孔機用アクチュエータ２５（図３参照）が設けられている。
削孔機用アクチュエータ２５は油圧シリンダやモータなど従来公知の様々なアクチュエータによって構成されている。
また、削孔機用アクチュエータ２５は複数のアクチュエータを備えているが、図２においては、図示を簡略化するため、１つのアクチュエータとして記載している。
なお、削孔機用アクチュエータ２５は、削孔ロッド２４０４の回転、ドリフタ２４０６による打撃、フィーダ２４０８による前後動ができればよく、従来公知の様々なドリルジャンボに使用される削孔機用アクチュエータが使用可能である。
削孔機２４は、トンネル２の切羽面２Ａを削孔して発破工法による装薬孔を削孔する機能と、図２に示すように、コンクリート４が吹きつけられたトンネル２の周壁面２Ｂに対して垂直にロックボルト挿通孔を削孔する機能とを有する。
このような装薬孔やロックボルト挿通孔の削孔は、ブーム２０、ガイドシェル２２を介して削孔機２４の位置および姿勢を変更することによって実現される。
また、削孔機２４は、トンネル２の切羽面２Ａや周壁面２Ｂの削孔を行なうものであればよく、削孔機２４の構成として従来公知の様々な構成のものが使用可能である。

図１、図２に示すように、多関節アクチュエータ２１によるブーム２０の各動作、および、ガイドシェル用アクチュエータ２３による各動作によって削孔機２４の位置および姿勢が変更可能となっており、トンネル２の切羽面２Ａあるいは切羽面２Ａの近傍の周壁面２Ｂの所望の箇所に所望の角度で削孔がなされるように図られている。

図３に示すロックボルト打設装置２６は、グラウド充填機構（不図示）と、挿入機構（不図示）とを含んで構成されている。
グラウド充填機構は、削孔機２４によって削孔されたロックボルト挿通孔にモルタルやセメントミルクなどのグラウドを充填するものである。
グラウド充填機構は、ロックボルト挿通孔に挿入されるグラウト注入管、グラウト注入管を往復直線移動させる注入管移動部、グラウト注入管にグラウトを圧送するポンプなどを含んで構成されている。
挿入機構は、複数本のロックボルトを収容保持する収容保持機構、収容保持機構に収容保持された複数本のロックボルトのうちの１本のロックボルトを抜き出す抜き出し機構、抜き出し機構により抜き出されたロックボルトに定着部材を装着する定着部材装着機構、定着部材が装着されたロックボルトをロックボルト挿通孔に打設する打設機構などを含んで構成されている。
このようなロックボルト打設装置２６は、従来公知の様々なドリルジャンボに使用されるロックボルト打設装置が使用可能である。
また、ロックボルト打設装置２６によってトンネル２の周壁面２Ｂにロックボルトが打設されることにより周壁面２Ｂの安定化が図られる。

図１に示すように、撮像部２８は、台車部１８の車体１８０２の上部に取り付け部材を介して取り付けられており、トンネル２の坑内を撮像して画像情報を生成するものである。
画像情報としては、トンネル２の坑内の状況、トンネル２の切羽面２Ａおよびその近傍の周壁面２Ｂなどの画像情報が含まれている。
本実施の形態では、撮像部２８が１台設けられている場合について説明するが、撮像範囲を異ならせた２台以上の撮像部２８を設けるなど任意である。

図３に示すように、第１制御部３０は、遠隔操作装置１６から通信回線３４、第１通信部３２を介して与えられた操作指令情報に基づいて、台車部１８とブーム２０とガイドシェル２２と削孔機２４とロックボルト打設装置２６の動作制御を行なうものである。
また、第１制御部３０は、撮像部２８から供給される画像情報を第１通信部３２、無線回線で構成された通信回線３４を介して遠隔操作装置１６に送信するものである。
なお、通信回線３４は信号ケーブルを用いた有線回線で構成されていてもよいが、本実施の形態のように無線回線を用いると、有線回線を敷設する作業が不要となることに加え、有線回線がトンネル２の坑内での作業の邪魔にならないため好ましい。
第１制御部３０は、走行制御部３０Ａと、ブーム制御部３０Ｂと、ガイドシェル制御部３０Ｃと、削孔制御部３０Ｄと、ロックボルト打設制御部３０Ｅとを備えている。

走行制御部３０Ａは、台車部１８の動作を制御するものであり、具体的には、動力源１８０８のオン、オフ制御、動力伝達部１８１０の動力伝達のオン、オフ制御、回転駆動力の回転数の制御、操舵アクチュエータ１８１２による操舵輪１８０４の操舵量の制御、ブレーキアクチュエータ１８１６によるブレーキ１８１４の制動の制御を行なう。

ブーム制御部３０Ｂは、ブーム２０の動作を制御するものであり、多関節アクチュエータ２１を制御することで、ブーム２０の伸縮、水平方向への旋回、上下方向への起伏の動作を制御する。

ガイドシェル制御部３０Ｃは、ガイドシェル２２の動作を制御するものであり、ガイドシェル用アクチュエータ２３を制御することで、ガイドシェル２２の回転、水平方向への旋回、上下方向への起伏、前後方向へのスライドの動作を制御する。

削孔制御部３０Ｄは、削孔機用アクチュエータ２５を制御することにより、削孔ロッド２４０４の回転、ドリフタ２４０６による打撃、フィーダ２４０８による前後動の制御を行なう。

ロックボルト打設制御部３０Ｅは、前述したグラウド充填機構と挿入機構の制御を行なうものである。
ロックボルト打設制御部３０Ｅは、具体的には、注入管移動部によるグラウト注入管の往復直線移動、ポンプによるグラウト注入管へのグラウトの圧送の制御を行なう。
また、抜き出し機構によるロックボルトの抜き出し、定着部材装着機構によるロックボルトへの定着部材の装着、打設機構による定着部材が装着されたロックボルトのロックボルト挿通孔への打設の制御を行なう。

図１に示すように、マーキング部１４は、トンネル２の坑内に設置され、図５に示すように、削孔を行なう位置を示す削孔パターン６をレーザー光によってトンネル２に照射表示させるものである。
削孔パターン６は、図５に示すように、切羽面２Ａに削孔する装薬孔の位置を示す装薬孔の削孔パターン６と、切羽面２Ａの近傍の周壁面２Ｂに削孔するロックボルト挿通孔の位置を示すロックボルト挿通孔の削孔パターン（不図示）とがある。
図５に示すように、装薬孔の削孔パターン６は、切羽面２Ａに照射された複数のマーク６Ａによって表示される。
削孔パターン６は、削孔する地山の岩種、岩質、強度、削孔数、発破段数、装薬量などを考慮して予め作図されるものである。

図１に示すように、マーキング部１４は、例えば、トンネル２の周壁面２Ｂにフレーム１５を介して取り付けられ、あるいは、トンネル２の床部に設置された架台に取り付けられており、トンネル２の掘削の進行に伴って適宜設置場所が変更されるようになっている。
マーキング部１４としては、従来公知の様々な構成のものを使用することができる。
なお、マーキング部１４によって照射表示された装薬孔の削孔パターン６の部分に対して、別途、作業員がスプレー塗料を用いて切羽面２Ａにマーキングを行ない、塗料でマーキングされた削孔パターン６に基づいて削孔機２４による削孔を行なうようにしてもよい。
このようにすると、削孔機２４によって装薬孔の削孔を行なう際に、マーキング部１４から照射されるレーザー光がドリルジャンボ１２の部分によって遮られることがないため、削孔を効率よく行なう上で有利となる。
また、マーキング部１４を用いることなく作業員が削孔パターン６の作図に基づいてスプレー塗料を用いて切羽面２Ａに直接マーキングを行なってもよい。しかしながら、本実施の形態のようにマーキング部１４を用いてレーザー光によって削孔パターン６を照射表示するようにすると、装薬孔の削孔パターン６を塗料でマーキングするための作業工数を削減でき、トンネル２の掘削工事の効率化を図る上で有利となる。

ロックボルト挿通孔の削孔パターンは、図２に示すように、コンクリート４が吹き付けられたトンネル２の周壁面２Ｂに照射された複数のマーク（不図示）によって表示される。
ロックボルト挿通孔の削孔パターンは、削孔する地山の岩種、岩質、強度、削孔数、などを考慮して予め作図されるものである。
マーキング部１４は、例えば、トンネル２の床部に設置された架台に取り付けられており、トンネル２の掘削の進行に伴って適宜設置場所が変更されるようになっている。
なお、マーキング部１４によって照射表示されたロックボルト挿通孔の削孔パターンの部分に対して、別途、作業員がスプレー塗料を用いて周壁面２Ｂにマーキングを行なってもよい。
このようにすると、ドリルジャンボ１２の削孔機２４によってロックボルト挿通孔の削孔を行なう際に、マーキング部１４から照射されるレーザー光がドリルジャンボ１２の部分によって遮られることがなく、削孔を効率よく行なう上で有利となる。
また、マーキング部１４を用いることなく作業員がロックボルト挿通孔の削孔パターンの作図に基づいてスプレー塗料を用いて周壁面２Ｂに直接マーキングを行なってもよい。しかしながら、マーキング部１４を用いると、ロックボルト挿通孔の削孔パターン６を塗料でマーキングする作業工数を削減でき、トンネル２の掘削工事の効率化を図る上で有利となる。

図４に示すように、遠隔操作装置１６は、第２通信部３６と、操作部３８と、第２制御部４０と、表示部４２とを含んで構成されている。
遠隔操作装置１６は、トンネル２の掘削作業が行われている現場から離れた箇所、例えば、切羽面２Ａから離間したトンネル２の坑内の箇所、あるいは、トンネル２の坑外の箇所に設置されている。

第２通信部３６は、通信回線３４を介して第１通信部３２に接続され、第１通信部３２に対して後述する操作指令情報を送信すると共に、撮像部２８で生成された撮像情報を第１通信部３２から受信するものである。

操作部３８は、ドリルジャンボ１２の遠隔操作を行なう作業員（以下操作員という）による操作を入力して操作信号を生成し第２制御部４０に供給するものである。
本実施の形態では、操作部３８は、走行用操作部３８Ａと、ブーム用操作部３８Ｂと、ガイドシェル用操作部３８Ｃと、削孔用操作部３８Ｄと、ロックボルト用操作部３８Ｅとを備えている。
それら各操作部３８Ａ～３８Ｅは、操作員が操作するジョイスティック、操作レバー、操作スイッチなどの被操作部材を含んで構成され、それら各操作部３８Ａ～３８Ｅの構成は従来公知の様々な遠隔操作装置で使用されているものを用いることができる。

走行用操作部３８Ａは、操作員の操作によって、台車部１８の発進、停止、前進、後進、左右への旋回、走行速度などの台車の走行に関する操作信号を生成するものである。
ブーム用操作部３８Ｂは、操作員の操作によって、ブーム２０の伸縮、水平方向への旋回、上下方向への起伏に関する操作信号を生成するものである。
ガイドシェル用操作部３８Ｃは、操作員の操作によって、ガイドシェル２２の回転、水平方向への旋回、上下方向への起伏、前後方向へのスライドの操作関する操作信号を生成するものである。
削孔用操作部３８Ｄは、操作員の操作によって、削孔機２４の削孔ロッド２４０４の回転、ドリフタ２４０６による打撃、フィーダ２４０８による前後方向へのスライドの操作に関する操作信号を生成するものである。
ロックボルト用操作部３８Ｅは、操作員の操作によって、注入管移動部によるグラウト注入管の往復直線移動、ポンプによるグラウト注入管へのグラウトの圧送、抜き出し機構によるロックボルトの抜き出し、定着部材装着機構によるロックボルトへの定着部材の装着、打設機構による定着部材が装着されたロックボルトのロックボルト挿通孔への打設の操作に関する操作信号を生成するものである。

第２制御部４０は、各操作部３８Ａ～３８Ｅから供給される操作信号に応じて操作指令情報を生成し第２通信部３６に供給するものであり、第２通信部３６で受信された各操作指令情報が第１制御部３０の走行制御部３０Ａ、ブーム制御部３０Ｂ、ガイドシェル制御部３０Ｃ、削孔制御部３０Ｄ、ロックボルト打設制御部３０Ｅのそれぞれに供給されることで各制御部３０Ａ～３０Ｅによる制御が実行される。

表示部４２は、第２通信部３６で受信された画像情報、すなわち、トンネル２の坑内の状況を示す画像情報、装薬孔の削孔を行なう切羽面２Ａの画像情報、ロックボルト挿通孔の削孔を行なう切羽面２Ａ近傍の周壁面２Ｂの画像情報を表示するものである。
遠隔操作装置１６を操作する操作員は、表示部４２で表示されるトンネル２の坑内の状況を示す画像情報を確認しつつ走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２の台車部１８を走行させる。
また、表示部４２で表示される画像情報によって示される切羽面２Ａやマーキング部１４によって照射表示される削孔パターン６を視認しつつ、ブーム用操作部３８Ｂ、ガイドシェル用操作部３８Ｃ、削孔用操作部３８Ｄを制御して装薬孔の削孔を行ない、また、切羽面２Ａ近傍のコンクリート４の吹付けがなされた周壁面２Ｂを視認しつつ、ブーム用操作部３８Ｂ、ガイドシェル用操作部３８Ｃ、削孔用操作部３８Ｄを制御してロックボルト挿通孔の削孔を行ない、また、ロックボルト用操作部３８Ｅを操作してロックボルトの打設を行なう。

なお、ドリルジャンボ１２に、撮像部２８の撮影方向を遠隔操作するための雲台装置と、雲台装置の動作制御を行なう雲台制御部とを設け、遠隔操作装置１６に、雲台装置を遠隔操作するための雲台操作部３８を設け、操作員が雲台操作部３８を操作することによって雲台操作部３８から第２制御部４０に操作信号を供給させ、第２制御部４０により雲台装置の操作司令情報を生成させ、この操作指令情報を第２通信部３６、通信回線３４、第１通信部３２を介して雲台制御部に供給し、雲台制御部により雲台装置を制御することで、撮像部２８の撮影方向を遠隔操作するようにしてもよい。

次に、図６のフローチャートを参照して、トンネル２の坑内でのドリルジャンボ１２の遠隔操作による動作について説明する。
以下では、遠隔操作装置１６を操作する操作員に対して、トンネル２の坑内で作業する作業員を「現場作業員」として説明する。
まず、現場作業員は、マーキング部１４によって切羽面２Ａに装薬孔の削孔パターン６を照射表示するために、トンネル２の坑内にマーキング部１４を手作業により設置する（ステップＳ１０）。
次に、現場作業員は、マーキング部１４を動作させ、切羽面２Ａに削孔パターン６を照射表示させた状態とする（ステップＳ１２）。
ドリルジャンボ１２の操作員は、表示部４２に表示されるトンネル２の坑内の状況を視認しつつ、遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２（台車部１８）をトンネル２の坑内で切羽面２Ａの手前の作業位置に移動させ削孔機２４による削孔が可能な状態に設置する（ステップ１４）。

次に、操作員は、表示部４２に表示される切羽面２Ａの削孔パターン６およびジャンボドリルの削孔機２４を視認しつつ、遠隔操作装置１６のブーム用操作部３８Ｂ、ガイドシェル用操作部３８Ｃ、削孔用操作部３８Ｄを操作して削孔機２４により切羽面２Ａの削孔パターン６に従って装薬孔の削孔を行なう（ステップＳ１６）。
この際、操作員は、必要に応じて遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２（台車部１８）を移動させ装薬孔の削孔を行なう。
切羽面２Ａの装薬孔の削孔が終了したならば、操作員は、表示部４２に表示されるトンネル２の坑内の状況を視認しつつ、遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２をトンネル２の坑内で切羽面２Ａから十分に離間した退避位置に移動させ（ステップＳ１８）、発破によって発生する飛び石によるドリルジャンボ１２の損傷を回避する。

次に、現場作業員は、装薬孔に対する装薬、すなわち、装薬孔のそれぞれに雷管を取り付けた爆薬を挿入する作業を行なう（ステップＳ２０）。
現場作業員は、装薬孔に対する作業が終了したならば、発破作業を行なう。すなわち、雷管を起爆することで爆薬を爆破して切羽面２Ａを掘削する（ステップＳ２２）。

発破作業終了後、現場作業員によりバックホウや削岩機を用いた掘削作業が行われ、これにより、切羽面２Ａがほぼ平坦に掘削され、また、トンネル２の切羽面２Ａの近傍の周壁面２Ｂが所定の円筒面形状に掘削され、トンネル２の床面２Ｃがほぼ平坦に掘削され、また、発破作業および掘削作業によって発生した掘削ずりはホイールローダやダンプトラックなどの重機により、あるいは、ベルトコンベアなどの搬送装置によりトンネル２の坑外に搬出される（ステップＳ２４）。

掘削ずりの搬出後、現場作業員により支保工の建込み（ステップＳ２６）がなされ、ついで、切羽面２Ａ近傍のトンネル２周壁面２Ｂおよびトンネル２の床面２Ｃに対してコンクリート吹き付け機によりコンクリート４の吹付けがなされる（ステップＳ２８）。

次に現場作業員は、トンネル２の周壁面２Ｂにロックボルト挿通孔の削孔パターン６を照射表示するために、トンネル２の坑内にマーキング部１４を手作業により設置する（ステップＳ３０）。
次に、マーキング部１４を動作させ、周壁面２Ｂに削孔パターン６を照射表示させた状態とする（ステップＳ３２）。

ドリルジャンボ１２の操作員は、表示部４２に表示されるトンネル２の坑内の状況を視認しつつ、遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２をトンネル２の坑内で周壁面２Ｂに対向する作業位置に移動させ削孔機２４による削孔が可能な状態とする（ステップ３４）。
次に、操作員は、表示部４２に表示される周壁面２Ｂの削孔パターン６およびジャンボドリルの削孔機２４を視認しつつ、遠隔操作装置１６のブーム用操作部３８Ｂ、ガイドシェル用操作部３８Ｃ、削孔用操作部３８Ｄを操作して削孔機２４により周壁面２Ｂの削孔パターン６に従ってロックボルト挿通孔の削孔を行なう（ステップＳ３６）。
この際、操作員は、必要に応じて遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２（台車部１８）を移動させロックボルト挿通孔の削孔を行なう。
ロックボルト挿通孔の削孔が終了したならば、操作員は、表示部４２に表示されるトンネル２の周壁面２Ｂの状況を視認しつつ、遠隔操作装置１６のロックボルト用操作部３８Ｅを操作してロックボルトの打設を行なう（ステップＳ３８）。
詳細には、注入管移動部によるグラウト注入管の往復直線移動、ポンプによるグラウト注入管へのグラウトの圧送、抜き出し機構によるロックボルトの抜き出し、定着部材装着機構によるロックボルトへの定着部材の装着、打設機構による定着部材が装着されたロックボルトのロックボルト挿通孔への打設といった一連の操作がなされる。
この際、操作員は、必要に応じて遠隔操作装置１６の走行用操作部３８Ａを操作してドリルジャンボ１２（台車部１８）を移動させロックボルトの打設を行なう。
ロックボルト挿通孔に対するロックボルトの打設が終了すると、ステップＳ１０に戻り、同様の作業を繰り返して行ない、これによりトンネル２の掘削作業がなされる。
また、トンネル２が所定の長さ分掘削される毎に、ロックボルトが打設された周壁面２Ｂを防水シートで覆ったのち、周壁面２Ｂに対向してセントル（型枠）を設置し、周壁面２Ｂとセントルとの間にコンクリートを打設することで覆工作業が行われる。
このようなトンネルの掘削作業と覆工作業が繰り返してなされることでトンネル２が施工されていく。

以上説明したように本実施の形態の遠隔操作トンネル掘削装置１０によれば、遠隔操作装置１６によって通信回線３４を介してドリルジャンボ１２の台車部１８、ブーム２０、ガイドシェル２２、削孔機２４を遠隔操作すると共に、台車部１８に設けられた撮像部２８で生成された画像情報を通信回線３４を介して遠隔操作装置１６の表示部４２で表示させるようにした。
したがって、ドリルジャンボ１２の操作員は、ドリルジャンボ１２から離間した箇所で表示部４２によって表示される画像情報を視認しつつ遠隔操作装置１６を操作することでドリルジャンボ１２を遠隔操作できるため、山岳地におけるトンネル２の掘削作業に際して、ドリルジャンボ１２に搭乗して操作を行なう操作員が不要となり、トンネル２の坑内の掘削現場、特に切羽面２Ａや周壁面２Ｂの近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、トンネル２の坑内に設置され、削孔機２４によって削孔を行なう位置を示す削孔パターン６をレーザー光によってトンネル２に照射表示させるマーキング部１４を備えているので、遠隔操作装置１６によって削孔機２４を遠隔操作して削孔する作業の効率化を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、遠隔操作により削孔機２４で装薬孔を削孔するため、発破工法によりトンネル２の掘削を行なう際に切羽面２Ａの近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、遠隔操作により削孔機２４でロックボルト挿通孔を削孔するため、トンネル２の周壁面２Ｂにロックボルト挿通孔を削孔する際に周壁面２Ｂの近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、遠隔操作によりロックボルト打設装置２６でロックボルトをロックボルト挿通孔に打設するため、トンネル２の周壁面２Ｂにロックボルトを打設する際に周壁面２Ｂの近傍に所在する現場作業員の人数を削減することができ、現場作業員の安全確保や作業環境の向上を図る上で有利となる。

２ トンネル
２Ａ 切羽面
２Ｂ 周壁面
２Ｃ 床面
４ コンクリート
６ 削孔パターン
６Ａ マーク
１０ 遠隔操作トンネル掘削装置
１２ ドリルジャンボ
１４ マーキング部
１５ フレーム
１６ 遠隔操作装置
１８ 台車部
１８０２ 車体
１８０４ 操舵輪
１８０６ 駆動輪
１８０８ 動力源
１８１０ 動力伝達部
１８１２ 操舵アクチュエータ
１８１４ ブレーキ
１８１６ ブレーキアクチュエータ
２０ ブーム
２１ 多関節アクチュエータ
２２ ガイドシェル
２２０２ ガイドマウンティング
２３ ガイドシェル用アクチュエータ
２４ 削孔機
２４０２ ビット
２４０４ ロッド
２４０６ ドリフタ
２４０８ フィーダ
２５ 削孔用アクチュエータ
２６ ロックボルト打設装置
２８ 撮像部
３０ 第１制御部
３０Ａ 走行制御部
３０Ｂ ブーム２０制御部
３０Ｃ ガイドシェル制御部
３０Ｄ 削孔制御部
３０Ｅ ロックボルト打設制御部
３２ 第１通信部
３４ 通信回線
３６ 第２通信部
３８ 操作部
３８Ａ 走行用操作部
３８Ｂ ブーム用操作部
３８Ｃ ガイドシェル用操作部
３８Ｄ 削孔用操作部
３８Ｅ ロックボルト用操作部
４０ 第２制御部
４２ 表示部

Claims (5)

1. 自走可能な台車部と、
   基端部が前記台車部に取り付けられ多関節アクチュエータを用いて伸縮、旋回、起伏するブームと、
   前記ブームの先端部に支持され旋回、起伏、スライドするガイドシェルと、
   前記ガイドシェルに搭載された削孔機と、
   前記台車部に設けられトンネルの切羽面およびその周辺を撮像して画像情報を生成する撮像部と、
   与えられた操作指令情報に基づいて、前記台車部と前記ブームと前記ガイドシェルと前記削孔機の動作制御を行なう第１制御部と、
   通信回線を介して受信した前記操作指令情報を前記第１制御部に供給すると共に、前記撮像部で生成された前記画像情報を前記通信回線を介して送信する第１通信部と、
   を備えるドリルジャンボと、
   前記通信回線を介して前記第１通信部に接続される第２通信部と、
   操作員の操作を入力する操作部と、
   前記操作部の入力に応じて前記操作指令情報を生成し前記第２通信部に供給する第２制御部と、
   前記第２通信部で受信された前記画像情報を表示する表示部と、
   を備える遠隔操作装置と、
   を含むことを特徴とする遠隔操作トンネル掘削装置。
2. 前記トンネル坑内に設置され、前記削孔機によって削孔を行なう位置を示す削孔パターンをレーザー光によって前記トンネルに照射表示させるマーキング部を備える、
   ことを特徴とする請求項１記載の遠隔操作トンネル掘削装置。
3. 前記削孔機は発破工法における装薬孔を削孔する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の遠隔操作トンネル掘削装置。
4. 前記削孔機はロックボルトを打設するロックボルト挿通孔を削孔する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の遠隔操作トンネル掘削装置。
5. 前記ロックボルトを前記ロックボルト挿通孔に打設するロックボルト打設装置が前記ガイドシェルに設けられ、
   前記第１制御部は前記ロックボルト打設装置の動作制御を行なう、
   ことを特徴とする請求項４記載の遠隔操作トンネル掘削装置。

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