JP3115319B2 - 岩石内に孔を穿孔する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、所望の形状のブロックを画成するために削
岩機を用いて所定の計画に従って岩石内に孔を穿孔する
方法であって、前記削岩機が、キャリヤと、前記キャリ
ヤに対して回転可能に取り付けられたブームと、前記ブ
ームの端部に取り付けられた送りビームと、削岩中に送
りビームに沿って移動するように配設された穿孔機と、
前記キャリヤに対する前記送りビームとブームの位置を
指示するためのセンサと、前記せンサにより測定された
値に基づいてドリルビットの位置と穿孔方向を計算する
制御装置とを備えた方法に関する。

背景技術 露天堀りで更なる加工のために孔を穿孔する目的は、
岩石内で所定方向に一列に孔を穿孔することにより所定
の寸法の矩形のブロックとして岩石を画成し、その後爆
破により岩石をこの列に沿って切り出すことにある。今
日、そうした孔の列は、１個以上の穿孔機を備えた長尺
のフレーム構造を有する所謂ライン削岩機を用いて穿孔
される。穿孔機は、穿孔された孔が常に直線状になるよ
うに、フレーム構造又はラインビームの長手方向に移動
する。

この種の装置は重く機械的に取扱いが難しい。また、
それを穿孔現場内の所定の位置に移動させるために重い
昇降プラットホーム又は搬送手段が必要となる。更に、
所望の孔のラインを得るために削岩機を芯合わせするこ
とは困難で面倒な作業であり、所望の孔の面内での穿孔
機の芯合わせは、難しい作業である。加えて、現存の削
岩機の機構と構造は、孔の列又は個々の孔のいずれを穿
孔するかにより異なる。

発明の開示 本発明の目的は、穿孔に際して位置決めと芯合わせが
容易な軽量の装置を用いて、列内の孔と個々の孔の両方
或いは孔場を容易且つ単純に穿孔することができる方法
を提供することである。本発明に係る方法は、孔の列の
一方の端部に位置する孔の開始点に前記ドリルビットを
位置決めし、前記ドリルビットの位置に基づいて制御装
置のメモリ内に孔の開始点を格納し、前記ドリルビット
を孔の列の最後の孔の開始点まで移動させ、前記ドリル
ビットの位置に基づいて制御装置のメモリ内に前記最後
の孔の開始点を格納し、更に、少なくとも前記孔の方向
及び数或いは２つの隣接した孔の間隔等のパラメータを
前記制御装置内に設定することにより孔の列の穿孔を行
い、それにより、前記制御装置内の計算手段が各孔の開
始点の位置を計算すると共に穿孔パラメータを用いてキ
ャリヤに対する孔の全ての位置を計算し、その後、削岩
機が、計算された位置値と予め設定されたパラメータに
基づいて自動的に孔を穿孔することを特徴とする。

本発明の基本概念は、削岩機のブームと送り装置を回
転することにより、穿孔すべき孔の列の端部に位置する
孔にドリルビットが位置決めされるように、孔の列又は
パターンを決定すると共に、ドリルビットが孔に位置す
るとき削岩機のキャリヤに対する各孔の位置をドリルビ
ットの位置に基づいて決定した後、穿孔すべき孔の方向
及び深さと各孔の間隔、或いは列内の孔の数を付与し、
更に自動制御装置がブーム及び送りビームの方向及び穿
孔深さを計算し、所与の計画に従って孔を穿孔すること
にある。かくして、例えば、横方向にも長手方向にも所
定の間隔を有する孔の場は、場のコーナ部に位置すべき
孔にドリルビットを位置決めし、それらの位置を決定
し、次にドリルビットにより穿孔すべき個々の孔の位置
を同様に別個に決定することにより、決定することがで
きる。その後、所与の孔の方向及び穿孔深さに応じて、
全ての孔を穿孔する。本発明に係る方法の利点は、穿孔
機と孔の正確な芯合わせを要せず、穿孔機はドリルビッ
トを穿孔すべき孔に案内するだけである。一方、削岩機
は、所与のパラメータに基づいて、他の必要な値を計算
して穿孔を実行する。更なる利点は、直線列内の孔の穿
孔が、使用が困難な別個のフレーム構造を要しないこ
と、及び所望の態様で直線穿孔を行うように案内される
ブームを有する軽量のキャリヤを用いて穿孔を実行し得
ることである。送りビームの方向の制御及び穿孔工程の
調整は、本出願と同時に平行出願された案内及び制御手
段を有する装置を用いて、特に容易且つ正確に行うこと
ができる。この平行出願において、装置の案内は、ある
方法で案内及び制御回路を互いに独立な２つの部分に分
割することにより実行される。第一の部分は、キャリヤ
とブームの位置及び動作を決定し、送りビームに接近し
たブーム端部の位置、方向、及び傾角即ちブーム端部に
画定された基準点を測定して計算する。一方、第二の部
分は、基準点に対して一定の座標系内に送りビームの傾
角が限定されるように送りビームの傾角を調節する。こ
れにより、送りビームの傾角及び長手方向の動作は、基
準点を画定する座標系に対して決定される。この実施例
により、穿孔すべき孔の位置は、先ず必要な穿孔方向で
且つブームの端部に対する長手方向の移動長さの略中央
に送りビームを位置決めすることにより、最も単純な方
法で決定することができる。これにより、穿孔すべき孔
の基準面に対する高さの差は、送りビームの長手方向の
移動を介して単純に決定され得る。一方、適用された座
標系における孔の軸線の位置は、ブームの端部の位置を
変更することにより決定することができる。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照して、より詳細に説明する
ことができる。図面において、 図1a乃至1cは、列内の孔を穿孔する場合の本発明に係
る方法の適用例を概略的に示す。

図２は、岩石のブロックを切断する場合の本発明に係
る方法の適用例を概略的に示す。

発明を実施するための最良の形態 図1a乃至図1cにおいては、岩石からブロック５を画成
するためにドリル孔の列を形成することが目的である。

図1aは、ブーム２を接続したキャリヤ１を有する削岩
機を示す。ブーム２の端部には送りビーム３が接続され
ているが、削岩機は送りビーム３に沿って周知の態様で
移動する。ブームと送りビームの方向及び削岩前に送り
ビームの端部に取り付けるドリルビットの位置は、ブー
ム角α、β、γ及びブーム２と送りビーム３の長さによ
り決定される。ブームのジョイント内に設けたセンサに
よるブームの位置の測定、及びブームの結合構造即ちジ
ョイント間の距離とブームの回転角の測定は周知であ
り、米国特許第4,514,796号及び仏国特許第8200648号に
基づいて当業者には明らかであるので、詳しい説明は省
略する。

角度α、β、γの値、送りビームの長手方向における
ブーム端部に対する送りビームの位置、及び送りビーム
に対する削岩機の移動は、センサにより周知の方法で測
定される。センサにより得られた測定値は、削岩機内に
設けた周知の制御装置に入力され、キャリヤ１に対する
ドリルビットの位置を決定する。この場合、後退位置に
あるドリルビットは、孔4aの開始点に案内され、削岩機
のキャリヤ１に対してこの開始点を位置決めする。ドリ
ルビットが孔の開始点に位置するとき、削岩機は、制御
装置のメモリ内に、ブーム及び送り装置の位置と寸法に
基づいて孔4aの位置を決定する座標データを格納する。

図1bにおいて、ドリルビットは、図1aの位置から孔４
の列の最後の孔4nの開始点まで移動されている。その
後、削岩機は、再び制御装置のメモリ内に孔の位置デー
タを格納する。次に、孔の間隔ｘや数ｎ、孔の方向及び
必要ならば穿孔深さ等のパラメータを制御装置に入力す
ると、制御装置は自動的に孔の位置を計算し、孔4aから
孔4nまで一直線に配列された孔を穿孔する。この場合、
削岩機は、誤動作や装置の破損が生じた時にのみ、その
動作を中断する。

孔４の列の穿孔が終了すると、削岩機は、図1cに示し
た位置に移動し、ブロック５の下側の孔の列を穿孔す
る。これにより、キャリヤ１に対する第一の孔6aと最後
の孔6nの位置は、ドリルビットを第一の孔6aの開始点及
び最後の孔6nの開始点に位置決めすることにより、ドリ
ルビットを介して同様に決定される。その後、制御装置
は所与のパラメータに従って孔の位置及び方向を再び計
算し、自動的に孔の列を穿孔する。

図２は、目の粗い玉石をより小さな寸法のブロックに
切断してそれに所望の形状を付与する場合、上記決定が
いかに利用されるかを示している。この場合、ドリルビ
ットは先ず孔4aの開始点まで搬送され、その位置は図1a
及び図1bに示したように決定される。次に、ドリルビッ
トは孔4nの開始点まで移動され、これはメモリ内に格納
される。その後、ドリルビットは、メモリ内に格納され
た孔7aの開始点まで搬送され、更に、同様にメモリ内に
格納された孔7nの開始点まで搬送される。次に、制御装
置は、二つの隣接した孔の間隔ｘ及びｙに基づいて、或
いは、所定の方向における孔の数、及び玉石内の孔の方
向や深さ、周長等の他の所与のパラメータに従ったドリ
ルの数に基づいて、孔の位置を計算する。これにより、
二つの画成された孔の各対が成す直線は、矩形のパター
ンを得るように穿孔される。換言すれば、削岩機は、孔
が例えば孔4aから孔4nへ、更に孔7aに、更に孔7nを介し
て孔4aへと穿孔されるように、穿孔工程を制御する。穿
孔順序は異なってもよいので、どの孔の間に孔線を穿孔
すべきかについて制御装置は指示される。従って、そう
した孔線は、条件に応じて種々の方法で穿孔することが
でき、各線は所望の態様で玉石内に位置決めすることが
できる。矩形の穿孔パターンの代わりに、例えば三角
形、多角形及び偏菱形パターン等のを使用してもよく、
各パターンのコーナに位置する孔の位置は、上述したよ
うに決定される。即ち、各コーナ孔の開始点にドリルビ
ットを位置決めした後、制御装置のメモリ内にそれぞれ
の値を格納してコーナ間の孔の列の位置と方向を計算す
ることにより決定される。ブームの動作及び位置の制御
と送りビームの動作及び位置の制御とを互いに独立して
行う上述した制御及び案内装置を利用するとき、孔の位
置と穿孔深さの決定は、送りビーム３がドリル孔の軸線
と平行で且つブームの端部に対してその移動長さの頬略
中央に位置するように行われる。その後、送りビームに
接近したブーム２の端部が決定すべき第一のドリル孔と
略同一平面となるまで回転され、送りビーム３は岩石の
表面に対して押圧される。それにより、前記平面内に含
まれる座標を介して開始点の位置と、ブーム２の端部か
らドリルビットの端部までの送りビームの長さを決定す
る。かくして、上述した手順に従って、孔の開始点の値
はメモリ内に格納され、送りビーム３は必要に応じて岩
石の表面からその長さ方向に離隔するように移動する。
その後、ブーム２の端部は、送りビーム３がその長手方
向に再び移動してドリルビットが孔の開始点に位置する
ことができるまで、画成された平面内を次の孔の方へ移
動する。次に、この孔の開始点は、ブーム端部の位置
と、ドリルビット及びブーム端部間の距離とに基づい
て、制御装置内のメモリ内に格納される。場合によって
は、例えば直線から偏位する線に沿って切断を行うため
に、所定の正規の順序でドリル孔を位置決めすることが
必要である。この結果、穿孔すべき各孔に連続的にドリ
ルビットを位置決めして上述したように孔の開始点を格
納することにより、穿孔を行うことが可能となる。その
後、削岩機が所望の方向と孔の深さに応じた適当な順序
で孔を穿孔する。

産業上の利用可能性 本発明は、上記説明と添付図面において例示してきた
が、この例に制限されるものではない。本発明をできる
だけ簡単な例で説明するために、図においてはブームに
対してただ一つのジョイント角α、β及びγが示されて
いるが、通常の状態及び従来の装置においては、ブーム
はキャリア及び送りビームのいずれに対しても数個の方
向角を有し、ビームは上述した米国特許第4514796号及
び仏国特許第8200648号において説明されているよう
に、その部品の長手方向軸線を中心に回動可能としても
よい。従って、本発明は、キャリヤ、ブーム及び送りビ
ームを有するあらゆる削岩機に適用可能である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望の形状のブロックを画成するために、
   削岩機を用いて所定の計画に従って岩石内に孔を穿孔す
   る方法であって、 前記削岩機が、 キャリヤ（１）と、 前記キャリヤに対して回転可能に取り付けられたブーム
   （２）と、 前記ブームの端部に取り付けられた送りビーム（３）
   と、 削岩中に送りブームに沿って移動するように配設された
   穿孔機と、 前記キャリヤ（１）に対する前記送りビーム（３）とブ
   ーム（２）の位置を指示するためのセンサと、 前記センサにより測定された値に基づいてドリルビット
   の位置と穿孔方向を計算する制御装置と、 を備えた方法において、 孔の列の穿孔が、 孔（4a−4n;6a−6n;7a−7n）の列の一方の端部に位置す
   る孔（4a;6a,7a）の開始点に前記ドリルビットを位置決
   めし、 前記ドリルビットの位置に基づいて制御装置のメモリ内
   に孔（4a;6a;7a）の開始点を格納し、 前記ドリルビットを、孔（4a−4n;6a−6n;7a−7n）の列
   の最後の孔（4n;6n;7n）の開始点まで移動させ、 前記ドリルビットの位置に基づいて制御装置のメモリ内
   に前記最後の孔（4n;6n;7n）の開始点を格納し、更に、 少なくとも前記孔（4a−4n;6a−6n;7a−7n）の方向及び
   数或いは２つの隣接した孔の間隔（ｘ）等のパラメータ
   を前記制御装置内に設定する、ことにより行われ、 それにより、前記制御装置内の計算手段が、孔（4a−4
   n;6a−6n;7a−7n）の開始点の位置を計算すると共に、
   穿孔パラメータを用いてキャリヤ（１）に対する孔（4a
   −4n;6a−6n;7a−7n）の全ての位置を計算し、 その後、削岩機が、計算された位置値と予め設定された
   パラメータに基づいて自動的に孔（4a−4n;6a−6n;7a−
   7n）を穿孔することを特等とする方法。
2. 【請求項２】所望の形状の岩石ブロックを画成するため
   に、孔（4a,4n;6a,6n;7a,7n）が岩石の所望のブロック
   のコーナ部に位置決めされ、 この位置決めが、 前記ドリルビットを、各コーナ孔（4a,4n;6a,6n;7a,7
   n）の開始点に連続的に位置決めし、 各孔の開始点を制御装置のメモリ内に格納し、 ブロックの形状を、あるコーナ点から他のコーナ点まで
   の孔（4a−4n;6a−6n;7a−7n）の列として決定し、 それにより、削岩機が、制御装置の計算手段により計算
   された孔列内の孔（4a−4n;6a−6n;7a−7n）の位置を表
   す値と、予め設定されたパラメータとに基づいて、各孔
   を自動的に穿孔する、 ことにより行われることを特徴とする請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】決定すべき各孔（4a,4n;6a,6n;7a,7n）の
   位置が、 送りビーム（３）を、先ずドリル孔（4a,4n;6a,6n;7a,7
   n）の軸線と平行に且つブームの端部に対してその移動
   長さの略中央に位置決めし、送りビーム内のドリルロッ
   ドが、位置決めすべき孔の軸線と整列するように、キャ
   リヤ（１）に対してブーム（２）を回転させる、 ことにより決定され、 その後、ドリルビットが孔の開始点で岩石と接触するよ
   うに、送りビームを移動し、 ブーム端部の位置と、ブーム端部内に形成した基準点か
   らのドリルビットの距離とを用いて、孔の開始点を制御
   装置のメモリ内に格納することを特徴とする請求項１又
   は２記載の方法。