JP6923131B2 - Perforated navigation device - Google Patents

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Description

本発明は、トンネルの施工作業を支援する穿孔ナビゲーション装置に関する。 The present invention relates to a perforation navigation device that supports tunnel construction work.

従来、移動台車に設けられたブームと、ブームに設けられた穿孔機とを備えた穿孔装置を用いて行われる、トンネルの施工作業を支援する穿孔ナビゲーション装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の穿孔ナビゲーション装置では、発破工法を用いたトンネル工事において、トンネル延長方向における切羽の位置、移動台車の位置、姿勢および向きの情報等、各種情報に基づいて装薬孔の穿孔位置を算出し、算出した装薬孔の位置を表示するようになっている。
Conventionally, there is disclosed a perforation navigation device that supports a tunnel construction work, which is performed by using a perforation device provided with a boom provided on a mobile carriage and a perforator provided on the boom (for example, Patent Document). 1).
In the perforation navigation device described in Patent Document 1, in the tunnel construction using the blasting method, the perforation of the charge hole is based on various information such as the position of the face in the tunnel extension direction, the position of the moving carriage, the posture and the orientation. The position is calculated and the calculated position of the charge hole is displayed.

特開2015−230189号公報JP-A-2015-230189

ところで、発破工法を用いたトンネル工事において、発破後のトンネル内空壁を測量し記録することは、発破の成否を判断するとともに、今後の発破計画の改良にも役立てることができる重要な情報である。これに対し、特許文献1に記載の穿孔ナビゲーション装置では、装薬孔の穿孔位置を算出し得るものの、発破後のトンネル内空壁の位置までは算出できないという問題がある。
一方、一般的に、発破直後のトンネル内空壁は崩壊し易いことから早期に閉合が求められる。そのため、トンネル内空壁を測量する時間が十分にとれない上、人が切羽近傍に立ち入ることを避ける目的から、トンネル内空壁の測量を人が行うことが困難であるという問題がある。また、コンクリート吹付後の内空断面の情報も、その後の覆工作業において重要な情報となるため、記録することが望ましい。しかし、それらを測量すると時間がかかるので実際に行うのは困難であった。
By the way, in tunnel construction using the blasting method, surveying and recording the empty wall inside the tunnel after blasting is important information that can be used to judge the success or failure of blasting and to improve the blasting plan in the future. be. On the other hand, in the perforation navigation device described in Patent Document 1, although the perforation position of the charge hole can be calculated, there is a problem that the position of the empty wall in the tunnel after blasting cannot be calculated.
On the other hand, in general, the empty wall inside the tunnel immediately after blasting tends to collapse, so early closure is required. Therefore, there is a problem that it is difficult for a person to survey the tunnel interior air wall in order to prevent a person from entering the vicinity of the face, in addition to not having sufficient time to survey the tunnel interior air wall. In addition, it is desirable to record the information on the inner space cross section after concrete spraying, as it will be important information in the subsequent lining work. However, it was difficult to actually do it because it takes time to survey them.

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の位置情報を安全に取得可能な穿孔ナビゲーション装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been made by paying attention to such a problem, and provides a perforation navigation device capable of safely acquiring the position information of the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting or after spraying concrete. Make it an issue.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る穿孔ナビゲーション装置は、移動台車に設けられたブームと、該ブームに設けられてロックボルト孔を穿孔可能な穿孔機と、を備えた穿孔装置を用いて行われる、トンネルの施工作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、トンネルの閉合部に対するロックボルト孔の穿孔時に取得された穿孔位置情報に基づいて、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の推測断面情報を算出する内空壁位置算出部と、前記内空壁位置算出部で算出した推測断面情報から推測断面の画像をモニタに表示させる表示実行部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the perforation navigation device according to one aspect of the present invention includes a boom provided in a mobile carriage and a perforator provided in the boom and capable of perforating a lock bolt hole. A perforation navigation device that supports tunnel construction work performed using the device, and is a tunnel immediately after blasting or after concrete spraying based on the perforation position information acquired when the lock bolt hole is drilled for the closed part of the tunnel. It is provided with an inner sky wall position calculation unit that calculates the estimated cross-sectional information of the inner air wall surface, and a display execution unit that displays an image of the estimated cross section on the monitor from the estimated cross-section information calculated by the inner air wall position calculation unit. It is a feature.

本発明の一態様に係る穿孔ナビゲーション装置によれば、トンネルの閉合部に対する各ロックボルト孔の穿孔時に取得された穿孔位置情報に基づいて、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の推測断面情報を算出し、その算出した推測断面情報から推測断面の画像をモニタに表示するので、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の位置情報を安全に取得し、これを用いてトンネルの施工作業を支援することができる。 According to the perforation navigation device according to one aspect of the present invention, the estimated cross section of the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting or after spraying concrete is based on the perforation position information acquired at the time of perforating each lock bolt hole with respect to the closed portion of the tunnel. Since the information is calculated and the image of the estimated cross section is displayed on the monitor from the calculated estimated cross section information, the position information of the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting or after concrete spraying can be safely obtained, and the tunnel construction is performed using this. Can support the work.

上述したように、本発明によれば、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の位置情報を安全に取得し、これを用いてトンネルの施工作業を支援できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to safely acquire the position information of the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting or after spraying concrete, and use this to support the construction work of the tunnel.

本発明の一態様に係る穿孔ナビゲーション装置の一実施形態の概略構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the schematic structure of one Embodiment of the perforation navigation device which concerns on one aspect of this invention. 本発明の一態様に係る穿孔ナビゲーション装置のモニタの表示例を示す正面図である。It is a front view which shows the display example of the monitor of the perforation navigation device which concerns on one aspect of this invention. ロックボルト孔を穿孔装置で穿孔しているイメージを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the image of drilling a lock bolt hole with a drilling device. 図3のA部拡大図であって、閉合部に対するロックボルト孔の穿孔開始位置と発破直後のトンネル内空壁の横断面との関係を説明する図である。It is an enlarged view of the part A of FIG. 3, and is the figure explaining the relationship between the drilling start position of the lock bolt hole with respect to the closing part, and the cross section of the empty wall in the tunnel immediately after blasting. 発破直後のトンネル内空壁の横断面の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the cross section of the empty wall in a tunnel immediately after blasting. 発破直後のトンネル内空壁をコンクリート吹付けによる閉合後のトンネルの横断面の例を表す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of the cross section of the tunnel after closing the empty wall in the tunnel immediately after blasting by concrete spraying. 発破直後のトンネル内空壁の横断面と計画断面を示すとともに、「余掘り」と「あたり」の定義を説明するための図である。It is a figure for showing the cross section and the planned cross section of the empty wall in the tunnel immediately after blasting, and for explaining the definition of "excavation" and "around". ロックボルト孔を穿孔中のトンネルの横断面の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the cross section of the tunnel which is drilling a lock bolt hole. ロックボルト孔を穿孔後のトンネルの横断面の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the cross section of a tunnel after drilling a lock bolt hole. ロックボルトが施工されたトンネルの横断面の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the cross section of the tunnel where the lock bolt was constructed.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置は、トンネルの施工作業を支援するための装置であり、特に、本実施形態では、発破直後のトンネル内空壁の閉合に際し、支保工を用いずに、一定厚さの吹付けコンクリートを施工して素掘り部分を閉合するトンネルの施工作業に適用する例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The perforation navigation device according to the present embodiment is a device for supporting the construction work of the tunnel. In particular, in the present embodiment, when closing the empty wall in the tunnel immediately after blasting, a constant thickness is used without using a support work. This is an example of applying it to the construction work of a tunnel that closes the bare digging part by constructing the sprayed concrete.
The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the plane dimension are different from the actual ones, and there are parts where the relationship and ratio of the dimensions are different between the drawings. Further, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, and arrangement of constituent parts. Etc. are not specified in the following embodiments.

図1に示すように、本実施形態の穿孔ナビゲーション装置1は、切羽Kの周壁面の閉合部Hに対し、ロックボルト孔を穿孔するための作業用車両(以下、「穿孔装置4」とも呼ぶ)に搭載される。穿孔装置4は、移動台車5と、移動台車5に設けられて複数の可動部(後述)を有するブーム6と、ブーム6に設けられて穿孔機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(以下、「第1の可動部9」とも呼ぶ)と、ブーム6を前後に進退動させるブームスライド10(以下、「第2の可動部10」とも呼ぶ)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(以下、「第3の可動部11」とも呼ぶ)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(以下、「第4の可動部12」とも呼ぶ)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(以下、「第5の可動部13」とも呼ぶ)とを有する。
As shown in FIG. 1, the perforation navigation device 1 of the present embodiment is a work vehicle for perforating a lock bolt hole with respect to the closing portion H of the peripheral wall surface of the face K (hereinafter, also referred to as “perforation device 4”). ) Is installed. The drilling device 4 includes a mobile carriage 5, a boom 6 provided on the mobile carriage 5 and having a plurality of movable portions (described later), and a guide cell 8 provided on the boom 6 on which the drilling machine 7 is mounted.
The boom 6 includes a boom swing 9 that swings the boom 6 in the horizontal direction (hereinafter, also referred to as a “first movable portion 9”) and a boom slide 10 that moves the boom 6 back and forth (hereinafter, “second movable portion 9”). The movable portion 10 ”), the guide swing 11 that swings the guide cell 8 in the horizontal direction (hereinafter, also referred to as the“ third movable portion 11 ”), and the guide tilt that swings the guide cell 8 in the vertical direction. It has a 12 (hereinafter, also referred to as a “fourth movable portion 12”) and a guide slide 13 (hereinafter, also referred to as a “fifth movable portion 13”) that moves the guide cell 8 back and forth.

第1〜第5の可動部9〜13のそれぞれは、後述する電動モータ19で駆動される油圧ポンプ18から供給される油圧によって駆動される。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の位置および姿勢を変更可能に構成されている。
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とを有する。穿孔機7には、穿孔機7を前後方向(つまりロッド軸方向)に進退動させるフィーダ16が配置されている。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で打撃力を付与するとともに、前方向に移動することで切羽Kの周壁面の閉合部Hにロックボルト孔Lを穿孔可能になっている。
Each of the first to fifth movable portions 9 to 13 is driven by the oil supply supplied from the hydraulic pump 18 driven by the electric motor 19 described later. As a result, the boom 6 is configured so that the position and orientation of the drilling machine 7 can be changed according to the operation of the operator of the drilling device 4.
The drilling machine 7 has a drilling rod 14 provided with a drilling bit at the tip end portion, and a drifter 15 that gives a blow to the rear end portion of the drilling rod 14. The puncher 7 is provided with a feeder 16 that moves the puncher 7 forward and backward (that is, in the rod axial direction). As a result, the drilling machine 7 applies a striking force to the rear end portion of the drilling rod 14 by the drifter 15 in response to the operator's operation, and moves forward to the closing portion H of the peripheral wall surface of the face K. The lock bolt hole L can be drilled.

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Kの周壁面の閉合部Hに押し当てる動作と、穿孔ロッド14の後端に打撃を付与するとともに穿孔機7を前方向に移動させる動作とを繰り返すことで、閉合部Hに対して複数のロックボルト孔Lを穿孔可能となっている。また、穿孔装置4は、モータ起動スイッチ17と、油圧ポンプ18とを有する。
モータ起動スイッチ17は、油圧ポンプ18の起動時(つまり第1〜第5の可動部9〜13に駆動を開始させるとき)にオペレータが押圧するスイッチである。モータ起動スイッチ17は、オペレータが押圧すると、油圧ポンプ18を起動させる信号(以下、「起動信号」とも呼ぶ)を電動モータ19とコントローラ3(後述)とに出力する。
As a result, the operator operates the drilling device 4, presses the tip of the drilling rod 14 against the closing portion H of the peripheral wall surface of the face K, gives a blow to the rear end of the drilling rod 14, and causes the drilling machine 7. By repeating the operation of moving in the forward direction, it is possible to drill a plurality of lock bolt holes L in the closing portion H. Further, the drilling device 4 has a motor start switch 17 and a hydraulic pump 18.
The motor start switch 17 is a switch pressed by the operator when the hydraulic pump 18 is started (that is, when the first to fifth movable portions 9 to 13 are started to be driven). When pressed by the operator, the motor start switch 17 outputs a signal for starting the hydraulic pump 18 (hereinafter, also referred to as a “start signal”) to the electric motor 19 and the controller 3 (described later).

油圧ポンプ18は、電動モータ19によって駆動され、第1〜第5の可動部9〜13に設けられた油圧シリンダ等に油圧を供給するポンプである。電動モータ19は、モータ起動スイッチ17から起動信号が出力されると、油圧ポンプ18の駆動を開始し、コントローラ3から停止信号(後述)が出力されると、油圧ポンプ18の駆動を終了する。
また、本実施形態の穿孔ナビゲーション装置1は、相対情報取得部20〜24と、始動操作検出部25と、位置記憶部26と、モニタ2と、コントローラ3とを備える。相対情報取得部20〜24は、移動台車5に対する穿孔機7のビットの位置(すなわちビットの相対位置)、姿勢および向きに関する情報(以下、「相対情報」とも呼ぶ)を取得する。そして、相対情報取得部20〜24は、取得した相対情報をコントローラ3に出力する。
The hydraulic pump 18 is a pump that is driven by an electric motor 19 and supplies hydraulic pressure to hydraulic cylinders and the like provided in the first to fifth movable portions 9 to 13. The electric motor 19 starts driving the hydraulic pump 18 when a start signal is output from the motor start switch 17, and ends driving the hydraulic pump 18 when a stop signal (described later) is output from the controller 3.
Further, the perforation navigation device 1 of the present embodiment includes relative information acquisition units 20 to 24, a start operation detection unit 25, a position storage unit 26, a monitor 2, and a controller 3. The relative information acquisition units 20 to 24 acquire information on the bit position (that is, the relative position of the bit), the posture, and the orientation of the punch 7 with respect to the moving carriage 5 (hereinafter, also referred to as “relative information”). Then, the relative information acquisition units 20 to 24 output the acquired relative information to the controller 3.

例えば、相対情報取得部20(以下、「水平角検出部20」とも呼ぶ)は、第1の可動部9に配され、ブーム6の水平方向への揺動角を検出し、その検出結果をコントローラ3に出力する。また、相対情報取得部21(以下、「水平角検出部21」とも呼ぶ)は、第3の可動部11に配され、ガイドセル8の水平方向への揺動角を検出し、その検出結果をコントローラ3に出力する。
また、相対情報取得部22(以下、「垂直角検出部22」とも呼ぶ)は、第4の可動部12に配され、ガイドセル8の垂直方向への揺動角を検出し、その検出結果をコントローラ3に出力する。さらに、相対情報取得部23(以下、「進退量検出部23」とも呼ぶ)は、第2の可動部10に配され、ブーム6の前後方向への進退量を検出し、その検出結果をコントローラ3に出力する。また、相対情報取得部24(以下、「進退量検出部24」とも呼ぶ)は、フィーダ16に配され、ガイドセル8の前後方向への進退量を検出し、その検出結果をコントローラ3に出力する。
For example, the relative information acquisition unit 20 (hereinafter, also referred to as “horizontal angle detection unit 20”) is arranged in the first movable unit 9, detects the horizontal swing angle of the boom 6, and detects the detection result. Output to controller 3. Further, the relative information acquisition unit 21 (hereinafter, also referred to as “horizontal angle detection unit 21”) is arranged in the third movable unit 11 to detect the horizontal swing angle of the guide cell 8 and its detection result. Is output to the controller 3.
Further, the relative information acquisition unit 22 (hereinafter, also referred to as “vertical angle detection unit 22”) is arranged in the fourth movable unit 12 to detect the swing angle of the guide cell 8 in the vertical direction, and the detection result thereof. Is output to the controller 3. Further, the relative information acquisition unit 23 (hereinafter, also referred to as “advance / retreat amount detection unit 23”) is arranged in the second movable unit 10 to detect the amount of advance / retreat of the boom 6 in the front-rear direction, and the detection result is used as a controller. Output to 3. Further, the relative information acquisition unit 24 (hereinafter, also referred to as “advance / retreat amount detection unit 24”) is arranged in the feeder 16 to detect the amount of advance / retreat of the guide cell 8 in the front-rear direction, and outputs the detection result to the controller 3. do.

位置記憶部26は、穿孔作業中に穿孔されたロックボルト孔Lの穿孔位置を記憶する。閉合部Hに対するロックボルト孔Lの穿孔位置としては、例えば、ロックボルト孔Lの穿孔位置の座標データおよび穿孔角度のデータを用いることができる。モニタ2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3が生成した画像(例えば、図2に示すように、切羽Kの鏡への装薬孔の穿孔作業を支援するための画像)を表示する。
コントローラ3は、モータ起動スイッチ17、水平角検出部20、21、垂直角検出部22、進退量検出部23、24、始動操作検出部25、位置記憶部26およびモニタ2に接続されたマイコンである。コントローラ3は、油圧検出部30、情報取得部31、穿孔位置算出部32、表示実行部34、記憶実行部35および停止部36等のハードウェア資源を論理的に備えている。
The position storage unit 26 stores the drilling position of the lock bolt hole L drilled during the drilling operation. As the drilling position of the lock bolt hole L with respect to the closing portion H, for example, coordinate data of the drilling position of the lock bolt hole L and data of the drilling angle can be used. The monitor 2 is arranged at a position visible to the operator, and an image generated by the controller 3 (for example, as shown in FIG. 2, an image for supporting the drilling operation of the charging hole in the mirror of the face K) is displayed. indicate.
The controller 3 is a microcomputer connected to the motor start switch 17, the horizontal angle detection units 20, 21, the vertical angle detection unit 22, the advance / retreat amount detection units 23, 24, the start operation detection unit 25, the position storage unit 26, and the monitor 2. be. The controller 3 logically includes hardware resources such as a hydraulic pressure detection unit 30, an information acquisition unit 31, a drilling position calculation unit 32, a display execution unit 34, a storage execution unit 35, and a stop unit 36.

図1に示す例では、油圧検出部30、情報取得部31、穿孔位置算出部32、表示実行部34、記憶実行部35、停止部36および内空壁位置算出部33等は、論理的な機能に着目したハードウェア資源を形式的に表現している。すなわち、図1の表現は、必ずしも半導体チップ上に物理的な領域として独立存在する機能ブロックを意味するものではない。
なお、この穿孔ナビゲーション装置1では、油圧検出部30が、ブーム6の第1〜第5の可動部9〜13を駆動させる油圧ポンプ18の稼働状態を検出するが、他の構成を採用することもできる。例えば、穿孔装置4、つまり、ブーム6や穿孔機7を備える装置(例えばドリルジャンボ等の作業用車両)を駆動させる油圧ポンプの稼働状態を検出するものであればよく、穿孔機7のドリフタ15やフィーダ16を駆動させる油圧ポンプの稼働状態を検出する構成としてもよい。
In the example shown in FIG. 1, the oil pressure detection unit 30, the information acquisition unit 31, the drilling position calculation unit 32, the display execution unit 34, the storage execution unit 35, the stop unit 36, the inner empty wall position calculation unit 33, and the like are logical. It is a formal representation of hardware resources that focus on functionality. That is, the expression in FIG. 1 does not necessarily mean a functional block that independently exists as a physical region on the semiconductor chip.
In the perforation navigation device 1, the oil pressure detection unit 30 detects the operating state of the hydraulic pump 18 that drives the first to fifth movable units 9 to 13 of the boom 6, but another configuration is adopted. You can also do it. For example, it suffices as long as it detects the operating state of the drilling device 4, that is, the hydraulic pump for driving the device including the boom 6 and the drilling machine 7 (for example, a work vehicle such as a drill jumbo), and the drifter 15 of the drilling machine 7 may be used. Or the operation state of the hydraulic pump for driving the feeder 16 may be detected.

また、例えば、油圧ポンプ18が、ブーム6の第1〜第5の可動部9〜13に加え、穿孔機7のドリフタ15やフィーダ16にも油圧を供給することから、ブーム6の第1〜第5の可動部9〜13、穿孔機7のドリフタ15、フィーダ16を駆動させる油圧ポンプ18の稼働状態を検出する構成を採用できる。
情報取得部31は、油圧検出部30で油圧ポンプ18の稼働状態から、起動操作を検出すると、トンネル延長方向における切羽Kの位置の情報と、移動台車5の位置、姿勢および向きの情報とを送信させる信号(以下、「送信要求信号」とも呼ぶ)をトンネル用総合測量システム40に送信する。これらの情報を、以下、「演算用情報」とも呼ぶ。
Further, for example, since the hydraulic pump 18 supplies hydraulic pressure to the drifter 15 and the feeder 16 of the drilling machine 7 in addition to the first to fifth movable parts 9 to 13 of the boom 6, the first to third booms 6 are supplied. A configuration for detecting the operating state of the fifth movable portion 9 to 13, the drifter 15 of the drilling machine 7, and the hydraulic pump 18 for driving the feeder 16 can be adopted.
When the information acquisition unit 31 detects the start operation from the operating state of the hydraulic pump 18 by the oil pressure detection unit 30, it obtains information on the position of the face K in the tunnel extension direction and information on the position, posture, and orientation of the moving carriage 5. A signal to be transmitted (hereinafter, also referred to as a “transmission request signal”) is transmitted to the comprehensive survey system 40 for tunnels. Hereinafter, this information is also referred to as "calculation information".

切羽Kの位置としては、例えば、トンネル起点(0[m])からのトンネル進行長を用いることができる。また、穿孔装置4の位置としては、例えば、穿孔装置4の座標データを用いることができる。情報取得部31とトンネル用総合測量システム40との間の信号等の送信は、例えば、無線LAN(Local Area Network)による無線通信を用いて行われる。
ここで、トンネル用総合測量システム40は、トンネル坑内に設置されたトータルステーション41と、情報取得部31から送信要求信号が送信されるとトータルステーション41に演算用情報を測定させ、測定された演算用情報をコントローラ3(情報取得部31)に送信する演算制御部42とを有する。トンネル用総合測量システム40としては、例えば、特許第3418682号公報で開示されたものを用いることができる。
As the position of the face K, for example, the tunnel progress length from the tunnel starting point (0 [m]) can be used. Further, as the position of the drilling device 4, for example, the coordinate data of the drilling device 4 can be used. Transmission of signals and the like between the information acquisition unit 31 and the tunnel comprehensive surveying system 40 is performed using, for example, wireless communication via a wireless LAN (Local Area Network).
Here, the comprehensive tunnel surveying system 40 causes the total station 41 installed in the tunnel mine and the total station 41 to measure the calculation information when the transmission request signal is transmitted from the information acquisition unit 31, and the measured calculation information. It has an arithmetic control unit 42 that transmits the information to the controller 3 (information acquisition unit 31). As the comprehensive surveying system 40 for tunnels, for example, the one disclosed in Japanese Patent No. 3418682 can be used.

穿孔位置算出部32は、情報取得部31で取得した演算用情報と、水平角検出部20、21、垂直角検出部22および進退量検出部23、24の各検出結果(つまり、相対情報取得部20〜24で取得した相対情報)とに基づき、閉合部Hに対するロックボルト孔Lの穿孔位置の座標および穿孔角度を穿孔情報として算出する。さらに、穿孔情報算出部32は、油圧検出部30で検出された、ドリフタ15に供給される随時の油圧データを取得し、随時の穿孔位置座標の情報とそのときにドリフタ15に供給されている油圧データとを紐付して穿孔情報とする。 The drilling position calculation unit 32 acquires the calculation information acquired by the information acquisition unit 31 and the detection results of the horizontal angle detection units 20 and 21, the vertical angle detection unit 22 and the advance / retreat amount detection units 23 and 24 (that is, relative information acquisition). Based on the relative information acquired in the portions 20 to 24), the coordinates of the drilling position of the lock bolt hole L with respect to the closing portion H and the drilling angle are calculated as the drilling information. Further, the drilling information calculation unit 32 acquires the occasional oil pressure data supplied to the drifter 15 detected by the oil pressure detection unit 30, and supplies the information of the drilling position coordinates at any time and the drifter 15 at that time. It is linked with the oil pressure data to obtain drilling information.

ここで、ドリフタ15に供給される随時の油圧データは、そのときに単位体積を破砕するために使用した穿孔エネルギ値に対応する。よって、随時の穿孔位置座標の情報とそのときにドリフタ15に供給されている油圧データとを紐付して記憶することにより、その穿孔位置座標での単位体積を破砕するために使用した穿孔エネルギ値が判る。
そして、穿孔位置算出部32は、算出したロックボルト孔Lの穿孔情報を表示実行部34に出力する。表示実行部34は、穿孔位置算出部32で算出したロックボルト孔Lの穿孔位置情報に基づき、図2に示すように、ロックボルト孔Lの穿孔位置の画像をモニタ2に表示させる。
Here, the occasional hydraulic data supplied to the drifter 15 corresponds to the drilling energy value used to crush the unit volume at that time. Therefore, the drilling energy value used to crush the unit volume at the drilling position coordinates by associating and storing the information of the drilling position coordinates at any time and the hydraulic data supplied to the drifter 15 at that time. I understand.
Then, the drilling position calculation unit 32 outputs the calculated drilling information of the lock bolt hole L to the display execution unit 34. The display execution unit 34 causes the monitor 2 to display an image of the drilling position of the lock bolt hole L based on the drilling position information of the lock bolt hole L calculated by the drilling position calculation unit 32, as shown in FIG.

なお、図2に示す表示例では、後述する内空壁位置算出処理で生成され、閉合部Hに対する複数のロックボルト孔Lの穿孔結果から算出した、トンネル内空壁Sの推測断面Gと計画断面Pとを比較可能に重畳表示し、併せて、これから切羽の鏡に対して穿孔する装薬孔の穿孔パターンを重畳表示している例である。同図では、装薬孔の開口部の位置が四角形状の図形「□」で表され、装薬孔の向きが図形「□」から延びている直線で表されている。
さらに、穿孔エネルギ値を監視することにより、当然に、コンクリート吹付後のトンネル内空壁面(つまり、閉合部Hの表面)の位置をも取得することができる。よって、本実施形態では、コンクリート吹付後の内空断面情報も併せて取得するとともに、表示実行部34は、コンクリート吹付後の内空断面情報をモニタ2に、単動または上記トンネル内空壁Sの推測断面Gと計画断面Pとを比較可能に重畳表示可能になっている(例えば図6参照)。
In the display example shown in FIG. 2, the estimated cross section G of the inner empty wall S of the tunnel and the plan, which are generated by the inner empty wall position calculation process described later and calculated from the drilling results of the plurality of lock bolt holes L for the closing portion H. This is an example in which the cross section P and the cross section P are superimposed and displayed in a comparable manner, and at the same time, the perforation pattern of the charge hole to be perforated with respect to the mirror of the face is superimposed and displayed. In the figure, the position of the opening of the charge hole is represented by a square figure “□”, and the direction of the charge hole is represented by a straight line extending from the figure “□”.
Further, by monitoring the drilling energy value, it is naturally possible to obtain the position of the empty wall surface in the tunnel (that is, the surface of the closing portion H) after the concrete is sprayed. Therefore, in the present embodiment, the inside sky cross-section information after concrete spraying is also acquired, and the display execution unit 34 uses the inside sky cross-section information after concrete spraying on the monitor 2 as a single motion or the above tunnel inner sky wall S. The estimated cross section G and the planned cross section P can be superposed and displayed in a comparable manner (see, for example, FIG. 6).

記憶実行部35は、穿孔位置算出部32で算出したロックボルト孔Lの穿孔位置情報を位置記憶部26に記憶させる。位置記憶部26に記憶された穿孔位置情報は、発破直後のトンネル内空壁面Sの推測断面Gを算出、およびコンクリート吹付後の内空断面情報の算出に用いる他、穿孔結果の解析に用いる。
内空壁位置算出部33は、内空壁位置算出処理を実行し、発破後のトンネル内空壁Sおよび閉合部Hの表面を、ロックボルト孔Lの穿孔位置情報から推測断面Gおよび閉合部Hの表面位置情報としてそれぞれ算出する。なお、本実施形態では、推測断面Gの算出条件として、閉合部Hに対して支保工が入らないトンネルを条件としている。
The storage execution unit 35 stores the drilling position information of the lock bolt hole L calculated by the drilling position calculation unit 32 in the position storage unit 26. The drilling position information stored in the position storage unit 26 is used not only for calculating the estimated cross-section G of the tunnel inner wall surface S immediately after blasting and for calculating the inner-sky cross-section information after concrete spraying, but also for analyzing the drilling result.
The inner air wall position calculation unit 33 executes the inner air wall position calculation process, and estimates the surfaces of the tunnel inner air wall S and the closing portion H after blasting from the drilling position information of the lock bolt hole L, and the cross section G and the closing portion. It is calculated as the surface position information of H. In this embodiment, the calculation condition of the estimated cross section G is a tunnel in which the support work does not enter the closed portion H.

詳しくは、支保工が入らないトンネル断面であっても、通常、落石防止のために、一定厚さの吹付けコンクリートを施工して素掘り部分を閉合する。ここで、吹付けコンクリートの厚さtは、既知の値であり、また、支保が変更とならない限り、近似的に一定とみなすことができる。そのため、その閉合部Hの表面は、おおよそ発破直後のトンネル内空壁Sの形状を現わしているとみなせる。
一方、上述したように、本実施形態の穿孔ナビゲーション装置1が装備された穿孔装置4によれば、ロックボルト孔Lの穿孔を行った場合、その穿孔開始位置の座標および穿孔角度等のロックボルト孔Lの穿孔位置情報は、システムの位置記憶部26に記録されているので、その座標および穿孔角度を容易に確認することができる。
Specifically, even if the tunnel section does not include support work, usually, in order to prevent rockfall, spray concrete of a certain thickness is applied to close the digging part. Here, the thickness t of the sprayed concrete is a known value, and can be regarded as approximately constant unless the support is changed. Therefore, it can be considered that the surface of the closed portion H roughly represents the shape of the tunnel inner wall S immediately after blasting.
On the other hand, as described above, according to the perforation device 4 equipped with the perforation navigation device 1 of the present embodiment, when the lock bolt hole L is perforated, the lock bolt such as the coordinates of the perforation start position and the perforation angle is obtained. Since the perforation position information of the hole L is recorded in the position storage unit 26 of the system, its coordinates and perforation angle can be easily confirmed.

今、図4において、トンネルの閉合部Hに対するロックボルト孔Lの穿孔開始位置の座標を(Y1,Z1)、ロックボルト孔Lの穿孔時に、発破直後のトンネル内空壁面Sである発破後断面に到達した位置座標(つまり、内空壁座標)を(Y2,Z2)、Y軸とロックボルト孔Lの穿孔方向との穿孔角度をθ、閉合部Hの吹付けコンクリートの厚さをtとしたときに、以下の(式1、式2)が成り立つ。
Y2=Y1+t×cosθ (式1)
Z2=Z1+t×sinθ (式2)
Now, in FIG. 4, the coordinates of the drilling start position of the lock bolt hole L with respect to the closing portion H of the tunnel are (Y1, Z1), and the cross section after blasting, which is the empty wall surface S in the tunnel immediately after blasting when the lock bolt hole L is drilled. The position coordinates (that is, the coordinates of the inner sky wall) that reached the above are (Y2, Z2), the drilling angle between the Y axis and the drilling direction of the rock bolt hole L is θ, and the thickness of the sprayed concrete of the closing portion H is t. Then, the following (Equation 1 and Equation 2) holds.
Y2 = Y1 + t × cosθ (Equation 1)
Z2 = Z1 + t × sinθ (Equation 2)

ここで、本実施形態の内空壁位置算出処理では、推測断面Gの算出条件として、閉合部Hに対して支保工が入らないトンネルを前提とするところ、閉合部Hの吹付けコンクリートの厚さtは、上記のように、一定(t=constant)とみなすことができ、また、その厚さは既知の情報である。よって、本実施形態の内空壁位置算出処理では、穿孔開始位置の座標(Y1,Z1)および穿孔角度θを穿孔位置情報とし、(式1、式2)から内空壁座標(Y2,Z2)を周方向に放射状に穿孔される複数のロックボルト孔Lの全ての位置で算出する。そして、その算出された発破後断面Sに到達した位置座標(Y2,Z2)相互を、直線または回帰スプライン等による曲線で締結すれば、発破直後のトンネル内空壁面に近似する推測断面情報を取得できる。 Here, in the inner empty wall position calculation process of the present embodiment, the thickness of the sprayed concrete of the closed portion H is assumed to be a tunnel in which the support work does not enter the closed portion H as the calculation condition of the estimated cross section G. As described above, t can be regarded as constant (t = constant), and its thickness is known information. Therefore, in the inner sky wall position calculation process of the present embodiment, the coordinates (Y1, Z1) of the drilling start position and the drilling angle θ are used as the drilling position information, and the inner sky wall coordinates (Y2, Z2) are obtained from (Equation 1, Equation 2). ) Is calculated at all positions of the plurality of lock bolt holes L that are radially perforated in the circumferential direction. Then, if the calculated position coordinates (Y2, Z2) that have reached the cross-section S after rupture are fastened with a straight line or a curve by a regression spline or the like, estimated cross-section information that approximates the empty wall surface in the tunnel immediately after rupture is acquired. can.

本実施形態の内空壁位置算出部33は、この手順に従い、閉合部Hに対してロックボルト孔Lを穿孔するときの穿孔位置情報に基づいて、発破直後のトンネル内空壁面Sの推測断面情報を算出する。そして、表示実行部34は、図2にも示すように、内空壁位置算出部33で算出した推測断面情報から推測断面Gの画像をモニタに表示させる。同図に示す例では、上述したように、推測断面Gの画像とともに計画断面Pの画像、およびこれから切羽の鏡に対して穿孔する装薬孔の穿孔パターンを併せて重畳表示している。 According to this procedure, the inner empty wall position calculation unit 33 of the present embodiment estimates the cross section of the inner empty wall surface S of the tunnel immediately after blasting based on the drilling position information when the lock bolt hole L is drilled in the closing portion H. Calculate the information. Then, as shown in FIG. 2, the display execution unit 34 causes the monitor to display an image of the estimated cross section G from the estimated cross section information calculated by the inner empty wall position calculation unit 33. In the example shown in the figure, as described above, the image of the estimated cross section G, the image of the planned cross section P, and the perforation pattern of the charge hole to be perforated from the mirror of the face are superimposed and displayed.

ここで、常にビットの座標と穿孔エネルギをひも付けして記録することにより、穿孔エネルギ値が、コンクリートから岩盤に変化したと考えられる変化点がわかるので、おのずとコンクリートと岩盤の境界点の座標もわかることになる。また、穿孔開始点についても同様であり、ほぼ無負荷の状態から穿孔エネルギー値が急激に上昇したときの位置情報から閉合部Hの表面位置情報、つまり、コンクリート吹付後の内空断面情報を取得できる。そのため、ロックボルト孔Lの穿孔開始位置の座標(Y1,Z1)から、その位置座標相互を、直線または曲線で締結することにより、コンクリート吹付後のトンネル内空壁面に近似する推測断面情報(内空断面情報)を取得できる。よって、穿孔作業をしなくても、ガイドシェルを内空壁にタッチするだけで推測断面情報を取得できる。 Here, by always linking the coordinates of the bit and the drilling energy and recording, the change point where the drilling energy value is considered to have changed from concrete to rock can be known, so naturally the coordinates of the boundary point between concrete and rock can also be recorded. You will understand. The same applies to the drilling start point, and the surface position information of the closing portion H, that is, the interior cross-section information after concrete spraying is acquired from the position information when the drilling energy value suddenly rises from a state of almost no load. can. Therefore, from the coordinates (Y1, Z1) of the drilling start position of the lock bolt hole L, the estimated cross-sectional information (inside) that approximates the empty wall surface in the tunnel after concrete spraying by fastening the position coordinates to each other with a straight line or a curved line. Empty section information) can be obtained. Therefore, the estimated cross-section information can be obtained simply by touching the guide shell to the inner empty wall without drilling work.

本実施形態の内空壁位置算出部33は、閉合部Hに対して各ロックボルト孔Lを穿孔するときの穿孔情報に基づいて、発破直後のトンネル内空壁面Sの推測断面情報、および閉合部Hの表面位置情報を算出する。そして、表示実行部34は、図2にも示すように、内空壁位置算出部33で算出した推測断面情報から推測断面Gの画像をモニタに表示させる。同図に示す例では、上述したように、推測断面Gの画像とともに計画断面Pの画像、およびこれから切羽の鏡に対して穿孔する装薬孔の穿孔パターンを併せて重畳表示している。また、閉合部Hの表面位置情報を併せて表示可能になっている。 The inner empty wall position calculation unit 33 of the present embodiment provides estimated cross-sectional information of the inner empty wall surface S of the tunnel immediately after blasting and closing based on the drilling information when each lock bolt hole L is drilled in the closing portion H. The surface position information of the part H is calculated. Then, as shown in FIG. 2, the display execution unit 34 causes the monitor to display an image of the estimated cross section G from the estimated cross section information calculated by the inner empty wall position calculation unit 33. In the example shown in the figure, as described above, the image of the estimated cross section G, the image of the planned cross section P, and the perforation pattern of the charge hole to be perforated from the mirror of the face are superimposed and displayed. In addition, the surface position information of the closing portion H can also be displayed.

(動作)
次に、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1の動作および作用効果を説明する。
ところで、トンネルの施工作業では、まず、地山に装薬孔をさく孔をし、その装薬孔内に爆薬を装薬して発破し、その後にズリ出しを行う。これにより、図5に示すように、切羽の未閉合部には、発破直後のトンネル内空壁面Sが形成される。そして、発破されたトンネル内空壁Sに対しては、迅速なコンクリートの吹付け作業が行われ、図6に示すように、トンネル内空壁面Sが閉合部Hにより閉合される。
(motion)
Next, the operation and operation / effect of the perforation navigation device 1 according to the present embodiment will be described.
By the way, in the construction work of the tunnel, first, a charge hole is made in the ground, an explosive is charged into the charge hole to blast it, and then the displacement is performed. As a result, as shown in FIG. 5, an empty wall surface S in the tunnel immediately after blasting is formed in the unclosed portion of the face. Then, a quick concrete spraying operation is performed on the blasted tunnel inner wall S, and as shown in FIG. 6, the tunnel inner wall S is closed by the closing portion H.

ここで、図7に示すように、トンネルの計画断面Pに対し、発破により形成されるトンネル内空壁面Sには、余掘り部(計画断面Pに対して凹の部分)やあたり部(計画断面Pに対して凸の部分)が生じ得る。そして、その余掘り量やあたり量を所定以内に管理することは、発破の施工品質を向上する上で極めて重要である。一方、上述したように、発破直後のトンネル内空壁は崩壊し易いことから早期に閉合が求められる。そのため、トンネル内空壁を測量する時間が十分にとれない上、人が切羽近傍に立ち入ることを避ける目的から、トンネル内空壁の測量を人が行うことが困難である。 Here, as shown in FIG. 7, with respect to the planned cross section P of the tunnel, the empty wall surface S in the tunnel formed by blasting has an extra digging portion (a portion recessed with respect to the planned cross section P) and a hit portion (planned). A portion that is convex with respect to the cross section P) may occur. It is extremely important to control the amount of excess digging and the amount of hitting within a predetermined range in order to improve the construction quality of blasting. On the other hand, as described above, the empty wall inside the tunnel immediately after blasting is liable to collapse, so early closure is required. Therefore, it is difficult for a person to survey the inside of the tunnel in order to prevent a person from entering the vicinity of the face, in addition to not having sufficient time to survey the inside of the tunnel.

これに対し、本実施形態では、コントローラ3は、ロックボルト孔Lの穿孔位置情報の取得処理とともに、内空壁位置算出処理を常に自動的に実行し、これにより、これまで取得困難であった内空壁の形状情報を安全に取得可能であり、また、その結果をモニタに表示することで、これまで以上に精密な発破施工を実施可能である。
具体的には、本実施形態では、閉合部Hにロックボルト孔Lを穿孔するに際し、ブーム6の第1〜第5の可動部9〜13を駆動可能とするために、オペレータは、モータ起動スイッチ17を押圧する。これにより、モータ起動スイッチ17が起動信号を電動モータ19とコントローラ3とに出力する。起動信号が出力されると、電動モータ19が、油圧ポンプ18の駆動を開始する。
On the other hand, in the present embodiment, the controller 3 always automatically executes the inner empty wall position calculation process together with the acquisition process of the drilling position information of the lock bolt hole L, which has been difficult to acquire until now. It is possible to safely acquire the shape information of the inner air wall, and by displaying the result on the monitor, it is possible to carry out more precise blasting work than ever before.
Specifically, in the present embodiment, when the lock bolt hole L is drilled in the closing portion H, the operator activates the motor in order to drive the first to fifth movable portions 9 to 13 of the boom 6. Press the switch 17. As a result, the motor start switch 17 outputs a start signal to the electric motor 19 and the controller 3. When the start signal is output, the electric motor 19 starts driving the hydraulic pump 18.

これにより、穿孔機7のドリフタ15およびフィーダ16、並びに、ブーム6の第1〜第5の可動部9〜13が駆動可能な状態となる。そして、コントローラ3は、情報取得信号をトンネル用総合測量システム40の演算制御部42に送信する。情報取得信号が送信されると、演算制御部42が、トータルステーション41に移動台車5の位置等の演算用情報を測定させ、測定された演算用情報をコントローラ3に送信する。
演算用情報が送信されると、コントローラ3は、送信された演算用情報を取得し、取得した演算用情報と、水平角検出部20、21、垂直角検出部22および進退量検出部23、24の各検出結果、並びに、油圧検出部30による油圧の検出結果に基づき、閉合部Hに対するロックボルト孔Lの穿孔位置の座標および穿孔角度、並びに、そのときにその座標での単位体積を破砕するために使用した穿孔エネルギ値を算出する。
As a result, the drifter 15 and the feeder 16 of the drilling machine 7 and the first to fifth movable parts 9 to 13 of the boom 6 can be driven. Then, the controller 3 transmits the information acquisition signal to the arithmetic control unit 42 of the comprehensive tunnel surveying system 40. When the information acquisition signal is transmitted, the calculation control unit 42 causes the total station 41 to measure calculation information such as the position of the mobile carriage 5, and transmits the measured calculation information to the controller 3.
When the calculation information is transmitted, the controller 3 acquires the transmitted calculation information, and the acquired calculation information and the horizontal angle detection units 20 and 21, the vertical angle detection unit 22, and the advance / retreat amount detection unit 23, Based on each of the detection results of 24 and the detection result of the hydraulic pressure by the hydraulic pressure detection unit 30, the coordinates and the drilling angle of the drilling position of the lock bolt hole L with respect to the closing portion H, and the unit volume at that coordinate are crushed at that time. Calculate the drilling energy value used to do this.

これにより、コントローラ3は、図8に穿孔途中のイメージを示すように、トンネル内空壁Sの周方向に放射状に穿孔される各ロックボルト孔Lの穿孔位置の座標および穿孔角度を穿孔位置情報として取得できる。また、そのとき要した穿孔エネルギを穿孔情報として取得できる。そして、コントローラ3は、穿孔位置情報を位置記憶部26に記憶させる。そして、コントローラ3は、図2に示したように、モニタ2に各ロックボルト孔Lの穿孔位置の画像を表示して、これをオペレータに視認させ、ロックボルト孔Lの穿孔作業を支援することができる。 As a result, the controller 3 obtains the perforation position information and the perforation angle of each lock bolt hole L radially perforated in the circumferential direction of the tunnel inner air wall S, as shown in FIG. Can be obtained as. In addition, the drilling energy required at that time can be acquired as drilling information. Then, the controller 3 stores the drilling position information in the position storage unit 26. Then, as shown in FIG. 2, the controller 3 displays an image of the drilling position of each lock bolt hole L on the monitor 2 and makes the operator visually recognize the image to support the drilling work of the lock bolt hole L. Can be done.

さらに、本実施形態のコントローラ3は、内空壁位置算出部33が、ロックボルト孔Lが穿孔された全ての位置で、上述した内空壁位置算出処理を実行し、各ロックボルト孔Lが発破後断面に到達した位置座標を直線または回帰スプライン等による曲線で締結して、近似の内空壁情報を取得することができる。
これにより、図9に示すように、所定のロックボルト孔Lが総て穿孔されると、本実施形態のコントローラ3は、各ロックボルト孔Lの穿孔結果の記録から、発破後のトンネル内空壁Sと交じわる点の座標を上記(式1,式2)で求め、その算出された位置座標相互を、直線または回帰スプライン等の曲線で締結することにより、発破直後のトンネル内空壁面Sに近似する推測断面情報を安全に取得することができる。
Further, in the controller 3 of the present embodiment, the inner empty wall position calculation unit 33 executes the above-mentioned inner empty wall position calculation process at all the positions where the lock bolt holes L are drilled, and each lock bolt hole L is formed. Approximate inner air wall information can be obtained by concluding the position coordinates that reach the cross section after rupture with a straight line or a curved line such as a regression spline.
As a result, as shown in FIG. 9, when all the predetermined lock bolt holes L are drilled, the controller 3 of the present embodiment records the drilling results of each lock bolt hole L and empties the tunnel after blasting. By obtaining the coordinates of the point where the wall S intersects with the above (Equation 1 and Equation 2) and concluding the calculated position coordinates with a straight line or a curve such as a regression spline, the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting. Estimated cross-sectional information similar to S can be safely acquired.

そして、コントローラ3は、図2に示したように、トンネル内空壁Sの推測断面Gの画像と計画断面Pの画像とを比較可能に重畳表示し、併せて、これから切羽の鏡に対して穿孔する装薬孔の穿孔パターンを重畳表示することができる。これにより、これまで取得困難であった内空壁の形状情報を安全に取得可能であり、また、その結果をモニタ2に表示することで、これまで以上に精密な発破施工を実施できる。
また、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、発破直後およびコンクリート吹付後のトンネル内空壁面(符号SおよびHに対応する面)の推測断面情報の取得の他、所定のロックボルト孔Lの穿孔後には、図10に示すように、各ロックボルト孔Lに対してロックボルトLBがそれぞれ打設されるところ、このロックボルトLBの打設表示や、これから打設されるロックボルトLBの位置等を併せて重畳表示することも可能となる。よって、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、トンネルの施工作業をより総合的に支援する上で極めて優れている。
Then, as shown in FIG. 2, the controller 3 superimposes and displays the image of the estimated cross section G of the tunnel inner wall S and the image of the planned cross section P in a comparable manner, and at the same time, with respect to the mirror of the face from now on. The perforation pattern of the charge hole to be perforated can be superimposed and displayed. As a result, it is possible to safely acquire the shape information of the inner air wall, which has been difficult to acquire until now, and by displaying the result on the monitor 2, it is possible to carry out more precise blasting work than ever before.
Further, according to the perforation navigation device 1 according to the present embodiment, in addition to acquiring the estimated cross-sectional information of the empty wall surface (the surface corresponding to the reference numerals S and H) in the tunnel immediately after blasting and after spraying concrete, a predetermined lock bolt hole is obtained. After the drilling of L, as shown in FIG. 10, the lock bolt LB is driven into each lock bolt hole L. It is also possible to superimpose and display the position of. Therefore, according to the perforation navigation device 1 according to the present embodiment, it is extremely excellent in supporting the construction work of the tunnel more comprehensively.

例えば、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、発破直後のトンネル内空壁面Sの推測断面情報に基づき、掘削断面を把握できる。そのため、余掘りをより正確に把握して、次回の発破時に、穿孔位置や角度を修正して余掘りを低減することができる。また、覆工コンクリートの出来は覆工前の凸凹に影響されるところ、余掘りをより正確に把握し(つまり覆工前の形状をより正確に把握し)、これにより、従前の工程での問題点を次回の同工程では改善して、覆工背面の凹凸を減らすことができる。よって、覆工厚を均一化して拘束ひび割れを防止または抑制することができるという優れた効果を奏する。 For example, according to the drilling navigation device 1 according to the present embodiment, the drilling cross section can be grasped based on the estimated cross section information of the empty wall surface S in the tunnel immediately after blasting. Therefore, it is possible to grasp the over-digging more accurately and correct the drilling position and angle at the next blasting to reduce the over-digging. In addition, where the result of lining concrete is affected by the unevenness before lining, the over-digging is grasped more accurately (that is, the shape before lining is grasped more accurately), thereby in the previous process. The problem can be improved in the same process next time, and the unevenness on the back surface of the lining can be reduced. Therefore, it has an excellent effect that the lining thickness can be made uniform and restraint cracks can be prevented or suppressed.

また、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、例えば「コンクリート吹付後のトンネル内空壁面(閉合部Hに対応する面)の推測断面情報」と「発破直後のトンネル内空壁面Sの推測断面情報」とから、吹付け断面の形状や厚さを把握できるため、覆工コンクリート量を推定して、支保工設置や吹付け設置が間違っていないかをチェックすることができる。また、吹付け面の凹凸による防水シートの設置基準に適合するか否かをチェックすることができる。さらに、計測工としてトンネル全周の変状を把握することができる。 Further, according to the perforation navigation device 1 according to the present embodiment, for example, "estimated cross-sectional information of the tunnel inner wall surface (the surface corresponding to the closing portion H) after concrete spraying" and "the tunnel inner air wall surface S immediately after blasting". Since the shape and thickness of the sprayed cross section can be grasped from the "estimated cross-section information", it is possible to estimate the amount of lining concrete and check whether the support work installation and the spray installation are correct. In addition, it is possible to check whether or not the waterproof sheet conforms to the installation standard due to the unevenness of the spray surface. Furthermore, as a measuring engineer, it is possible to grasp the deformation of the entire circumference of the tunnel.

さらに、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、吹付け断面の形状や厚さを把握できることから、吹付け全周巻き厚が確保できているか否かを確認できる。また、吹付け厚から吹付け量を推定することにより、余吹率やリバウンド率をより正確に計算して、吹付け配合の変更を行うための資料とすることができる。
つまり、吹付コンクリートは、その全てが閉合部に付着するわけではなく、一部は落下してしまう。これを「リバウンド」と呼ぶが、「リバウンド」は、いわゆる材料ロスとなる。ここで、吐出した総コンクリートの量とリバウンドとの比を「リバウンド率」と呼ぶところ、通常は、リバウンド率は推測値である。
Further, according to the perforation navigation device 1 according to the present embodiment, since the shape and thickness of the sprayed cross section can be grasped, it can be confirmed whether or not the sprayed all-around winding thickness can be secured. In addition, by estimating the spray amount from the spray thickness, the residual spray rate and the rebound rate can be calculated more accurately, and it can be used as a material for changing the spray composition.
That is, not all of the sprayed concrete adheres to the closed portion, and a part of the sprayed concrete falls. This is called "rebound", and "rebound" is a so-called material loss. Here, the ratio of the total amount of discharged concrete to the rebound is called the "rebound rate", and the rebound rate is usually an estimated value.

これに対し、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、総コンクリートの量は既知であり、さらに、コンクリート吹付け後のトンネル内空壁面形状と吹付け前のトンネル内空壁面(つまり発破直後のトンネル内空壁面S)の形状との差から閉合部に付着したコンクリート量が判るので、リバウンド率をより正確に求めることができるという優れた効果を奏する。
以上説明したように、本実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1は、閉合部に対してロックボルト孔Lを穿孔したときの穿孔位置情報に基づいて、発破直後およびコンクリート吹付後のトンネル内空壁面(SおよびH)の推測断面情報の少なくとも一方を算出し、その算出した推測断面情報から推測断面G等の画像をモニタ2に表示させるので、発破直後のトンネル内空壁面Sの位置情報を安全に取得できる。
On the other hand, according to the perforated navigation device 1 according to the present embodiment, the total amount of concrete is known, and further, the shape of the empty wall surface in the tunnel after the concrete is sprayed and the empty wall surface in the tunnel before the spraying (that is, blasting). Since the amount of concrete adhering to the closed portion can be known from the difference from the shape of the empty wall surface S) in the tunnel immediately after, it has an excellent effect that the rebound rate can be obtained more accurately.
As described above, the drilling navigation device 1 according to the present embodiment has an empty wall surface in the tunnel immediately after blasting and after spraying concrete, based on the drilling position information when the lock bolt hole L is drilled in the closed portion. Since at least one of the estimated cross-section information of S and H) is calculated and an image such as the estimated cross-section G is displayed on the monitor 2 from the calculated estimated cross-section information, the position information of the empty wall surface S in the tunnel immediately after blasting can be safely obtained. You can get it.

なお、本発明に係る穿孔ナビゲーション装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1では、内空壁位置算出部33は、ロックボルト孔の穿孔位置情報の取得処理とともに、内空壁位置算出処理を常に自動的に実行する例を示したが、これに限らず、ロックボルト孔の穿孔位置情報の取得処理とは独立して、内空壁位置算出処理を実行してもよい。例えば、オペレータが実行命令を入力したときに実行するようにすることができる。
It should be noted that the perforation navigation device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the perforation navigation device 1 according to the above embodiment, the inner air wall position calculation unit 33 shows an example in which the inner air wall position calculation process is always automatically executed together with the acquisition process of the perforation position information of the lock bolt hole. However, the present invention is not limited to this, and the inner empty wall position calculation process may be executed independently of the acquisition process of the drilling position information of the lock bolt hole. For example, it can be executed when the operator inputs an execution instruction.

また、例えば上記実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1では、穿孔位置算出部32が、情報取得部31で取得した演算用情報と、相対情報取得部20〜24で取得した相対情報とに基づき、ロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度を算出する例を示したが、他の構成を作用してもよい。
また、例えば穿孔位置算出部32が、情報取得部31で演算用情報の取得を完了する前に穿孔装置4で穿孔作業が開始された場合には、情報取得部31で過去に取得した演算用情報(例えば、前回取得した演算用情報)と相対情報とに基づき、ロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度を算出してもよい。
Further, for example, in the perforation navigation device 1 according to the above embodiment, the perforation position calculation unit 32 locks based on the calculation information acquired by the information acquisition unit 31 and the relative information acquired by the relative information acquisition units 20 to 24. An example of calculating the drilling position and drilling angle of the bolt hole L has been shown, but other configurations may be applied.
Further, for example, if the drilling operation is started by the drilling device 4 before the drilling position calculation unit 32 completes the acquisition of the calculation information by the information acquisition unit 31, the information acquisition unit 31 has acquired the calculation information in the past. The drilling position and drilling angle of the lock bolt hole L may be calculated based on the information (for example, the calculation information acquired last time) and the relative information.

この場合、記憶実行部35が、過去に取得した演算用情報に基づいて算出したロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度(以下、これらを「仮算出位置」とも呼ぶ)を位置記憶部26が記憶している場合には、情報取得部31で演算用情報の取得を完了した後に、取得を完了した演算用情報に基づき位置記憶部26が記憶している仮算出位置の修正を行うようにする。
これにより、本変形例に係る穿孔ナビゲーション装置1によれば、例えば、トータルステーション41による移動台車5の位置等の測量が完了する前、つまり演算用情報の取得が完了する前に、穿孔作業が開始され、位置記憶部26に不確かなロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度が記憶されても、位置記憶部26が記憶しているロックボルト孔Lの穿孔位置情報の精度を向上できる。
In this case, the position storage unit 26 determines the drilling position and drilling angle of the lock bolt hole L (hereinafter, these are also referred to as “temporary calculation positions”) calculated by the storage execution unit 35 based on the calculation information acquired in the past. If it is stored, after the information acquisition unit 31 completes the acquisition of the calculation information, the position storage unit 26 corrects the provisionally calculated position based on the acquired calculation information. do.
As a result, according to the perforation navigation device 1 according to the present modification, the perforation work is started before, for example, the surveying of the position of the mobile carriage 5 by the total station 41 is completed, that is, before the acquisition of the calculation information is completed. Even if the position storage unit 26 stores the uncertain drilling position and drilling angle of the lock bolt hole L, the accuracy of the drilling position information of the lock bolt hole L stored in the position storage unit 26 can be improved.

また、上記実施形態に係る穿孔ナビゲーション装置1では、水平角検出部20、21、垂直角検出部22および進退量検出部23、24を備え、これらの検出部20〜24の検出結果(相対情報)と演算用情報とに基づいて、ロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度を算出する例を示したが、これに限らず、他の構成を採用することもできる。例えば、検出部20〜24に代え、第1〜第5の可動部9〜13、およびフィーダ16の動作状態を検出するセンサを備え、これらのセンサの検出結果と演算用情報とに基づいて、ロックボルト孔Lの穿孔位置および穿孔角度を算出してもよい。 Further, the perforation navigation device 1 according to the above embodiment includes horizontal angle detection units 20 and 21, vertical angle detection units 22, and advance / retreat amount detection units 23 and 24, and detection results (relative information) of these detection units 20 to 24. ) And the calculation information, an example of calculating the drilling position and the drilling angle of the lock bolt hole L has been shown, but the present invention is not limited to this, and other configurations may be adopted. For example, instead of the detection units 20 to 24, sensors for detecting the operating states of the first to fifth movable units 9 to 13 and the feeder 16 are provided, and based on the detection results of these sensors and the information for calculation, The drilling position and drilling angle of the lock bolt hole L may be calculated.

1…穿孔ナビゲーション装置
2…モニタ
3…コントローラ
4…穿孔装置
5…移動台車
6…ブーム
7…穿孔機
8…ガイドセル
9…第1の可動部(ブームスイング)
10…第2の可動部(ブームスライド)
11…第3の可動部(ガイドスイング)
12…第4の可動部(ガイドチルト)
13…第5の可動部(ガイドスライド)
14…穿孔ロッド
15…ドリフタ
16…フィーダ
17…モータ起動スイッチ
18…油圧ポンプ
19…電動モータ
20…水平角検出部(相対情報取得部)
21…水平角検出部(相対情報取得部)
22…垂直角検出部(相対情報取得部)
23…進退量検出部(相対情報取得部)
24…進退量検出部(相対情報取得部)
25…始動操作検出部
26…位置記憶部
30…油圧検出部
31…情報取得部
32…穿孔位置算出部
33…内空壁位置算出部
34…表示実行部
35…記憶実行部
36…停止部
40…トンネル用総合測量システム
41…トータルステーション
42…演算制御部
K…切羽
L…ロックボルト孔
LB…ロックボルト
Ls…ロックボルト孔の穿孔開始位置
Le…ロックボルト孔の穿孔終了位置
S…発破後断面(発破直後のトンネル内空壁面)
H…閉合部(コンクリート吹付後のトンネル内空壁面)
P…計画断面
G…推測断面
1 ... Drilling navigation device 2 ... Monitor 3 ... Controller 4 ... Drilling device 5 ... Moving trolley 6 ... Boom 7 ... Drilling machine 8 ... Guide cell 9 ... First moving part (boom swing)
10 ... Second movable part (boom slide)
11 ... Third moving part (guide swing)
12 ... Fourth moving part (guide tilt)
13 ... Fifth movable part (guide slide)
14 ... Drilling rod 15 ... Drifter 16 ... Feeder 17 ... Motor start switch 18 ... Hydraulic pump 19 ... Electric motor 20 ... Horizontal angle detection unit (relative information acquisition unit)
21 ... Horizontal angle detection unit (relative information acquisition unit)
22 ... Vertical angle detection unit (relative information acquisition unit)
23 ... Advance / retreat amount detection unit (relative information acquisition unit)
24 ... Advance / retreat amount detection unit (relative information acquisition unit)
25 ... Starting operation detection unit 26 ... Position storage unit 30 ... Hydraulic detection unit 31 ... Information acquisition unit 32 ... Drilling position calculation unit 33 ... Inner empty wall position calculation unit 34 ... Display execution unit 35 ... Storage execution unit 36 ... Stop unit 40 ... Comprehensive surveying system for tunnels 41 ... Total station 42 ... Calculation control unit K ... Face L ... Lock bolt hole LB ... Rock bolt Ls ... Lock bolt hole drilling start position Le ... Rock bolt hole drilling end position S ... Cross section after blasting ( Empty wall in the tunnel immediately after blasting)
H ... Closed part (empty wall surface inside the tunnel after spraying concrete)
P ... Planned cross section G ... Estimated cross section

Claims (5)

移動台車に設けられたブームと、該ブームに設けられてロックボルト孔を穿孔可能な穿孔機と、を備えた穿孔装置を用いて行われる、トンネルの施工作業を支援する穿孔ナビゲーション装置であって、
トンネルの閉合部に対するロックボルト孔の穿孔時に取得された穿孔位置情報に基づいて、発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の推測断面情報を算出する内空壁位置算出部と、
前記内空壁位置算出部で算出した推測断面情報から推測断面の画像をモニタに表示させる表示実行部と、を備えることを特徴とする穿孔ナビゲーション装置。
A drilling navigation device that supports tunnel construction work, which is performed using a drilling device provided with a boom provided on a mobile carriage and a drilling machine provided on the boom that can drill a lock bolt hole. ,
An inner empty wall position calculation unit that calculates estimated cross-sectional information of the inner empty wall surface of the tunnel immediately after blasting or after spraying concrete based on the drilling position information acquired when the lock bolt hole is drilled for the closed part of the tunnel.
A perforation navigation device including a display execution unit that displays an image of the estimated cross section on a monitor from the estimated cross section information calculated by the inner empty wall position calculation unit.
前記表示実行部は、前記推測断面の画像を前記モニタに表示するとともに、これから切羽の鏡に対して穿孔する装薬孔の穿孔パターンの画像を前記モニタに重畳表示する請求項1に記載の穿孔ナビゲーション装置。 The perforation according to claim 1, wherein the display execution unit displays an image of the estimated cross section on the monitor, and superimposes and displays an image of a perforation pattern of a charge hole to be perforated on the mirror of the face on the monitor. Navigation device. 前記閉合部に対するロックボルト孔の穿孔開始位置の座標を(Y1,Z1)、
ロックボルト孔の穿孔時に、発破直後のトンネル内空壁面である発破後断面に到達した位置座標を(Y2,Z2)、
Y軸とロックボルト孔の穿孔方向との穿孔角度をθ、
前記閉合部の吹付けコンクリートの厚さをtとし、該吹付けコンクリートの厚さtが既知であり且つ一定とみなすとき、
前記内空壁位置算出部は、周方向に放射状に穿孔される複数のロックボルト孔の全ての穿孔開始位置の座標(Y1,Z1)および穿孔角度θを前記穿孔位置情報とし、この穿孔位置情報に対し、その位置座標相互を、直線または曲線で締結することにより、コンクリート吹付後のトンネル内空壁面に近似する前記推測断面情報を取得し、
更に、前記穿孔位置情報に対し、以下の(式1、式2)から各ロックボルト孔における前記位置座標(Y2,Z2)をそれぞれ算出するとともに、その算出された位置座標相互を、直線または曲線で締結することにより、発破直後のトンネル内空壁面に近似する前記推測断面情報を取得する請求項1または2に記載の穿孔ナビゲーション装置。
Y2=Y1+t×cosθ (式1)
Z2=Z1+t×sinθ (式2)
The coordinates of the drilling start position of the lock bolt hole with respect to the closing portion are (Y1, Z1).
At the time of drilling the lock bolt hole, the position coordinates that reached the cross section after blasting, which is the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting (Y2, Z2),
The drilling angle between the Y-axis and the drilling direction of the lock bolt hole is θ,
When the thickness t of the sprayed concrete in the closed portion is t, and the thickness t of the sprayed concrete is considered to be known and constant,
The inner empty wall position calculation unit uses the coordinates (Y1, Z1) and the drilling angles θ of all the drilling start positions of the plurality of lock bolt holes radially punched in the circumferential direction as the drilling position information, and this drilling position information. On the other hand, by fastening the position coordinates to each other with a straight line or a curved line, the estimated cross-sectional information that approximates the empty wall surface in the tunnel after spraying concrete is acquired.
Further, with respect to the drilling position information, the position coordinates (Y2, Z2) in each lock bolt hole are calculated from the following (Equation 1 and Equation 2), and the calculated position coordinates are linearly or curved. The perforation navigation device according to claim 1 or 2, wherein the estimated cross-sectional information that approximates the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting is acquired by fastening with.
Y2 = Y1 + t × cosθ (Equation 1)
Z2 = Z1 + t × sinθ (Equation 2)
前記トンネルの閉合作業中に穿孔されたロックボルト孔の穿孔位置および穿孔角度を穿孔位置情報として算出する穿孔位置算出部を更に備え、
前記内空壁位置算出部は、前記穿孔位置算出部で算出されたロックボルト孔の穿孔位置情報に基づいて、前記発破直後またはコンクリート吹付後のトンネル内空壁面の推測断面情報を算出する請求項1〜3のいずれか一項に記載の穿孔ナビゲーション装置。
Further, a drilling position calculation unit for calculating the drilling position and drilling angle of the lock bolt hole drilled during the closing operation of the tunnel as the drilling position information is provided.
The claim that the inner empty wall position calculation unit calculates the estimated cross-sectional information of the empty wall surface in the tunnel immediately after blasting or after concrete spraying based on the drilling position information of the lock bolt hole calculated by the drilling position calculation unit. The perforation navigation device according to any one of 1 to 3.
トンネル延長方向における切羽の位置情報と、前記移動台車の位置、姿勢および向きの情報とを取得する基準情報取得部と、
前記移動台車に対する前記穿孔機の位置、姿勢および向きに関する情報を取得する相対情報取得部と、
前記穿孔機のドリフタを駆動する油圧から前記穿孔エネルギ値を取得する油圧検出部と、を更に備え、
前記穿孔位置算出部は、前記基準情報取得部および前記相対情報取得部並びに油圧検出部が取得した情報に基づいて、前記穿孔位置情報を算出する請求項4に記載の穿孔ナビゲーション装置。
A reference information acquisition unit that acquires information on the position of the face in the tunnel extension direction and information on the position, posture, and orientation of the moving carriage, and
A relative information acquisition unit that acquires information on the position, posture, and orientation of the drilling machine with respect to the moving carriage, and
Further provided with a hydraulic pressure detection unit that acquires the drilling energy value from the hydraulic pressure that drives the drifter of the drilling machine.
The perforation navigation device according to claim 4, wherein the perforation position calculation unit calculates the perforation position information based on the information acquired by the reference information acquisition unit, the relative information acquisition unit, and the oil pressure detection unit.
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