JPH07174500A - 発破パタ−ンマ−キングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は岩質、断面に即した高い精度の発破
パターンの照射を行ない、これによって想定通りに岩盤
を発破し、かつ削孔数や単位装薬量を低減させるととも
に、進行率を向上させ、さらに振動速度や音圧レベル、
低周波音レベルを低減させて発破作業に伴う振動や騒音
も低減させるとともに、ズリ飛距離を短縮してズリ処理
作業を軽減させる。 【構成】 発破パターンエキスパートシステム１によっ
てスウェーデン発破方式で最適な発破パターン情報を作
成するとともに、通信線３によって発破パターンエキス
パートシステム１と切り離し自在に接続されたレーザプ
ロットシステム２に前記発破パターン情報を伝送してこ
れを編集させたり、レーザ４によって発破パターンを照
射させたりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル切羽断面の発破
孔の位置決め及び削孔数の設定等を行ってレーザー照射
するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発破孔の設定は、トンネル切羽断
面に対して、岩種、岩質、一軸圧縮強度、亀裂、湧水、
一発削孔長などを考慮したうえで、発破外周孔、芯抜き
孔、削孔数、孔位置、発破段数、装薬量などを決定して
いる。そして、実際には、前述の条件を考慮したうえで
発破外周孔、芯抜き孔等を作図し、この作図に基づいて
実際の切羽に定規を使用することによってある基点（例
えばセンター）を決め、同心円状にマーキング（ペイン
テイング）を実施しているのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、叙述の発破
孔の設定によれば以下の問題点があった。従来の定規を
使用したペインテイングでは、切羽面の凹凸に影響され
て、作図を正確に反映したマーキングができず、発破効
率が悪く、施工性、経済性などで問題があった。特に、
大断面トンネルにおいては、１２０〜１５０孔の発破孔
数がるのでマーキングにかなりの時間を要するうえに、
高所のマーキング作業となり、肌落ちや上下作業等から
の安全性にも問題があった。

【０００４】上記問題点に鑑みて、特願平１ー２３８７
４８号のトンネル断面のマーキング方法が提供され、レ
ーザー光線による照射が行われている。しかしながら、
トンネル断面形状は、多心用の部分もあって、その部分
のマーキングの設定時間と削孔位置精度には問題があ
り、実際の削孔においてかなり影響があった。

【０００５】とくに、長孔削孔時（３ｍ以上）において
は、正確な孔位置の設定が発破効率に大きく影響してい
るのが現状である。また最近では、都市周辺のトンネル
現場が増えるとともに、発破振動、発破音、飛石などの
発破公害に対する社会関心も高まってきたので、民家や
学校、精密機械工場などへの影響を考慮せずに工事を行
なうことが許されなくなっており、発注者からも、その
対応を迫られるようになってきている。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑み、切羽面に正確
な発破外周形状と発破孔とを照射してマーキングするこ
とで、岩質、断面などに即した高い精度の発破パターン
の照射を行ない、これによって想定通りに岩盤を発破で
き、かつ削孔数や単位装薬量を低減させることができる
とともに、進行率を向上させ、振動速度や音圧レベル、
低周波音レベルを低減させて発破作業に伴う振動や騒音
も低減させることができるとともに、ズリ飛距離を短縮
してズリ処理作業を軽減させることができる発破パター
ンマーキングのトータルシステムを提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による発破パターンマーキングシステムは、入
力されたデータに基づいて芯抜き用の発破パターン情
報、一般孔用の発破パターン情報、外周孔用の発破パタ
ーン情報を演算する発破パターンエキスパートシステム
と、この発破パターンエキスパートシステムで得られた
芯抜き用の発破パターン情報、一般孔用の発破パターン
情報、外周孔用の発破パターン情報に基づいて芯抜き用
発破パターン、一般孔用発破パターン、外周孔用発破パ
ターンのレーザー照射を行うレーザーマーキングシステ
ムとを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成において、入力されたデータに基づ
き、発破パターンエキスパートシステムによって芯抜き
用の発破パターン情報、一般孔用の発破パターン情報、
外周孔用の発破パターン情報が演算されるとともに、こ
の発破パターンエキスパートシステムに接続されるレー
ザプロットシステムによって前記発破パターンエキスパ
ートシステムで得られた発破パターン情報に基づき、芯
抜き用の発破パターン、一般孔用の発破パターン、外周
孔用の発破パターンのレーザ照射が行なわれる。

【０００９】

【実施例】図１〜図８は本発明による発破パターンマー
キングシステムの一実施例を示すものである。

【００１０】発破パターンプロットシステムは発破パタ
ーンエキスパートシステム１と、レーザマーキングステ
ム２と、これらを切り離し自在に接続する通信線３とを
備えており、発破パターンエキスパートシステム１によ
って最適な発破パターン情報を作成するとともに、これ
を通信線３を介してレーザマーキングシステム２に伝送
し、発破パターンをレーザ４で切羽面に照射させる。

【００１１】このレーザーマーキングシステム２は、切
羽面から離れた基準点に設置される駆動系４０と、この
駆動系４０を駆動制御する制御系４１とを備える。駆動
系４１は光波距離計４２を備えるレーザー投光器４３か
ら切羽面４４でのレーザー照射を行い、このレーザー照
射位置をレーザー定点プロジェクタ４５で継続表示され
る構成であり、本出願人の特開平４ー２８２２２９号公
報に基本的に示されている。

【００１２】上記発破パターンエキスパートシステム１
は、例えば図３に示すメインメニュー画面５や他のメニ
ュー画面などを表示するメインメニュー部６と、このメ
インメニュー部６のメインメニュー画面によって指定さ
れた発破に関する各種のエキスパート処理を行なう第１
〜第ｎエキスパートシステム部７ａ〜７ｎと、前記メイ
ンメニュー部６のメインメニュー画面によってファイル
転送指令が指定されたとき、前記第１〜第ｎエキスパー
トシステム部７ａ〜７ｎによって作成された発破パター
ン情報を転送処理するファイル転送部８と、前記メイン
メニュー部６のメニュー画面によってファイル変換指令
が指定されたとき、前記ファイル転送部８から転送され
たファイルを指定された形式のファイルに変換するファ
イル変換部９と、前記メインメニュー部６のメニュー画
面によってファイル送信指令が指定されたとき、前記フ
ァイル転送部８から転送されたファイルを取り込むとと
もに、これを通信線３を介してレーザプロットシステム
２に送信するファイル送信部１０とを備えている。

【００１３】この場合、前記第１〜第ｎエキスパートシ
ステム部７ａ〜７ｎは相互に情報の交換を行なって図４
に示す如くトンネル基本データ入力処理１１と、抵抗線
長・孔間隔設計処理１２と、発破パターン設計処理１３
と、装薬量計算処理１４と、対策工処理１５と、施工・
計測データ入力処理１６とを実行する。そして、これら
の各処理１１〜１６によってトンネル基本データを取り
込み、このトンネル基本データに基づいてスウェーデン
発破方式による最適な抵抗線長・孔間隔、発破パターン
を設計した後、装薬量を計算し、対策に適した最適な発
破を選択できるようにし、この選択結果で得られた施
工、計測データを登録して後で分析できるようにしてい
る。ここで、スウエーデン方式は、格子状パターンにし
て起爆秒時のバラツキを考慮し、同一秒時に起爆する箇
所を分散させ、荷のかかり方を均一にし、平行芯抜きを
標準とし、しかも、削孔の孔底部において削孔径一杯に
なるように爆薬を密装薬にしたうえ、スムースブラステ
ィングを標準とし、芯抜きにＭＳ電気雷管を使用してい
るものである。

【００１４】前記トンネル基本データ入力処理１１は過
去の種々のトンネルの各発破毎にデータを検索する検索
用データと、各発破を設計するための設計データとを取
り込む部分であり、取り込んだ検索用データに基づいて
基本データベース（図示は省略する）を検索して検索結
果を提示するとともに、各発破を設計するための設計デ
ータを取り込んでこれを記憶したり、抵抗線長・孔間隔
設計処理１２などに渡したりする。

【００１５】抵抗線長・孔間隔設計処理１２はランゲフ
ォースの岩石発破理論に基づいて抵抗線長や孔間隔の設
計を行なう部分であり、前記トンネル基本データ入力処
理１１から渡された設計データに基づいて芯抜き、一般
孔、外周孔に分けて抵抗線長と、孔間隔とを決め、これ
らのデータを発破パターン設計処理１３などに渡した
り、画面表示したり、プロッタ出力したり、ファイル転
送部８に転送し、前記通信線３を介してレーザプロット
システム２や外部機器に出力したりする。

【００１６】発破パターン設計処理１３は前記抵抗線長
・孔間隔設計処理１２から渡されるデータおよび前記基
本データベースに格納されているデータに基づいて予め
設定されている設計手順で発破パターンを求め、これを
装薬量計算処理１４などに渡したり、画面表示したり、
プロッタ出力したり、ファイル転送部８に転送し、前記
通信線３を介してレーザプロットシステム２や外部機器
に出力したりする。

【００１７】また、装薬量計算処理１４は前記発破パタ
ーン設計処理１３から渡されるデータおよび前記抵抗線
長・孔間隔設計処理１２からのデータ、前記基本データ
ベースに格納されているデータなどに基づいてボトムチ
ャージと、コラムチャージとを明確に分けて装薬量を計
算し、これを対策工処理１５などに渡したり、画面表示
したり、プロッタ出力したり、ファイル転送部８に転送
し、前記通信線３を介してレーザプロットシステム２や
外部機器に出力したりする。

【００１８】上記対策工処理１５はファジィ推論機能や
騒音伝搬経路対策機能、振音源対策機能とを持ってお
り、ファジィ推論によって振動の大きさなどを予測値す
るとともに、このこの振動予測値と予め設定されている
規制値とを比較して対策工を提示したり、壁体の騒音低
減効果や振音源対策の必要性の有無などを指示したり、
騒音伝搬経路対策を行なっても、規制値を越える発破段
数、もしくは振動予測値が規制値を越えている発破段数
について、装薬量の低減率を提示したりする。

【００１９】また、施工・計測データ入力処理１６は施
工で使用した装薬量（電気雷管や爆薬種、爆薬径、薬包
重量、孔当たり装薬量、穿孔数など）が入力されたと
き、これを取り込む機能と、現場計測を行なっている場
合に、その段数に対応する計測結果（振動速度や音圧レ
ベル、低周波音レベルなど）が入力されたとき、これを
取り込む機能と、「今回の発破での不具合」および「次
回の発破への対処」などの内容が入力されたとき、これ
を取り込む機能と、これらの各情報をファイル化して保
存する機能とを備えている。

【００２０】そして、施工で使用した装薬量などの情報
や計測結果などの情報が入力されたとき、これを取り込
んでこれを次回以降の発破についての資料としてファイ
ル化する。

【００２１】また、レーザプロットシステム２は図５に
示す如くメインメニュー画面、例えば図６に示すメイン
メニュー画面２０や他のメニュー画面などを表示した
り、前記発破パターンエキスパートシステム１から送信
されたファイル形式の発破パターン情報を受けたりする
メインメニュー部２１と、ＧＴＳ設置点情報が入力され
たとき、これを取り込んで処理するＧＴＳ設置点入力処
理部２２と、切羽面照射点情報が入力されたとき、これ
を取り込んで処理する切羽面照射点入力処理部２３と、
断面距離情報が入力されたとき、これを取り込んで処理
する断面距離入力処理部２４と、前記発破パターンエキ
スパートシステム１から送信された発破パターン情報な
どの発破パターン設定情報を取り込んで処理する発破パ
ターン設定処理部２５と、この発破パターン設定処理部
２５によって処理された発破パターン設定情報を取り込
んで図７に示す編集画面２６などを表示しながら、入力
され内容に基づいて編集などを行なう発破パターン編集
処理部２７と、前記メインメニュー部２１のメニュー画
面によって指定された処理の稼動を開始させるシステム
稼動開始部２８とを備えている。

【００２２】この場合、前記システム稼動開始部２８は
前記メインメニュー部２１のメニュー画面によって指定
された内容に基づいて切羽までの距離を測定する切羽距
離測定モード３０、基準点の位置などをチェックする基
準点チェックモード３１、断面を照射する断面照射モー
ド３２、…、支保工下端を照射する支保工下端照射モー
ド３３、発破パターンを照射する発破パターン照射モー
ド３４のいずれかを選択的に稼動させる。

【００２３】次に、図８に示すフローチャートを参照し
ながら、この実施例の動作を説明する。

【００２４】まず、発破パターンエキスパートシステム
１によって発破パターンの設計が行なわれてスウェーデ
ンで行われている発破方式の発破パターン照射情報が作
成された後（ステップＳＴ１）、レーザプロットシステ
ム２が作業待ち状態になっているのが確認され、これが
作業待ちの状態になっていれば、メインメニュー画面に
よってファイル転送処理部８が起動されてデータの変換
処理や転送処理が自動的に行われ、レーザプロットシス
テム２に発破パターン情報が送信される（ステップＳＴ
２）。

【００２５】これによって、レーザプロットシステム２
に割込みがかけられて、これが取り込まれるとともに、
発破パターンの照射範囲や照射順番に変更があるときに
は、図７に示す編集画面２６などの専用画面によってこ
れが変更される（ステップＳＴ３）。

【００２６】この後、レーザプロットシステム２のシス
テムスタートが選択されると、このレーザプロットシス
テム２が起動され（ステップＳＴ４）、このとき切羽距
離が未設定であれば、リモコン（図示は省略する）など
により切羽距離設定モード３０が選択されて切羽距離の
設定が行われる。

【００２７】次いで、リモコンなどにより、発破パター
ン照射モード３４が選択されれば、発破パターンのレー
ザ照射処理か行われ（ステップＳＴ６）、以後他の標準
機能処理が必要であれば、必要になった処理が選択され
て、順次、実行される（ステップＳＴ７）。

【００２８】なお、叙述の発破パターンの照射範囲や照
射順番の変更は、図９に示す処理フローで行われる。処
理選択に伴って、照射順序に変更があれば、１〜ｎ番目
を指定して順序を確認したうえで、順序変更処理を行っ
て更新保存される。また、照射点を削除する場合には、
１〜ｎ番目を指定して削除を確認したうえで、削除処理
を行って更新保存される。

【００２９】このようにこの実施例においては、発破パ
ターンエキスパートシステム１によって最適な発破パタ
ーン情報を作成するとともに、これを通信線３を介して
レーザプロットシステム２に伝送して発破パターンをレ
ーザ４で照射させるようにしたので、岩質、断面に即し
た高い精度の発破パターンの照射を行ない、これによっ
て想定通りに岩盤を発破でき、かつ削孔数や単位装薬量
を低減させることができるとともに、進行率を向上させ
ることができ、さらに振動速度や音圧レベル、低周波音
レベルを低減させて発破作業に伴う振動や騒音も低減さ
せることができるとともに、ズリ飛距離を短縮してズリ
処理作業を軽減させることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、岩
質、断面に即した高い精度の発破パターンの照射を行な
い、これによって想定通りに岩盤を発破でき、かつ削孔
数や単位装薬量を低減させた長孔削孔ができるととも
に、進行率を向上させることができ、さらに振動速度や
音圧レベル、低周波音レベルを低減させて発破作業に伴
う振動や騒音も低減させることができるとともに、ズリ
飛距離を短縮してズリ処理作業を軽減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発破パターンプロットシステムの
装置概略図である。

【図２】発破パターンエキスパートシステムの詳細な回
路構成例を示すブロック図である。

【図３】図２に示す発破パターンエキスパートシステム
のメインメニュー部によって表示されるメインメニュー
画面の一例を示す模式図である。

【図４】図２に示す第１エキスパートシステム部〜第ｎ
エキスパートシステム部によって構成される処理ブロッ
クの一例を示すブロック図である。

【図５】図１に示すレーザプロットシステムの詳細な回
路構成例を示すブロック図である。

【図６】図５に示すレーザプロットシステムのメインメ
ニュー部によって表示されるメインメニュー画面の一例
を示す模式図である。

【図７】図５に示すレーザプロットシステムの発破パタ
ーン編集処理部の編集画面例を示す模式図である。

【図８】図１に示す発破パターンプロットシステムの動
作例を示すフローチャートである。

【図９】図８に示す発破パターンの照射範囲や照射順番
の変更を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 発破パターンエキスパートシステム ２ レーザプロットシステム ３ 通信線 ４ レーザー ６ メインメニュー部 ７ａ〜７ｎ 第１〜第ｎエキスパートシステム部 ８ ファイル転送部 ９ ファイル変換部 １０ ファイル送信部 １１ トンネル基本データ入力処理 １２ 抵抗線長・孔間隔設計処理 １３ 発破パターン設計処理 １４ 装薬量計算処理 １５ 対策工処理 １６ 施工・計測データ入力処理 ２１ メインメニュー部 ２２ ＧＴＳ設置点入力処理部 ２３ 切羽面照射点入力処理部 ２４ 断面距離入力処理部 ２５ 発破パターン設定処理部 ２７ 発破パターン編集処理部 ２８ システム稼動開始部 ３０ 切羽距離測定モード ３１ 基準点チェックモード ３２ 断面照射モード ３３ 支保工下端照射モード ３４ 発破パターン照射モード ４０ 駆動系 ４１ 制御系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南出 英雄 富山県富山市桜木町１番11号 佐藤工業株 式会社内 (72)発明者 佐々木 俊明 富山県富山市桜木町１番11号 佐藤工業株 式会社内 (72)発明者 藤川 保 富山県富山市桜木町１番11号 佐藤工業株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されたデータに基づいて芯抜き用の
   発破パターン情報、一般孔用の発破パターン情報、外周
   孔用の発破パターン情報を演算する発破パターンエキス
   パートシステムと、 この発破パターンエキスパートシステムで得られた芯抜
   き用の発破パターン情報、一般孔用の発破パターン情
   報、外周孔用の発破パターン情報に基づいて芯抜き用発
   破パターン、一般孔用発破パターン、外周孔用発破パタ
   ーンのレーザー照射を行うレーザーマーキングシステム
   と、 を備えたことを特徴とする発破パターンマーキングシス
   テム。