JPS6095097A - ベンチカツト工法におけるさく孔長算出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ベンチカット工法におけるさく孔長算出方
式に関し、特に、自動的に所定のさく孔長に従って所定
のさく孔をすることができるようなベンチカット工法に
おけるさく孔長算出方式に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ダムや道路工事等の材料を採取するための採石や鉱山に
おける石灰石の採石を始めとして、各種原石の採取、そ
して、基礎岩盤掘削、トンネル掘削、地下発電所の下掘
り、ダム等や道路工事等の掘削にベンチカット工法が広
く活用されている。

ベンチカット工法では、さく孔過程において爆破地区の
岩質やその硬軟を的確に把握して、得られるロンジの粒
径を適切な範囲にコントロールするーことが行われる。

そのため、岩質やベンチの高低に応じて適切な孔間隔と
さく孔深さとを選定することが必要となる。

このような点からベンチカット工法におけるさく孔作業
にあっては、１本乃至２本のさく孔ごとに自走式のさく
孔板を移動して、オペレータの運転操作により、適切な
さく孔を行っている。そこで、トンネル掘削のための、
いわゆるドリルジャンボのごときさく孔板にあっては、
各種の自動化がなされ、その作業の無人化も進んでいる
が、このようなベンチカット工法におけるさく孔板及び
そのさく孔作業については、トンネル掘削工法に見るよ
うな自動化、無人化が行われていないのが現状である。

また、ベンチカットを行う場合、ベンチの縁からの最小
抵抗線の位置に所定間隔でマーキングなどの目印をして
、これをさく孔位置としてさく孔作業が行われるが、こ
の場合、一般に、さく孔長は、さく孔板のドリルロッド
の一回のさく孔距離より長（なり、例えば、ドリルロッ
ド３を複数つないでさく孔をしなければな・５ない。そ
こで、多くのさく孔パターンを順次さく孔する作業は、
手間もかかり、熟練を要する上、作業能率が悪く、作業
者の疲労が大きいという問題点がある。

しかも、特に、死屍に誤差が生しると、折角、所定の装
薬量を選定して、ベンチ発破を行っても、正しいベンチ
カットができず、さらには、残存する岩石等を再度さく
孔して、発破を行う必要が住し、作業能率が低下すると
いう不具合が生しる。

〔発明の目的〕

この発明は、このような問題点及び不具合にがんがみて
なされたものであって、このような問題点又は不具合を
解消するとともに、熟練を要することなく、自動的に所
定のさく孔長に合わせてさく孔することができるような
ベンチカット工法におけるさく孔長算出方式を提供する
ことを目的とする。

〔発明の要点〕

このような目的を達成するためのこの発明のさく孔板の
方式の特徴は、演算装置と、ガイドシェル上を移動し、
さく孔のためのロッドを有するさく孔板と、このガイド
シェル上のさく孔板の移動量を検出する第１の検出手段
と、さく孔開始信号を発生するさく孔開始信号発生器と
、ガイドシェル上に設けられ、ロッドのクランプ状態を
検出する第２の検出手段とを備えるものであって、演算
装置は、さく孔開始信号発生器からの信号を受けたとき
、第１の検出手段からの信号に応して、さく孔板のさく
孔量を演算し、第２の検出手段がロッドのクランプ状態
を検出した場合に、その演算を停止し、クランプ状態が
解除されたときに、前記演算したさく孔量を基準として
演算を開始することにより、現在のさく孔長を算出する
というものである。

このように構成することにより、あらかじめ設定された
位置において所定のさく孔長に達した時点で、容易にさ
く孔を終了することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例についで、図面を用いて説明
する。

第１図は、この発明を適用したヘンチカソト工法におけ
るさく孔長算出方式の作業状態を説明するための断面図
、第２図は、この発明のヘンチカソトエ法におけるさく
孔長算出方式を適用した制御システムのブロック図、第
３図は、そのさく孔作業の説明図、第４図は、そのさく
孔作業時間とさく孔深さの関係を示す説明図である。

第１図において、５は、その高さがＨのベンチであって
、ベンチ５には、クローラドリルやロータリドリル等を
装着した自走式のさく孔装置１が設置されいる。図にお
いては、例えば、さく孔装置１は、最小抵抗線の位置に
ある、ｉ番目のさく孔位置Ｄｉ　（ただし、ｉは、ｌ−
”−’１１までのうちの整数、ｎは、さく孔総数）をさ
く孔板２によりさく孔する状態を示している。ここでα
は、さく孔周であり、そのさく孔深さは、Ｈａである。

また、３は、さく孔ｔＪＭ２に装着されたドリルロッド
であって、その先端部には、ドリルビット４が装着され
ている。そして、岩壁６に沿って、このドリルビット４
を打撃・回転又は回転を行いながらベンチ５の岩石に押
しつけてさく孔する。

ここで、７は、さく孔板２において、さく孔板本体２ａ
にドリルロッド３を固定するロントスリーブであり、８
は、さく孔板２をガイドするガイドシェル、９は、ドリ
ルロッドをクランプするロッドクランプである。なお、
このロッドクランプ９には、ロッドクランプ検出器１０
（図示せず。

第２図参照）が設けられていて、ドリルロッド３のクラ
ンプ状態を検出する。また、ガイドシェル８には、さく
孔板本体２ａを移動する送り装置（図示せず）が設けら
れていて、さらに、そのフィードチェーンに係合して、
ガイドシェル８上のさく孔板２の移動量を検出する移動
量検出器１１　（図示せず、第２図参照）が設けられて
いる。この移動量検出器１１は、例えば、フィードチェ
ーンに係合するスプロケットホイールとその軸に結合さ
れたロータリエンコーダ等とから構成されている。また
、ロッドクランプ検出器１ｏは、例えば、ドリルロッド
３をクランプしたときの圧力を検出する圧力検出器によ
り構成される。

さて、さく孔位置Ｄｉのさく孔１２は、ドリルロッド３
を複数本接続して行われ、そのさく孔１２の深さＨａは
、 Ｈａ≧□　−−一−−−−−−・−（１１ｓｉｎ　α Ｈａ　＝Ｎ−１−ｏ　＋Ｌｔ　＋Ａ の関係で決定される。

ここに、αは、さく孔の傾斜角 Ｌｏは、ドリルロッド３の長さ Ｌｌは、ドリルビット４の長さ Ａは、さく孔深さＨａをさく孔する ための残余のさく孔長である。

あるさく孔パターンＤ］、Ｄ２．Ｄ３．　・・・。

Ｄｉ、・・・、Ｄｎ　（ただし、ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３゜・
・・、Ｄｉ、・・・、Ｄｎは、その各さく死点を示す）
におけるさく孔長は、それぞれのさく死点Ｄｉ、Ｄ２．
Ｄ３．　・・・、Ｄｉ、・・・、Ｄｎにおけるさく孔周
α（ただし、さく孔周αは、さく孔装置２が傾斜してい
るときには、修正された正しいさく孔周として与えられ
る）から各さく孔位置に応じて算出される。

次に、このベンチカソト工法におけるさく孔長算出方式
を適用したさく孔長制御システムについて、第２図に従
って説明する。

さく孔長制御システム２０は、操作パネル上に設けられ
、さく孔開始信号を発生するさく孔開始信号発生器２１
と、ガイドシェル８に設けられた移動量検出器１１とロ
ッドクランプ検出器１０、キーボード２２、インタフェ
ース回路２３、演算処理装置２４、メモリ２５、表示装
置２６、制御装置２７、そして、ガイドシェル８にそれ
ぞれ設けられ、さく孔板２のさく孔板本体２ａの移動量
の上限値を検出する上限値検出器２８及びその下限値を
検出する下限値検出器２９とを備えている。

なお、この下限値と上限値との距離は、１本のドリルロ
ッドを接続できる範囲又はそれ以上に設定されている。

次に、第３図、第４図を参照して、第２図に基づき、そ
の構成とさく孔動作について説明する。

キーボード２２の所定の機能キーを押下し、キーボード
２２からベンチ５の高さＨを入力すると、インタフェー
ス回路２３を介して演算処理装置２４が受付で、演算処
理装置２４はメモリ２５の所定領域にその高さＨについ
てのデータを記憶する。

次に、さく孔作業が開始され、メモリ２５からさく孔パ
ターンＤ１．Ｄ２．Ｄ３．　・・・、Ｄｌ。

・・・、Ｄｎの順序に従って、所定のあるさく孔位置Ｄ
ｉにさく孔板２が位置決めされたとする。

このさく孔位置Ｄｉをさく孔するにあたり、まず、第３
図の−（ａ）の状態のさく孔板２に対し、ガイドシェル
８をベンチ５に着床して、第３図（ｂ）の状態にする。

なお、第３図の（ａ）におけるＨ８は、ドリルビット４
の先端からベンチ５までの距離を示す。

次に、ドリルロッド３をさく孔位置にセントして、操作
パネル上のさく孔開始信号発生器２１のスイッチを投入
すると、インタフェース回路２３を介して演算処理装置
２４がこれを受けて、制御装置２７に所定の信号を送出
する。その結果、ドリルビット４がベンチ５上の座ぐり
さく孔を開始する。この時同時に、演算処理装置２４は
、このさく孔開始信号発生器２１の投入信号に応じて、
ガイドシェル８に設けられた移動量検出器１１から送出
される移動量の情報を受付け、その情報を、一定の周期
でサンプリングして、この情報に基づき、さく孔深さＨ
ａを演算し、これをメモリ２５の所定領域にさく孔深さ
Ｈａとして記憶する処理を開始する。なお、移動量検出
器１１からの信号、が移動量に応じたパルス信号とその
方向信号として得られる場合には、サンプリングせずに
、単に、順次、このパルス信号をその方向信号に応じて
加減算する演算処理をすることにより、さく孔深さＨａ
を算出することになる。

さらに、先にキーボード２２から入力されたベンチ５の
高さＨのデータをメモリ２３から読出して、設定された
さく孔周αとから前記ｆｉ１式に基づき、設定されたさ
く孔深さとしてのさく孔長Ｈｓを算出する。そして、こ
れをメモリ２５の所定の領域に記憶する。なお、このさ
く孔長Ｈｓは、オペレータが設定値としてキーボード２
２から直接入力してもよい。

次に、演算処理装置２４は、サンプリングした移動量の
情報又はパルス信号を加減算して演算し−たさく孔の深
さＨａの数値（＝算出さく孔長を示す）と算出した設定
されたさく孔長Ｈｓとの値とをメモリ２５から読出し、
これらを比較して、現在のさく孔の深さＨａが設定され
た深さであるさく孔長Ｈｓ以上か否かを判定するととも
に、この現在のさく孔の深さＨａの数値を表示装置２６
に送出して現在のさく孔深さＨａをさく孔長として表示
する。なお、判定の結果、現在のさく孔の深さＨａが設
定されたさく孔長Ｈｓ以上であると判定されたときには
、さく孔作業を終了することになる。

さく孔が進行して、第３図（Ｃ）に示すように、さく孔
機本体２ａが下限値にきたときに下限値検出器２９によ
り、その位置が検出され、この信号がインタフェース回
路２３を介して、演算処理装置２４に送出される。演算
処理装置２４がこの信号を受けると、制御装置２７にさ
く孔停止信号を送出する。その結果、さく孔作業が停止
する。このときのベンチ５に対するさく孔の深さをＨｌ
とし、ベンチ５からロントスリーブ７までの距離をＨａ
とすると、ドリルロッド３の長さＬＯとドリルビット４
の長さＬｌとの関係は、　 Ｌｏ　＋Ｌ１　＝Ｈｅ　＋Ｈｔ となり、現在のさく孔深さとして表示装置２６に表示さ
れ・るさく孔長Ｈｏは、Ｈｏ＝Ｈ１（−現在のさく孔深
さＨａ）となる。

以上の関係を、さく７孔機本体２ａを基準としたさく孔
距離との関係としてグラフで示すと第４図のグラフ■の
ごとくなる。なお、第４図において、縦軸は、さく孔機
本体２ａを基準としたさく孔長を示し、横軸は、さく孔
作業時間Ｔｓを示す。

次に、ドリルロッド３をロッドクランプ９の位置まで持
ち上げて、ロッドクランプ９により、ドリルロッド３と
さく孔機本体２ａとを結合しているロッドスリーブ７を
把持して、もって、トリルロッド３を完全に保持して、
クランプする。この状態を示すのが、第３図（ｄ）であ
る。ここで、この時のロッドクランプ９の中央位置くド
リルロッド３との接続位置）からベンチ５までの距離を
Ｈａとする。

その結果、ロッドクランプ検出器１０からクランプ信号
が発生して、インタフェース回路２３を経て、演算処理
装置２４に受付られる。この検出信号を演算処理装置２
４が受りると、移動量検出器１１からの信号の受イ」を
停止し、移動量についてのサンプリング又はパルス信号
のカウントを終了して、演算処理を停止する。そこで、
さく礼典２は、さく孔長の演算処理に関係なく、自由に
ガイドシェル８上を上下移動できることになる。なお、
このときの表示されるさく孔長Ｈｏは、ＨＤ　＝Ｈ１＋
Ｈａ　Ｈｃ となる。

次に、さく孔板本体２ａを逆転して、ロントスリーブ７
とのねし接合を緩めて、さく孔板本体２ａとドリルロッ
ド３とを分離して、さく孔板本体２ａを上限位置又はそ
の付近まで移動する。そして、ドリルロッド収納装置（
ｒ！！Ｊ示せず）を作動して、第２本口のドリルロッド
３をさく孔板本体２ａにロントスリーブ７を介して接続
して、第２本口のドリルロッド３の下側の先端部をクラ
ンプされた第１木目のドリルロッド３のロントスリーブ
７に悄合して、これらを結合する。なお、ドリルロッド
３とさく孔板本体２ａ、そして、ドリルコンド３同士と
は、ロッドスリーブ７を介して接続しているので、ある
程度の間隙Ｈｓを住するが、ここでは省略する。

この過程を示すのが、第３図＜６）であり、このときの
、ロッドクランプ９の下面とさく孔板本体２ａとの距離
をＨｃ壱するとＨｏ　＞Ｌｏである。

そして、第１番目のドリルロッド３と第２番目のドリル
ロッド３とさく孔板本体２ａとの結合状態を示している
のが第３図（ｆ）に示すものである。

次に、この第３図（ｆ）の状態において、ドルロッド３
をロッドクランプ９から外して、さく礼典２を下方へと
移動する。このロッドクランプ９の外しに応じて、ロッ
ドクランプ検出器１０の検出信号が停止し、これがイン
タフェース回路２３を経て、演算処理装置２４に送出さ
れると、演算処理装置２４は、再び、移動量検出器１１
からの信号を受けて、演算処理をする。このときの移動
量は、第１木目のドリルロッド３のさく孔最の値（現在
のさく孔深さＨａ）をメモリ２５から読出して、これを
基準として、この値に加算された値をさく孔長（現在の
さく孔深さＨａ）として算出する。そして、その結果を
メモリ２５の所定の領域に記憶して行き、さらに、前記
と同様に、この加算された結果と設定されたさく孔長Ｈ
ｓとを比較するとともに、表示装置２６にこれを表示す
る処理をする。

このようにして、さく孔を進行して、第２本口のドリル
ロッド３により、下限位置までさく孔した状態を示すの
が第３図（ｇ）である。

このときのベンチ５からさく孔１２の底までの距離、す
なわち現在のさく孔深さＨｚを示すと、Ｈｚ　＝２Ｌｏ
　＋Ｌ１−Ｈａ となり、第４図の■のグラフのごとくなる。

このようにして、第３本口を継足してさく孔がなされ、
現在のさく孔の深さＨａ（＝その算出さく孔長）が、設
定されたさく孔長Ｈｓに等しいか、これを越えると、そ
のさく孔長の判定が演算処理装置２４によりなされ、演
算処理装置２４は、制御装置２７にさく孔終了信号を発
生して、さく孔終了処理をする。この状態を示している
のが第４図の■のグラフである。

さく孔終了処理としては、さく孔板本体２ａを上へ戻し
て、ドリルロッド用の収納装置を作動して、接続作業の
ときと逆に動作させて、ドリルロッド３を順次収納する
。

そして、この収納が終了した時点で、さく孔位置Ｄｉを
１つ更新して、さく孔位置Ｄｉ＋１に位置付けて、同様
なさく孔作業をすることになる。

ところで、さく孔過程でのロッドクランプ検出器１０の
ロッドクランプの回数は、ドリルロッド３の使用本数に
一致している。そこで、さく孔中にこのロッドクランプ
の回数をメモリ２５に記憶するのとにより、累積さく孔
長等を簡単に算出でき、ドリルロッドやドリルビットの
使用状態、摩耗等の管理することができる。

以上のようにして、自動的に所定のさく孔長をさく孔す
ることができる。

以上説明してきたが、この実施例におては、ドリルロッ
ドを３本接続した例を挙げているが、ドリルロッドの接
続本数は、何本でもよく、また、ドリルロッドの接続を
する必要のないさく孔の場合には、その状態で実施して
もよく、その接続本数によるものではない。

実施例では、表示装置２６には、ドリルロッドの接続に
応じて演算したさく孔深さＨａとしてのさく孔長を表示
しているが、このようなさく孔長を表示するとともに、
目標となるあらかじめ設定したさく孔長を表示して、こ
れらを比較できるようにするとよい。

また、演算処理装置は、比較演算をして、演算結果が所
定の値になったときに、さく孔作業を自動的に終了する
ようにしているが、必ずしもこのような構成を採る必要
はない。例えば、前記のように演算したさく孔長と目標
となるあらかじめ設定したさく孔長とを表示するような
場合には、この目標値の表示値と現在のさく孔長の表示
とを比較して、これらが一致又は現在値が目標値を越え
た時点で、オペレータが操作パネル上のさく孔終了信号
を発生スイッチを投入して、さく孔作業を終了するよう
にしてもよい。

さらに、実施例では、さく孔開始信号発生器は、オペレ
ータが操作パネル上の対応スイッチを操作することによ
り、発生させるようにしているが、この場合、ガイドシ
ェルが着床したときとのＡＮＤ条件により、所定の位置
を基準に発生させてもよい。さらに、このように手動に
よることなく、さく礼典の打撃、回転、押しつけ圧力、
フラッシングなどを検出して自動的に発生させてもよい
。

実施例では、現在のさく孔長を得るために、ロッドクラ
ンプ検出器からの信号が停止した時点で、前の演算値に
、次の演算値を加算して処理するようにしているが、演
算の仕方は、このような演算処理に限定されるものでは
なく、例えば、ドリルロッド３の数に対応して、各ドリ
ルロッドごとにその移動量を記憶し、これを加算して、
さく孔長を出すようにしてもよい。

また、さく孔長は、移動量検出器からの得られるさく礼
典の移動量をパルス信号として得る場合には、加減算し
ているが、その現在値のみを得るようにしてもよい、そ
の下方方向の移動量のみに着目して、その最大値を常時
記憶するようにして、現在のさく孔長を算出するように
することもできる。

実施例では、演算処理装置を用い、その演算結果を表示
装置等により表示し、また、メモリに記憶しているが、
この発明は、現在のさく孔長を算出すればよいので、必
ずも演算処理装置とメモリとを用いる必要はなく、演算
機能のある装置を用いて、さく礼典の移動量から現在の
さく孔長を算出できれば十分である。

また、実施例では、さく礼典の移動量を検出する移動量
検出器は、ディジタル値（又はパルス信号）でさく孔開
始位置を基準とした移動量を検出するものであるが、こ
の場合の移動量は、さく孔深さに対応しているものでな
くてもよく、単に、その都度、その移動した量だけ検出
するものであってもよい。さらに、検出器側で、さく孔
深さに対応する移動量を算出して、演算処理装置側に送
出するようにしてもよい。このような場合には、この発
明で言う演算装置は、その一部が検出器側にあることに
なるが、このようなものもこの発明における演算装置の
概念に含まれるものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から理解できるように、この発明は、演算装
置と、ガイドシェル上を移動し、さく孔のためのロッド
を有するさく礼典と、このガイドシェル上のさく礼典の
移動量を検出する第１の検出手段と、さく孔開始信号を
発生するさく孔開始信号発生器と、ガイドシェル上に設
けられ、ロッドのクランプ状態を検出する第２の検出手
段とを備えるものであって、演算装置は、さく孔開始信
号発生器からの信号を受けたとき、第１の検出手段から
の信号に応じて、さく礼典のさく孔長を演算し、第２の
検出手段がロッドのクランプ状態を検出した場合に、そ
の演算を停止し、クランプ状態が解除されたときに、演
算したさく孔長を基準として演算を開始することにより
、現在のさく孔長を算出するようにしているので、多く
のさく孔パターンを順次さく孔するベンチカットのさく
孔作業において、熟練者でな（とも手間もかからず、作
業能率よくさく孔作業ができる。その結果、作業者は、
疲労なく、正しいさく孔長でさく孔作業を行うことがで
きる。

しかも、死灰に誤差を生じることが少なく、所定の装薬
量に適合した、正しいベンチカットができ、発破の能率
も良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したベンチカソト工法におけ
るさく孔長算出方式の作業状態を説明するための断面図
、第２図は、この発明のヘンチカソト工法におけるさく
孔長算出方式を適用した制御システムのブロック図、第
３図は、そのさく孔作業の説明図、第４図は、その作業
時間とさく孔深さの関係を示す説明図である。 １はさく孔装置、２はさく礼典、３はドリルビット、４
はドリルビット、５はベンチ。 ６は岩壁、７はロントスリーブ、８はガイドシェル、９
ばロッドクランプ、１０はロッドクランプ検出器１０．
１１は移動量検出器。 １２はさく孔、２０はさく孔長制御システム。 ２１はさく孔開始信号発生器、２２ばキーボード、２３
はインタフェース回路。 ２４は演算処理装置、２５はメモリ。 ２６は表示装置、２７は制御装置。 ２８は上限値検出器、２９は下限値検出器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）演算装置と、ガイドシェル上を移動し、さく孔の
   ためのロンドを有するさく孔板と、このガイドシェル上
   のさく孔板の移動量を検出する第１の検出手段と、さく
   孔開始信号を発生するさく孔開始信号発生器と、ガイド
   シェル上に設けられ、前記ロンドの、クランプ状態を検
   出する第２の検出手段とを備え、前記演算装置は、前記
   さく孔開始信号発生器からの信号を受けたとき、前記第
   １の検出手段からの信号に応して、前記さく孔板のさく
   孔量を演算し、前記第２の検出手段が前記ロンドのクラ
   ンプ状態を検出した場合に、その演算を停止し、クラン
   プ状態が解除されたときに、前記演算したさく孔量を基
   準として演算を開始することにより、現在のさく孔長を
   算出することを特徴とするベンチカット工法におけるさ
   く孔長算出方式。
2. （２）演算装置は第１の検出手段からの信号に応じてさ
   く孔方向の移動量を加減算することによりさく孔量を演
   算し、さく孔長を算出することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のベンチカット工法におけるさく孔長算
   出方式。
3. （３）演算装置は第１の検出手段からの信号に応じてさ
   く孔方向の移動量の最大値を算出することによりさく孔
   量を演算し、さく孔長を算出すること、を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のベンチカット工法におけるさ
   く孔長算出方式。