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公開番号2024086245
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022201272
出願日2022-12-16
発明の名称トンネル工事のずり排出方法
出願人株式会社フジタ
代理人個人
主分類E21D 9/12 20060101AFI20240620BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】トンネル工事の省人化および効率化を図る上で有利なトンネル工事のずり排出方法を提供する。
【解決手段】切羽10を爆破して切羽10を掘削した後、ずりの仮置き場24を設け、掘削されたずりを切羽10から仮置き場24に運搬して積載し、ずり積み込み機26によって仮置き場24からずりをクラッシャー18に搬送し、クラッシャー18で破砕されたずりを長尺ベルトコンベア装置22によって坑口に向けて運搬する際に、仮置き場側ずり量検出部32によって、仮置き場24に積載されたずりの量を仮置き場ずり量として検出し、ホイールローダ12に設けた主制御部12Dによって、仮置き場ずり量に基づいてクラッシャー18および長尺ベルトコンベア装置22を制御するようにした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
切羽を爆破して切羽を掘削した後、爆破により掘削されたずりを前記切羽から坑口へ運搬するトンネル工事におけるずりの搬送方法であって、
トンネルの延在方向において前記切羽寄りの箇所に仮置き場を設け、
前記掘削されたずりを前記切羽から前記仮置き場に運搬して積載する運搬用重機を設け、
前記ずり仮置場の近傍にずりを破砕するクラッシャーを設け、
前記仮置き場からずりを前記クラッシャーに搬送するずり積み込み機を設け、
前記クラッシャーで破砕されたずりを前記坑口に向けて運搬する長尺ベルトコンベア装置を設け、
前記仮置き場に積載されたずりの量を仮置き場ずり量として検出する仮置き場側ずり量検出部を設け、
前記仮置き場ずり量に基づいて前記クラッシャーおよび前記長尺ベルトコンベア装置を制御する主制御部を前記運搬用重機に設けた、
ことを特徴とするトンネル工事のずり排出方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記仮置き場側ずり量検出部は、
前記仮置き場およびその周辺にレーザー光を照射して点群データを取得する仮置き場側３Ｄレーザースキャナーと、
前記点群データから３次元画像情報を生成する仮置き場側３次元画像情報生成部と、
前記３次元画像情報に基づいて前記仮置き場ずり量を推定する仮置き場ずり量推定部とを備える、
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル工事のずり排出方法。
【請求項３】
前記運搬用重機は、前記運搬用重機の周辺の前記切羽を含むトンネル坑内の状況に関する情報を含む第１周辺情報を取得する第１周辺情報取得部を備え、
前記主制御部は、前記第１周辺情報に基づいて前記運搬用重機の動作を制御する機能を備える、
ことを特徴とする請求項２記載のトンネル工事のずり排出方法。
【請求項４】
前記第１周辺情報取得部は、前記運搬用重機の周辺の前記切羽を含むトンネル坑内にレーザー光を照射して点群データを取得する運搬用重機側３Ｄレーザースキャナーと、前記点群データから前記第１周辺情報としての３次元画像情報を生成する運搬用重機側３次元画像情報生成部とを備える、
ことを特徴とする請求項３記載のトンネル工事のずり排出方法。
【請求項５】
前記運搬用重機側３Ｄレーザースキャナーは、前記仮置き場側３Ｄレーザースキャナーを兼用し、
前記運搬用重機側３次元画像情報生成部は前記仮置き場側３次元画像情報生成部を兼用する、
ことを特徴とする請求項４記載のトンネル工事のずり排出方法。
【請求項６】
前記ずり積み込み機は、前記ずり積み込み機の周辺の前記仮置き場を含むトンネル坑内の状況に関する情報を含む第２周辺情報を取得する第２周辺情報取得部を備え、
前記主制御部は、前記第２周辺情報に基づいて前記ずり積み込み機の動作を制御する機能を備える、
ことを特徴とする請求項１記載のトンネル工事のずり排出方法。
【請求項７】
前記第２周辺情報取得部は、前記ずり積み込み機の周辺のトンネル坑内にレーザー光を照射して点群データを取得する前記ずり積み込み機側３Ｄレーザースキャナーと、前記点群データから前記第２周辺情報としての３次元画像情報を生成する前記ずり積み込み機側３次元画像情報生成部とを備える、
ことを特徴とする請求項６記載のトンネル工事のずり排出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネル工事のずり排出方法に関する。
続きを表示（約 5,700 文字）【背景技術】
【０００２】
トンネル工事において、爆破工程および削岩機で掘削されたずりを坑口へ搬送する場合、切羽側においてクラッシャーを配置し、クラッシャーから坑口に向かって連続ベルトコンベア装置を延在させている。
そして、切羽で発生したずりをホイールローダのような油圧ショベルにより掻き取り、クラッシャーまで運搬してクラッシャーに投入し、クラッシャーで破砕された掘削ずりをクラッシャーから連続ベルトコンベア装置に積載し、ずりを連続ベルトコンベア装置によって坑口に向けて搬送する。
ところで、クラッシャーに対して一度に投入可能なずり量には上限があることから、大量のずりを一度にクラッシャーに投入することはできず、時間をかけながらずりを徐々にクラッシャーに投入する必要があることから、ずりをクラッシャーへ投入する際にはある程度の時間がかかる。
爆破工程毎に、ホイールローダの１００ｍから１３０ｍの距離の往復移動が数十回程度なされることからホイールローダの往復移動に多大な時間を要することは無論のこと、さらに上述したようにホイールローダによるずりのクラッシャーへの投入にも時間を要することから、掘削ずりの搬出効率を高める上で改善の余地があった。
そこで、本出願人は、切羽とクラッシャーとの中間地点に仮置き場を設け、油圧ショベルによって切羽のずりを仮置き場に運搬すると共に、仮置き場の近傍に設けたずり積み込み機を用いてずりをクラッシャーに投入することにより、爆破工程後の切羽のずりの後処理を、従来に比べて短時間で済ませることができるトンネル工事のずり排出方法を提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７０９７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、クラッシャーおよび連続ベルトコンベア装置は、タイマーに設定された稼働時間だけ動作され、稼働時間の経過後に動作が停止されるようになっている。
したがって、作業者が仮置き場のずり量を目視によって判断し、ずり量に見合った稼働時間をタイマーに設定することが必要となる。これは爆破工程によって発生するずり量が一定ではなく爆破工程のたびに異なったずり量となるためである。
そのため、爆破工程のたびに、作業員が仮置き場のずり量を目視で判断し、ずり量に見合った稼働時間を作業員が想定してタイマーに設定する作業が必要となることから、作業員が必要となることは無論のこと、作業員の目視でずり量を判断することから作業員の経験の差などによって設定される稼働時間にばらつきが生じ、ずり量に見合った正確な稼働時間をタイマーに設定することは難しく、クラッシャーおよび連続ベルトコンベア装置を効率的に稼働させる上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであり、その目的は、トンネル工事の省人化および効率化を図る上で有利なトンネル工事のずり排出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の一実施の形態は、切羽を爆破して切羽を掘削した後、爆破により掘削されたずりを前記切羽から坑口へ運搬するトンネル工事におけるずりの搬送方法であって、トンネルの延在方向において前記切羽寄りの箇所に仮置き場を設け、前記掘削されたずりを前記切羽から前記仮置き場に運搬して積載する運搬用重機を設け、前記ずり仮置場の近傍にずりを破砕するクラッシャーを設け、前記仮置き場からずりを前記クラッシャーに搬送するずり積み込み機を設け、前記クラッシャーで破砕されたずりを前記坑口に向けて運搬する長尺ベルトコンベア装置を設け、前記仮置き場に積載されたずりの量を仮置き場ずり量として検出する仮置き場側ずり量検出部を設け、前記仮置き場ずり量に基づいて前記クラッシャーおよび前記長尺ベルトコンベア装置を制御する主制御部を前記運搬用重機に設けたことを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記仮置き場側ずり量検出部は、前記仮置き場およびその周辺にレーザー光を照射して点群データを取得する仮置き場側３Ｄレーザースキャナーと、前記点群データから３次元画像情報を生成する仮置き場側３次元画像情報生成部と、前記３次元画像情報に基づいて前記仮置き場ずり量を推定する仮置き場ずり量推定部とを備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記運搬用重機は、前記運搬用重機の周辺の前記切羽を含むトンネル坑内の状況に関する情報を含む第１周辺情報を取得する第１周辺情報取得部を備え、前記主制御部は、前記第１周辺情報に基づいて前記運搬用重機の動作を制御する機能を備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記第１周辺情報取得部は、前記運搬用重機の周辺の前記切羽を含むトンネル坑内にレーザー光を照射して点群データを取得する運搬用重機側３Ｄレーザースキャナーと、前記点群データから前記第１周辺情報としての３次元画像情報を生成する運搬用重機側３次元画像情報生成部とを備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記運搬用重機側３Ｄレーザースキャナーは、前記仮置き場側３Ｄレーザースキャナーを兼用し、前記運搬用重機側３次元画像情報生成部は前記仮置き場側３次元画像情報生成部を兼用することを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記ずり積み込み機は、前記ずり積み込み機の周辺の前記仮置き場を含むトンネル坑内の状況に関する情報を含む第２周辺情報を取得する第２周辺情報取得部を備え、前記主制御部は、前記第２周辺情報に基づいて前記ずり積み込み機の動作を制御する機能を備えることを特徴とする。
本発明の一実施の形態は、前記第２周辺情報取得部は、前記ずり積み込み機の周辺のトンネル坑内にレーザー光を照射して点群データを取得する前記ずり積み込み機側３Ｄレーザースキャナーと、前記点群データから前記第２周辺情報としての３次元画像情報を生成する前記ずり積み込み機側３次元画像情報生成部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一実施の形態によれば、仮置き場側ずり量検出部によって、仮置き場に積載されたずりの量を仮置き場ずり量として検出し、運搬用重機に設けた主制御部によって、仮置き場ずり量に基づいてクラッシャーおよび長尺ベルトコンベア装置を制御するようにした。
したがって、クラッシャーおよび長尺ベルトコンベア装置の自動制御を実現することができ、仮置き場側ずり量検出部によって検出された正確なずり量に基づいてクラッシャーおよび長尺ベルトコンベア装置を制御できることからクラッシャーおよび連続ベルトコンベア装置を効率的に稼働させる上で有利となり、トンネル工事の省人化および効率化を図る上で有利となる。
また、運搬用重機に設けた主制御部によって、クラッシャーおよび長尺ベルトコンベア装置を制御するようにしたので、各装置を一括して制御する主制御装置を別途設ける必要がなく、各装置を制御するための構成を簡素化しコストの低減を図る上で有利となる。
また、主制御装置を別途設ける場合に必要となる主制御装置の設置作業や撤去作業が不要となり、主制御装置の設置スペースも不要となるため、トンネル工事の省人化および効率化を図る上で有利となることは無論のこと、トンネルの坑内あるいは坑外のスペースを確保することが困難な場合であっても問題なくトンネル工事を行なうことができ有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、３次元画像情報に基づいて仮置き場ずり量を正確に推定することができるため、仮置き場ずり量に基づいてクラッシャーおよび長尺ベルトコンベア装置の制御を正確に確実に行なう上で有利となり、トンネル工事の省人化および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、第１周辺情報に基づいて運搬用重機の自動制御を行なえることは無論のこと、運搬用重機の動作の制御を正確に確実に行なう上で有利となり、省人化を図りトンネル工事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、第１周辺情報が３次元画像情報で構成されているため、運搬用重機の動作の制御を正確に確実に行なう上でより有利となり、トンネル工事の省人化および効率化を図る上でより有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、３Ｄレーザースキャナーおよび３次元画像情報生成部の数を低減でき、構成の簡素化、部品点数の削減を図ることができることから、コストの低減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、第２周辺情報に基づいてずり積み込み機の自動制御を行なえるので省人化を図れることは無論のこと、主制御部は第２周辺情報に基づいて仮置き場のずりの量を正確に把握することができ、ずり積み込み機の動作の制御を正確に確実に行なう上でより有利となり、トンネル工事の省人化および効率化を図る上でより有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、第２周辺情報が３次元画像情報で構成されているため、ずり積み込み機の動作の制御を正確に確実に行なう上でより有利となり、トンネル工事の省人化および効率化を図る上でより有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施の形態のトンネル工事のずり排出方法の説明図である。
ずり積み込み機の側面図である。
実施の形態のトンネル工事のずり排出方法に用いられるホイールローダ、ずり積み込み機、制御装置、タイマー、クラッシャー、長尺ベルトコンベア装置の全体構成を示すブロック図である。
実施の形態のトンネル工事のずり排出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に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に示すように、切羽１０の付近には一台または複数台のホイールローダ１２が配置され、爆破工程における爆風の影響を避けるため、切羽１０から所定距離、離れた箇所に、例えば、約１００ｍ程度坑口側に離れた箇所でトンネル床面１６の幅方向の一側に、坑口側に向けてクラッシャー１８とテールピース台車２０が並べられて配置され、テールピース台車２０から坑口に向かって長尺ベルトコンベア装置（連続ベルトコンベア装置ともいう）２２が延在している。
そして、トンネル１４の延在方向において切羽１０とクラッシャー１８との中間地点に仮置き場２４が設けられ、仮置き場２４とクラッシャー１８との間の箇所にずり積み込み機（ロックローダともいう）２６が配置されている。
また、ホイールローダ１２には、図３に示す主制御部１２Ｄが設置され、この主制御部１２Ｄによってホイールローダ１２、ずり積み込み機２６、クラッシャー１８、長尺ベルトコンベア装置２２が制御される。
以下、ホイールローダ１２、ずり積み込み機２６、クラッシャー１８、テールピース台車２０、長尺ベルトコンベア装置２２、主制御部１２Ｄについて具体的に説明する。
【０００９】
ホイールローダ１２は、爆破工程によって切羽１０が掘削されることで発生したずりを仮置き場２４に搬送する自走式の運搬用重機（油圧ショベル）である。本実施の形態では、運搬用重機としてホイールローダ１２を用いた場合について説明するが、運搬用重機はずりを運搬することができればよく、バックホウやブルドーザなどホイールローダ１２以外の従来公知の様々な自走式の運搬用重機を用いることができる。
本実施の形態では、ホイールローダ１２は、エンジンなどの駆動源、駆動源の駆動力によって回転駆動されるタイヤによって走行する本体、本体に設けられずりをすくい取るバケット、バケットを駆動する油圧シリンダ、油圧シリンダを駆動する油圧源などを含んで構成されている。
【００１０】
また、図３に示すように、ホイールローダ１２は、ホイールローダ側３Ｄレーザースキャナー１２Ａと、ホイールローダ側３次元画像情報生成部１２Ｂと、仮置き場ずり量推定部１２Ｃと、主制御部１２Ｄと、ホイールローダ側通信部１２Ｅとを含んで構成されている。
なお、ホイールローダ側３次元画像情報生成部１２Ｂと、仮置き場ずり量推定部１２Ｃと、主制御部１２Ｄと、ホイールローダ側通信部１２Ｅとは、ホイールローダ１２に設けられたコンピュータが制御プログラムを実行することによって実現される。
ホイールローダ側３Ｄレーザースキャナー１２Ａは、ホイールローダ１２の本体に設けられ、ホイールローダ１２の周辺の切羽１０を含むトンネル１４坑内にレーザー光を照射して点群データを取得するものである。
ホイールローダ側３次元画像情報生成部１２Ｂは、ホイールローダ側３Ｄレーザースキャナー１２Ａで取得された点群データから第１周辺情報としての３次元画像情報を生成するものである。
ここで、第１周辺情報とは、ホイールローダ１２の周辺の切羽１０を含むトンネル１４坑内の状況に関する情報を含む情報である。
また、本実施の形態では、ホイールローダ側３Ｄレーザースキャナー１２Ａと、ホイールローダ側３次元画像情報生成部１２Ｂとによって、第１周辺情報を取得する第１周辺情報取得部３０が構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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