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公開番号2025178695
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-09
出願番号2024085459
出願日2024-05-27
発明の名称穿孔情報検知装置及び方法
出願人戸田建設株式会社
代理人個人
主分類E21D 9/00 20060101AFI20251202BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】実際の穿孔の位置や角度などの穿孔情報を正確に把握し、爆薬の自動装填装置の運用支援に資することができるようにする。
【解決手段】穿孔装置2によって形成された穿孔3の位置や角度などの穿孔情報を検知する穿孔情報検知装置1である。多関節ブーム20によって前後移動可能に支持されたガイドセル21と、前記ガイドセル21に保持された基端ロッド22と、前記基端ロッド22の先端側に、センサーを内蔵した計測アタッチメント23を介して接続され、前記穿孔3内に挿入されることにより穿孔情報を検知する可撓性を有する穿孔情報検知プローブ24とから構成する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
穿孔装置によって形成された穿孔の位置や角度などの穿孔情報を検知する穿孔情報検知装置であって、
多関節ブームによって前後移動可能に支持されたガイドセルと、前記ガイドセルに保持された基端ロッドと、前記基端ロッドの先端側に、センサーを内蔵する計測アタッチメントを介して接続され、前記穿孔内に挿入されることにより穿孔情報を検知する可撓性を有する穿孔情報検知プローブとから構成されることを特徴とする穿孔情報検知装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記穿孔情報検知プローブは、単位長さあたりの電気抵抗値が一定で軸方向に伸縮性を有する材料からなるとともに、周方向に間隔を空けて複数配置された伸縮性抵抗体と、中空部内にこれら複数の伸縮性抵抗体群が配置された鞘管と、前記鞘管の中空部に充填され、前記伸縮性抵抗体群を所定の間隔に保持する充填材とからなり、
前記穿孔情報検知プローブが途中で折れ曲がった状態では、この折れ曲がり部分の外周側に配置された前記伸縮性抵抗体の曲率半径が、内周側に配置された前記伸縮性抵抗体の曲率半径より大きくなることにより、外周側に配置された前記伸縮性抵抗体の抵抗値が、内周側に配置された前記伸縮性抵抗体の抵抗値より大きくなることを利用して、折れ曲がり方向が検知できるようになっている請求項１記載の穿孔情報検知装置。
【請求項３】
前記穿孔情報検知プローブは、単位長さあたりの電気抵抗値が既知で可撓性を有する材料からなる可撓性抵抗体と、前記可撓性抵抗体が中空部内の軸芯部に配置されるとともに内面に電気導電性を有する導電体が貼設された鞘管と、前記可撓性抵抗体と前記鞘管との間に介在し、前記可撓性抵抗体の外周面を螺旋状に巻回する螺旋状絶縁体とからなり、
前記穿孔情報検知プローブが真っ直ぐな状態では、前記可撓性抵抗体の規定の電気抵抗値が検出され、
前記穿孔情報検知プローブが途中で折れ曲がった状態では、この折れ曲がり部分の外周側で螺旋状絶縁体の配設ピッチが拡大して隙間が生じ、この隙間を通じて内側の前記可撓性抵抗体と外側の前記導電体とが接触することにより、前記可撓性抵抗体の電気抵抗値に変化が生じることを利用して、折れ曲がり位置が検知できるようになっている請求項１記載の穿孔情報検知装置。
【請求項４】
前記計測アタッチメントは、先端側に取り付けられた前記穿孔情報検知プローブの延出角度及び前記穿孔情報検知プローブに作用する軸方向の応力を計測するセンサーが内蔵されている請求項１記載の穿孔情報検知装置。
【請求項５】
前記基端ロッドの後端には水又は空気を圧送する可撓性ホースが接続され、前記基端ロッド及び前記穿孔情報検知プローブには、前記可撓性ホースの内空部に連通して前記水又は空気が流通する軸方向の流通孔が設けられるとともに、前記穿孔情報検知プローブに、前記流通孔を通って圧送された水又は空気が噴出する噴出孔が設けられている請求項１記載の穿孔情報検知装置。
【請求項６】
上記請求項１～５いずれかに記載の穿孔情報検知装置を用いた穿孔情報検知方法であって、
前記穿孔装置によって穿孔を形成した後、この穿孔に前記穿孔情報検知プローブを挿入し、前記穿孔情報を検知することを特徴とする穿孔情報検知方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、山岳トンネルのトンネル発破などに用いられる爆薬を、岩盤に形成した穿孔内に自動で装填できるようにするため、爆薬を装填する穿孔の位置や角度などの穿孔情報を検知する装置及び方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、山岳トンネルの施工手順は、概ね切羽の岩盤に穿孔し、装薬・填塞・結線を行い、安全な場所まで退避した後に発破掘削し、安全確認の後に、ズリ搬出→コソク→支保工建込み→吹付けコンクリート施工→ロックボルト打設の工程を順に段階的に踏むことにより行われている。
【０００３】
ここで、切羽に形成した穿孔に対し、装薬・填塞を行う作業は、切羽に近づいた状態で長い時間作業を行う必要があるため、肌落ち災害の危険性が高い作業の一つとして知られている。この装薬・填塞作業を自動化することができれば、切羽に長い時間近づいて行う作業が減り、山岳トンネル工事の安全性を高めることができる。
【０００４】
切羽の穿孔に爆薬を自動で装填する手段としては、下記特許文献１などを挙げることができる。下記特許文献１には、ドリルジャンボの岩盤穿孔機で発破孔を穿孔したときに、その発破孔のすべてに孔番号を関連付けておき、この孔番号に対応する孔口の第一座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と最奥部の第二座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）との三次元座標値を発破孔情報として制御機構に記憶させておき、そして、爆薬の装填作業時には、前記制御機構のコンピュータ制御により、この発破孔情報を参照し、予め設定しておいた孔番号に対応する発破孔の第一座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と第二座標（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）の三次元座標値を参照し、ドリルジャンボの架台を自動で移動させ、装填パイプが発破孔の孔口と同軸上に対向するように位置決めする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－２５９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、自動装填装置により穿孔内に親ダイ、増ダイ、込め物を安全に装填するには、穿孔の位置データ（切羽面上のＸ、Ｙ座標）だけでなく、穿孔の差し角（孔口のＸ、Ｙ座標＋孔尻のＸ、Ｙ座標又はＺ軸データ）も正確に合わせる必要がある。
【０００７】
上記特許文献１に記載される方法では、発破孔の位置を発破孔情報として記憶し、この発破孔情報を参照し、装填パイプ先端が前記発破孔と同軸上で対向するように架台を移動制御しているが、装填パイプを発破孔と同軸に合わせる具体的な方法については開示されていない。
【０００８】
近年のコンピュータ搭載ジャンボでは、孔口のＸ、Ｙ座標、孔尻のＸ、Ｙ座標及び穿孔長のデータを簡単に得られる仕様となっているものもあるが、穿孔時の穿孔ビットの摩耗状況、岩盤状況（凹凸、岩目など）、ロッドの曲がり、ロッドガイドの遊び等により、孔口の座標にズレが生じ、穿孔が切羽とほぼ平行する鉛直平面に対して斜めに形成された場合は孔尻に向かうほど座標のズレが大きくなり、穿孔の全長に亘って正確な情報を得るのは困難であった。
【０００９】
また、穿孔内が土や砂の塊、小石などの異物で塞がれていると、その後の爆薬を自動で装填する工程に悪影響を及ぼすため、このような異物を予め除去しておく必要がある。
【００１０】
そこで本発明の第１の課題は、実際の穿孔の位置や角度などの穿孔情報を正確に把握し、爆薬の自動装填装置の運用支援に資することができるようにすることにある。また、第２の課題は、穿孔内の異物を予め除去し、穿孔に爆薬が容易に装填できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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