特許 5792783 削岩リグ及び削岩ユニットの位置決め方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5792783

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】削岩リグ及び削岩ユニットの位置決め方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 15/00 20060101AFI20150928BHJP

【ＦＩ】

   E21B15/00

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-203175(P2013-203175)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2014-70488(P2014-70488A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2013年10月2日

(31)【優先権主張番号】12186768.3

(32)【優先日】2012年10月1日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】507298979

【氏名又は名称】サンドビック．マイニング．アンド．コンストラクション．オイ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100182660

【弁理士】

【氏名又は名称】三塚 武宏

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】ムオーナ ヨウコ

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−２２２８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１０４４４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ １５／００

Ｅ２１Ｂ ４４／００

Ｅ２１Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの天井部及び壁部に掘削孔を掘削形成するための削岩リグであって、
可動式のキャリア（６）と、
少なくとも１つのブーム（７）と、
前記ブーム（７）の遠位部に配列された少なくとも１つの削岩ユニット（８）と、
少なくとも１つの検出デバイス（４）と、
少なくとも１つの制御ユニット（１２）と、を備え、
前記検出デバイス（４）は、前記トンネルの天井部及び壁部に事前に掘削形成済みの少なくとも２つの掘削孔から形成された１つの基準線（ＲＬ）の位置を検出するように、重力の方向（Ｇ）に整列されることを特徴とする削岩リグ。

【請求項2】

前記検出デバイス（４）は、前記削岩リグ（５）に対して上方かつ側方を向いた扇形の検出パターン（３）を有することを特徴とする請求項１に記載の削岩リグ。

【請求項3】

前記検出デバイス（４）がレーザ放射デバイスであることを特徴とする請求項１または２に記載の削岩リグ。

【請求項4】

前記検出デバイス（４）が前記ブーム（７）に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項5】

前記検出デバイス（４）は、前記削岩ユニット（８）から所定の水平距離だけ離間して配置されており、
前記所定の水平距離は、掘削計画に従って設定されるとともに、掘削形成されるべき一連の掘削孔扇状部（１）間に形成される水平距離に対応することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項6】

前記検出デバイス（４）は、水平方向の回動軸線（１９）回りに回動するように配列された振り子（１７）を備えており、
前記検出デバイス（４）は、前記振り子（１７）に配列された少なくとも１つの検出ユニット（１６）を備えており、
前記振り子（１７）の重心が前記回動軸線（１９）の下方に位置しており、前記振り子（１７）が重力の方向に向かうことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項7】

前記検出デバイス（４）は、前記振り子（１７）の回動運動を減衰する少なくとも１つの減衰デバイス（１８）を備えることを特徴とする請求項６に記載の削岩リグ。

【請求項8】

前記検出デバイス（４）は、上部を保護するように前記検出デバイス（４）の上側部に配列された少なくとも１つの透明カバー（２３）を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項9】

前記ブーム（７）は、前記ブーム（７）のブーム部材（７ａ，７ｂ）の位置を測定するブーム測定手段（１０）を備えており、
前記キャリア（６）は、前記キャリア（６）の傾斜度を測定する傾斜度測定手段（１１）を備えており、
前記制御ユニット（１２）は、前記ブーム測定手段及び前記傾斜度測定手段（１０，１１）から受信した測定データに基づいて、前記検出デバイス（４）に対する前記削岩ユニット（８）の位置を決定するようにされることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項10】

前記削岩リグ（５）が少なくとも１つの表示ユニット（１４）を備えており、
前記制御ユニット（１２）は、前記基準線（ＲＬ）に対する前記削岩ユニット（８）の現在の位置を前記表示ユニット（１４）において表示するようにされることを特徴とする請求項９に記載の削岩リグ。

【請求項11】

前記削岩リグ（５）は、ボルト締めユニットを備えるボルト締めデバイスであり、
前記ボルト締めユニットは、扇形のパターンの掘削孔を掘削形成する掘削ユニット（８）を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の削岩リグ。

【請求項12】

トンネルの天井部及び壁部に掘削孔を掘削形成するための削岩リグを作業現場において位置決めする位置決め方法であって、
前記削岩リグ（５）に配列された少なくとも１つの検出デバイス（４）によって、前記トンネルの天井部及び壁部に事前に掘削形成済みの少なくとも２つの掘削孔から形成された１つの基準線（ＲＬ）を検出し、
検出された前記基準線（ＲＬ）に従って、前記削岩リグ（５）の削岩ユニット（８）を新たな掘削孔の列に位置決めし、
前記検出デバイス（４）を重力の方向（Ｇ）に整列させるとともに、前記検出デバイス（４）において検出パターン（３）を生成し、
前記検出パターン（３）が前記基準線（ＲＬ）の方向に向けられる新たな位置に、前記削岩リグ（５）を位置決めし、
前記基準線（ＲＬ）に対する前記削岩ユニット（８）の現在の方向及び水平距離を決定し、
入力された水平方向の基準距離（ＲＤ）と、検出された前記基準線（ＲＬ）の方向とに従って、前記削岩ユニット（８）を掘削形成されるべき新たな掘削孔の列に位置決めすることを含むことを特徴とする位置決め方法。

【請求項13】

前記削岩リグ（５）のブーム（７）における所定の位置に配列された検出デバイス（４）を位置決めの工程において使用し、
少なくとも１つの扇形の掘削孔の列が掘削形成されるように、前記削岩リグ（５）のキャリア（６）を新たな掘削位置に移動させ、
前記検出デバイスの前記検出パターン（３）が前記基準線（ＲＬ）に位置するように、前記新たな掘削位置における前記キャリア（６）を粗位置決めし、
前記ブーム（７）を移動させることによって、前記検出パターン（３）を前記基準線（ＲＬ）の方向において精密位置決めし、
ブーム測定手段（１０）によって前記ブームのブーム部材（７ａ，７ｂ）の位置を測定するとともに、傾斜度測定手段（１１）によって前記キャリア（６）の傾斜度を測定し、
前記ブーム測定手段及び前記傾斜度測定手段（１０，１１）から受信した測定データと、前記ブーム（７）における前記検出デバイス（４）の前記所定の位置とに基づいて、前記基準線（ＲＬ）に対する前記削岩ユニット（８）の位置を、前記削岩リグ（５）の制御ユニット（１２）において計算し、
前記基準線（ＲＬ）に対する前記削岩ユニット（８）の決定された現在の位置を、少なくとも１つの表示ユニット（１４）において示すことを含むことを特徴とする請求項１２に記載の位置決め方法。

【請求項14】

少なくとも１つの事前に掘削形成済みの掘削孔（２，２ｂ）と、少なくとも１つの掘削形成前の掘削孔（２ｃ，２ｄ）とを有する未完成の掘削孔の列（１ａ）に、前記削岩ユニット（８）を位置決することを含み、
前記未完成の掘削孔の列（１ａ）は、検出された前記基準線（ＲＬ）に対する方向において前記基準距離（ＲＤ）だけ離間しており、
さらに、
前記未完成の掘削孔の列（１ａ）における事前に掘削形成済みの掘削孔（２ｂ）に前記削岩ユニット（８）を位置決めすることによって、最後の事前に掘削形成済みの掘削孔（２ｂ）を指定し、
検出された最後の事前に掘削形成済みの掘削孔（２ｂ）から所定の距離だけ離間した未形成の掘削孔（２ｄ）の開始位置に、前記未完成の掘削孔の列（１ａ）における前記削岩ユニット（８）を位置決めし、
複数の未形成の掘削孔（２ｃ）を掘削形成することによって、掘削を終了することを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の位置決め方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、削岩リグに関し、特に、作業現場における削岩リグの位置を決定するとともに削岩ユニットを位置決めする配列体に関する。
本発明の技術分野は、独立請求項の序文において、より具体的に定められている。

【背景技術】

【0002】

鉱山及び他の作業現場において削岩リグが使用される。削岩リグは、ブームと、ブームに取り付けられていて掘削孔を岩肌に掘削形成する削岩ユニットとを備えている。削岩リグは、掘削計画に従って掘削が実行される掘削位置において位置決めされる。トンネルの天井部及び壁部を補強する必要がある場合、並びに生産ニーズのために発破孔を形成するときには、複数の掘削孔を含んでいる扇形のパターンの掘削孔扇状部が掘削形成されうる。作業現場は、互いに離間している複数の計画された掘削孔扇状部から形成されうる。新たな掘削位置への削岩リグの位置決めには、測定及び位置決めを行う複雑なシステムが必要であり不便である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、新規な改良された削岩リグと、削岩ユニットを位置決めする位置決め方法とを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明による削岩リグは、検出デバイスが重力の方向に整列されていて、削岩リグの作業現場における少なくとも１つの基準線の位置を検出することを特徴とする。
本発明による位置決め方法は、検出デバイスを重力の方向に整列させるとともに検出デバイスにおいて検出パターンを生成し、検出パターンが基準線の方向に向けられる新たな位置に削岩リグを位置決めし、基準線に対する削岩ユニットの現在の方向及び水平距離を決定し、入力された水平方向の基準距離と、検出された基準線の方向とに従って、掘削形成されるべき新たな掘削孔の列に、削岩ユニットを位置決めすること特徴とする。

【0005】

開示された解決手法の思想は、削岩リグを作業現場において位置決めして掘削パターンを掘削形成するときに、削岩リグに配列された検出デバイスが使用されるというものである。検出デバイスは、少なくとも位置決め工程の間において重力の方向に整列される。作業現場は基準線を備えており、新たな掘削位置への位置決めは、検出デバイスによって検出された基準線に従って実行される。基準線が検出された後に、基準線に対する削岩ユニットの現在の方向と、水平距離とが決定される。このステップは誘導（ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）と称される。削岩リグの削岩ユニットは、入力された水平方向の基準距離と、検出された基準線の方向とに従って、掘削形成されるべき新たな掘削孔の列に位置決めされる。鉱山の所有者は、一連の掘削孔扇状部（ｄｒｉｌｌ ｈｏｌｅ ｆａｎｓ）間又は他の掘削パターン間の基準距離を定めうる。この種類の掘削工程は基準掘削と称されうる。

【0006】

開示された解決策の利点は、複雑な測定デバイスと、基準線の位置及び方向を決定する計算とが、位置決めを行うのに不要になることである。削岩リグの外部の測定手段が不要になる。検出デバイスは重力の方向に設けられるので、基準線と検出デバイスとの間の鉛直距離及び傾斜度を測定する必要はない。これにより検出及び誘導の工程が簡略化される。追加の利点は、運転者の作業がより容易になり負担がより少なくなることである。

【0007】

１つの実施形態に従って、基準線は形成済みの掘削孔から形成される。すなわち、基準線は事前に掘削形成済みの掘削孔を通る。この解決策の利点は、別個の工程において、作業現場に基準標識を付与する必要がないことであり、それにより、標識を付与する余分な作業が回避されうるし、上記の工程が高速化されうる。

【0008】

１つの実施形態に従って、基準線は、少なくとも２つの形成済みの掘削孔から形成される。それら形成済みの掘削孔は、重力の方向に設けられた検出デバイスによって検出される鉛直方向の基準面を形成する。

【0009】

１つの実施形態に従って、以前の形成済みの掘削孔扇状部は、掘削形成されるべき次の掘削孔扇状部の基準線の役割を果たす。扇状部は、トンネル又は対応する岩盤空洞の側面において上向きに位置決めされた複数の掘削孔を備えるとともに補強作用又はボルト締め作用を有する扇状部でありうる。或いは、扇状部は、鉛直上向きの掘削孔と、角度方向に上向きの掘削孔とを備える発破孔扇状部でありうる。

【0010】

１つの実施形態に従って、基準線は、作業現場に付与された基準標識から形成される。すなわち、基準線はそれら基準標識を通る。基準標識は岩肌に塗装された標識でありうる。或いは、基準標識は、電子デバイス、例えば、送信機、ＲＦＩＤタグ、又は無線標識であってもよい。さらに、基準標識は、反射器又は光源を備えるデバイスであってもよい。基準標識によって第１の基準位置が決定されうるし、又は基準標識が、例えば、鉱山の重要な位置に付与されうる。

【0011】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは扇形の検出パターンを生成する。扇形の検出パターンは削岩リグに対して上方かつ側方を向いている。検出パターンは円の形状を有していてもよい。或いは、検出パターンは、円の一区域の形状を有していてもよい。幾つかの状況においては、上記の区域の角度が９０°であれば十分でありうるし、また、１つの区域のみが形成されれば十分でありうる。

【0012】

１つの実施形態に従って、扇形の検出パターンは回動式のビームパターンである。ビームパターンは、鉛直面における検出ビームを送出する回転式又は回動式の放射体によって生成されうる。ビームが回転式又は回動式であるので、１つのビームのみが放射されれば十分である。ただし、複数のビームを使用することも可能である。

【0013】

１つの実施形態に従って、扇形の検出パターンは、扇形の形状を有する少なくとも２つの狭ビームから形成される。２つのビーム放射体が互いに対して或る角度位置に配列されており、それらビーム放射体が上方かつ側方に延びる１つの均一な扇形のパターンを一緒に生成する。１つ又は２つ以上のブランキングプレートによって、２つの扇形のビーム間の干渉が防止されうる。

【0014】

１つの実施形態に従って、扇形の検出パターンは少なくとも３つのビームを含む。１つのビームが上方に向かって方向付けされうるとともに、２つ又は３つ以上のビームが側方に向かって、又は斜め上方に向かって方向付けされうる。従って、それらビームは上向きのビームに対して傾斜する。照射された点が岩肌に形成されるように、ビームは狭ビーム又は点状のビームでありうる。

【0015】

１つの実施形態に従って、検出デバイスはレーザ放射デバイスである。レーザ放射デバイスは、回動され若しくは回転されるように配列された単一のレーザビームを備えうるし、又は扇形のパターンが形成されるように、上述した通り、２つ、３つ、若しくは４つ以上のレーザビームが配列されうる。さらに、レーザのビームは、照射された線を岩肌に形成する狭小な扇状部の形態を有しうるし、又は照射された小型の点が岩肌に形成されるように、ビームは狭ビーム又は点状のビームでありうる。

【0016】

１つの実施形態に従って、検出デバイスはカメラである。１つ又は２つ以上のカメラによって、事前に掘削形成済みの掘削孔、補強ボルト、及び基準標識が検出されうる。カメラはビデオカメラ又は静止カメラでありうる。カメラによって生成された画像データは、観察された岩肌における事前に掘削形成済みの掘削孔、補強ボルト、及び基準標識の位置を検出する目的のために、画像処理プロセッサにおいて処理されうる。画像処理プロセッサは画像認識システムを含みうる。最も簡易な場合には、画像データが表示ユニットにおいて運転者向けに表示されうる。これにより運転者が表示画像を観測ツールとして使用しうる。

【0017】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは超音波放射デバイスである。超音波を使用することによって、岩肌における掘削孔、補強ボルト、又は人工的かつ物理的な基準標識を検出することが可能になる。超音波放射デバイスは、そのような岩肌における物理的な不連続部分を検出できる。従って、基準線の位置を決定する目的のために超音波手段を使用してもよい。

【0018】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、削岩ユニットから所定の水平距離だけ離間して配置される。所定の距離は掘削計画に従って設定されるとともに、掘削形成されるべき一連の掘削孔扇状部間に形成される水平距離に対応している。一連の扇状部間の距離、すなわち基準距離は、鉱山の所有者によって定められうる。或いは、検出デバイスは、削岩リグの座標系のゼロ点から所定の水平距離だけ離間して配置されうる。制御ユニットが位置を決定するのに必要な計算を実行しうる。

【0019】

１つの実施形態に従って、検出デバイスの位置は、削岩ユニットに対して水平方向に調節可能になるように配列される。この実施形態によると、基準距離が大きく変化する場合には検出デバイスの位置を調節することが可能になる。検出デバイスは、例えば、滑動体と、滑動体を支持する棒材とを含む位置調節手段を備えうる。

【0020】

１つの実施形態に従って、検出デバイスはブームに配列される。基準線と一致する検出パターンが取得されるように検出デバイスを正確な位置及び方向に移動させることは、簡易かつ迅速に行われる。この実施形態においては、基準線の方向に従って削岩リグのキャリアを方向付けする必要がないので、キャリアの位置決め駆動が高速化される。

【0021】

１つの実施形態に従って、検出デバイスはキャリアに配列される。この実施形態は、基準距離が長いときに有用でありうる。さらに、キャリアが検出デバイス用の自由空間を備えうるとともに、検出デバイスが安全な場所に簡易に位置決めされうる。

【0022】

１つの実施形態に従って、基準線の位置が決定されるときのみ、検出デバイスが重力の方向に整列される。残りの時間においては、検出デバイスが、例えば、保護カバーの下方の輸送位置に位置決めされうる。

【0023】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは継続的に重力の方向に整列される。
１つの実施形態に従って、基準線の位置が決定されるときのみ、検出デバイスが検出信号を生成するか又は受信する。残りの時間においては、検出デバイスの電源が切られうる。
１つの実施形態に従って、検出デバイスは、検出信号を継続的に生成するか又は受信する。

【0024】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、水平方向の回動軸線回りに回動するように配列された振り子を備える。検出デバイスは、振り子に配列された少なくとも１つの検出ユニットを備える。振り子の重心が回動軸線の下方に配列されるので、振り子は重力の方向における位置を維持しようとする。

【0025】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、水平方向の回動軸線回りに回動するように配列されていて重力の方向における位置を維持しようとする振り子を備える。振り子の回動運動は、１つ又は２つ以上の減衰デバイスによって減衰される。減衰手段によって、振り子の運動、及び振り子に配列された検出ユニットの運動がより安定化されうる。

【0026】

１つの実施形態に従って、減衰デバイスは、容器と、容器内の減衰流体と、減衰流体に浸された１つ又は２つ以上の減衰面とを備える。容器は振り子の下方に配置されており、減衰面は振り子と一緒に移動するように配列されている。容器内の減衰流体は、例えばオイルでありうる。振り子が回動軸線に対して回動すると、減衰面が容器の内側に移動する。容器内の減衰流体は粘性を有するので、減衰流体は減衰面及び振り子の運動を減衰する。そのような減衰デバイスは簡素かつ安価であるとともに信頼性が高い。

【0027】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、検出デバイスの現在の方向を決定するとともに重力の方向を検出する１つ又は２つ以上のセンサ又は測定手段を備える。さらに、検出デバイスは、受信した測定データに基づいて、検出デバイスを重力の方向において位置決めする１つ又は２つ以上の回動デバイスを備える。検出デバイスの方向は、継続的に、又は基準線が検出される必要があるときのみ制御されうる。検出デバイスは、位置制御を行う制御デバイスを備えうる。この実施形態において、検出デバイスの方向は能動的に制御される。

【0028】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、検出デバイスの上側部に配列された少なくとも１つの透明カバーを備える。その防護カバーによって、検出デバイスの上部が、落下する石材、水滴、及び不純物から保護される。カバーは検出デバイスの耐久性及び信頼性を向上させる。

【0029】

１つの実施形態に従って、検出デバイスは、少なくとも１つの上部カバーと、上部カバーから不純物を除去する少なくとも１つの清浄化デバイスとを備える。清浄化デバイスは１つ又は２つ以上の洗浄ノズルを備えうるので、例えば水噴射によって、上部カバーが清浄化されうる。代替的に又は付加的に、清浄化デバイスは、１つ又は２つ以上のワイパブレード又は対応する機械的な清浄化手段を備えうる。

【0030】

１つの実施形態に従って、検出デバイスに対する削岩ユニットの位置が決定される。ブームはブーム部材の位置を測定するブーム測定手段を備えており、また、キャリッジはキャリアの傾斜度を測定する傾斜度測定手段を備えている。制御ユニットは、測定手段から受信した測定データに基づいて、検出デバイスに対する削岩ユニットの位置を決定する。次いで、測定データと、削岩リグにおける検出デバイスの既知の配置とに基づいて、削岩ユニットが検出された基準線に対して誘導される。

【0031】

１つの実施形態に従って、削岩リグは少なくとも１つの表示ユニットを備えており、また、制御ユニットは、検出された基準線に対する削岩ユニットの現在の水平方向の位置を表示ユニットにおいて表示するようにされている。この特徴によって、削岩ユニットを基準線から所定の水平距離だけ離間して位置決めすることが容易になる。

【0032】

１つの実施形態に従って、削岩リグは少なくとも１つの表示ユニットを備える。削岩ユニットが基準線から基準距離だけ離間した新たな掘削箇所に位置決めされると、制御ユニットは、掘削形成されるべき掘削孔の開始点に対する削岩ユニットの現在の位置を表示ユニットにおいて表示できる。通常、開始点間の距離は鉱山の所有者によって定められる。この特徴によって、掘削扇状部又は他の種類の掘削パターンの所定の箇所における削岩ユニットの位置決めが容易になり高速化される。

【0033】

１つの実施形態に従って、制御ユニットは、削岩ユニットを基準線から所定の水平距離だけ離間して位置決めするのを運転者に指示するように配列される。さらに、制御ユニットは、掘削扇状部における適切な開始点に削岩ユニットを位置決めするのを運転者に指示しうる。例えば、次に掘削形成されるべき掘削孔の開始点までの距離が運転者に示されうる。例えば、測定データ及び種々の観測パターンのような指示が表示ユニットにおいて表示されうる。

【0034】

１つの実施形態に従って、位置決め工程は、検出デバイスの検出パターンが基準線に位置するようにキャリアが移動される粗位置決めを含む。その後、検出パターンが基準線の方向に配列されるように、精密位置決めが実行されうる。検出デバイスがブームに配列される場合には、検出パターンが基準線と一致するようにブームを回動させることが比較的簡易である。同様に、水平方向の位置が精密に調節されうる。検出パターンが基準線と一致するようになったら、誘導が実行される。誘導においては、ブームのブーム部材の位置がブーム測定手段によって測定されるとともに、キャリアの傾斜度が傾斜度測定手段によって測定される。誘導は、測定手段から受信した測定データと、ブームに取り付けられた検出デバイスの所定の位置とに基づいて、基準線に対する削岩ユニットの位置を、削岩リグの制御ユニットにおいて計算することをさらに含む。基準線に対する削岩ユニットの決定された現在の位置は、表示ユニットにおいて運転者に示されうる。

【0035】

１つの実施形態に従って、掘削孔のパターン、例えば、事前に掘削形成済みの掘削孔と掘削形成前の掘削孔とを含んでいる部分的に掘削形成された扇状部を完成させる必要がある場合においても、開示された検出デバイスと、開示された位置決め工程とが利用されうる。未完成の掘削孔の列における最後の掘削形成済みの掘削孔に削岩ユニットを位置決めすることによって、未完成の掘削孔の列における最後の事前に掘削形成済みの掘削孔の位置が指定される。その後、誘導が実行されて、制御システムが、未完成の掘削孔の列において掘削形成されるべき次の掘削孔を掘削形成するように運転者に指示しうる。或いは、制御ユニットは、未完成の掘削孔の自動的な掘削を実行しうる。

【0036】

１つの実施形態に従って、削岩リグが新たな掘削位置に位置決めされる。それにより、水平方向の基準距離だけ互いに離間した２つ又は３つ以上の一連の掘削孔扇状部又は他のパターンを掘削形成する目的のために、削岩ユニットが利用されうる。これによりキャリアの位置決め駆動の必要性が低減される。この実施形態において、水平方向の基準距離は比較的小さい距離でなければならない。

【0037】

１つの実施形態に従って、削岩リグは、ボルト締めユニットを備えたボルト締めデバイスである。ボルト締めユニットは、扇形のパターンの掘削孔を掘削形成する掘削ユニットを備える。さらに、ボルト締めデバイスは、補強ボルトを掘削孔の内部に配列させるボルト締めユニットを備える。

【0038】

１つの実施形態に従って、削岩リグは、発破孔を岩石に掘削形成するようにされた量産品の掘削リグである。そのようなデバイスは、発破技術によるパターンと一致する上向きの掘削孔を掘削形成する削岩ユニットを備える。

【0039】

上記に開示された実施形態は、必要とされる上記の特徴の解決策を有する適切な解決策を形成する目的のために組み合わせられうる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】一連の掘削孔扇状部を有するトンネルを概略的に示す斜視図である。

【図2】重力の方向に方向付けされた検出パターンによって検出されたときに基準線を形成する２つの形成済みの掘削孔を有するトンネルを概略的に示す図である。

【図3】基準距離だけ互いに離間した掘削孔扇状部を掘削形成する削岩リグを示す概略側面図である。

【図4】基準線の役割を果たす以前の掘削形成済みの扇状部において位置決めされた削岩リグを示す概略上面図である。

【図5】検出された基準線に対してキャリアが傾斜しうるようにブームに配列された検出デバイスを示す概略上面図である。

【図6a】キャリアが基準線の近傍で駆動することによって粗位置決めされるときの削岩リグを示す側面図及び上面図である。

【図6b】キャリアが支持脚において持ち上げられた後に、ブームを移動させることによって精密位置決めが実行される状態を示す図である。

【図7】検出デバイスと、生成された２つの狭小な扇形の検出パターンとを概略的に示す図である。

【図8】放射源が振り子に配列されていて振り子の運動が減衰される検出デバイスを示す概略断面図である。

【図9】未完成の掘削パターンへの削岩ユニットの位置決めを示す概略上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

幾つかの実施形態が添付図面においてより詳細に説明されている。
明瞭化の目的のために、図面は、開示された解決策の幾つかの実施形態を簡素化した態様で示している。図面において、同様の参照符号は同様の構成要素を特定している。
図１は、所定の水平方向の基準距離ＲＤだけ互いに離間して掘削形成された２つの一連の掘削孔扇状部１を示している。基準距離ＲＤは、通常は鉱山の所有者によって定められる。掘削孔扇状部１は、岩盤空洞の壁部及び天井部に配置されうる複数の掘削孔２を有する。掘削孔２の方向はトンネルの坑道に対して交差している。

【0042】

周囲部を爆破するとトンネルの輪郭を形成する岩石が損傷されうるし、又は安全なトンネルを保証するには岩石の堅固性が元々不十分でありうる。それゆえに、トンネルの天井部及び壁部を補強することが必要となりうる。ロックボルト又は同様の補強部材が装着されうる複数の隣接する補強孔を掘削形成することによって、岩石が補強されうる。
或いは、岩石が生産用に掘り出されるときには、発破孔を生成することを目的とした掘削が実行されうる。発破孔も扇形に掘削形成されうる。

【0043】

図２は、基準線及び鉛直方向の基準平面を決定するには、少なくとも２つの形成済みの掘削孔２又は人工的な基準標識が必要であることを簡略化した態様で示している。形成済みの掘削孔は、検出デバイス４によって生成される検出パターン３によって検出される。検出デバイスは、少なくとも検出工程の間には重力の方向Ｇを向くように配列される。検出された形成済みの掘削孔２及び重力の方向Ｇによって基準線が決定される。基準線は、基準線から離間した新たな掘削箇所における削岩リグの削岩ユニットの位置を決定するのに使用される。

【0044】

図３は、トンネル又は同様の岩盤空洞内に位置決めされた削岩リグ５を示している。削岩リグ５は、少なくとも１つの掘削ブーム７を備える可動式のキャリア６を備えており、掘削ブーム７は、削岩ユニット８を最外端に備えている。削岩ユニット８は、送り梁部と、送り梁部によって支持される削岩機械と、を備えている。ブーム７は複数のブーム部材７ａ，７ｂを備えうる。ブーム７は複数の関節部９を有しており、また、ブームの長さは変更可能である。ブーム７は、測定手段、例えば、センサ又は測定デバイスを備えている。任意の他の測定原理及び測定デバイスが、ブーム７の位置を決定するのに使用されうる。さらに、傾斜度測定デバイス１１、例えば、傾斜計によって、キャリア６の傾斜度を測定できる。削岩ユニット８の位置及び方向は、ブーム測定手段１０及び傾斜度測定デバイス１１から受信した測定データに基づいて、１つ又は２つ以上の制御ユニット１２において決定されうる。制御ユニット１２は、操作者１３向けの位置決めデータ及び他の情報を表示デバイス１４において表示しうる。

【0045】

図３に示されるように、一連の掘削孔扇状部１が掘削形成されており、また、扇状部間において、水平方向の基準距離ＲＤが利用されている。図では、ブーム７に配置された検出デバイス４によって、以前の形成済みの扇状部が検出されている。検出パターン又はビームが以前の扇状部１の掘削孔４と一致すると、削岩リグがこの情報に基づいて誘導される。或いは、検出デバイス４ａはキャリア６に配置されうる。検出デバイス４は、検出パターンが自動的に重力の方向において上向きにされるように解釈されうる。或いは、検出デバイス４ａの方向は能動的に制御されうる。それには、位置測定と、検出デバイスを重力の方向において移動させる適切なアクチュエータとが必要になる。
掘削孔２は重力の方向に掘削形成されうるし、又は重力に対して所望の角度に方向付けされうる。後者の状態が破線２ａによって示されている。

【0046】

さらに、基準標識１５を岩肌に付与すること、及び基準線を決定するときにそれら基準標識を使用することも可能である。そのような基準標識１５は、例えば、第１の基準位置を定めるのに使用されうる。

【0047】

図４及び図５では、以前の掘削孔扇状部の掘削孔の開始点によって定められる基準線ＲＬ上に検出パターンが位置するように、検出デバイス４が位置決めされている。図５は、検出デバイス４がブーム７に取り付けられているので、キャリア６の方向が基準線ＲＬの方向から逸脱しうることを示している。ブーム７を回動させるとともにブーム部材を移動させることによって、検出パターンが簡易に方向付けされうる。

【0048】

図６ａでは、キャリア６が移動されることによって、リグ５が基準線の近傍に粗位置決めされている。検出パターン３と基準線ＲＬとが一致していないので、より正確な位置決めが必要であることが分かる。図６ｂでは、キャリア６が支持脚Ｓにおいて持ち上げられており、もはやキャリアが移動することはない。それゆえに、ブーム７を移動させることのみによって精密位置決めが実行される。

【0049】

図７において、検出デバイス４は、２つの狭小な扇形の検出パターン３を生成している。そのような扇形の検出パターンが岩肌に当たると、照射された線が形成される。生成された検出線の方向と、形成済みの掘削孔の列、又は基準標識の列の方向とを比較することは容易である。

【0050】

図８は、放射源又は検出ユニット１６が振り子１７に配列されており、振り子１７の運動が減衰デバイス１８によって減衰されるようになる検出デバイス４を示している。振り子１７は、水平方向の回動軸線回りに回動するように配列されている。振り子の重心は回動軸線１９の下方に配列されているので、振り子１７は重力の方向における位置を維持しようとする。容器２０と、容器２０内の減衰オイル２１と、減衰オイル２１に浸された減衰面２２とを有しうる減衰デバイス１８によって、振り子１７の回動運動が減衰されうる。容器２０は振り子１７の下方に配置されており、振り子１７が回動軸線１９に対して回動すると、減衰面２２が容器２０の内側に移動する。減衰オイル２１は、減衰面２２及び振り子１７の運動を減衰する。

【0051】

さらに、検出デバイスは、検出デバイス４の上側部に配列された透明カバー２３を備えうる。カバー２３は、例えば洗浄ノズルを備えうる清浄化デバイス２４によって清浄に維持されうる。さらに、複数の保護フィルムをカバー２３に配列することも可能でありうる。そして、カバー２３が洗浄される代わりに、汚れがカバーに蓄積したときに保護フィルムが１枚ずつ簡易に除去されうる。
検出ユニット１６によって生成される検出パターン間の干渉を防止する目的のために、ブランキングプレートＰを配列することも可能である。

【0052】

図９は、未完成の掘削扇状部１ａへの削岩ユニット８の位置決めを示している。上記に開示された検出及び位置決めの工程がこの場合においても利用されうる。そのような未完成の扇状部１ａは、事前に掘削形成済みの掘削孔２と、掘削形成前の掘削孔２ｃとを含んでいる。最初に、以前の扇状部１の位置及び方向が検出される。基準距離ＲＤと、決定された基準線ＲＬとに基づいて、未完成の扇状部１ａの位置及び方向が決定される。第２段階において、最後の形成済みの孔２ｂに削岩ユニット８を位置決めすることによって、未完成の掘削孔扇状部１ａにおける最後の事前に掘削形成済みの掘削孔２ｂの位置が指定される。その後、誘導が実行されるとともに、削岩ユニット８が次の掘削形成前の掘削孔２ｄの開始点に位置決めされうる。

【0053】

図面及び関連する記載は、本発明の思想を説明することのみを意図している。細部において、本発明は請求項の範囲内で変化しうる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8】

【図9】