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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024088530
(43)【公開日】2024-07-02
(54)【発明の名称】切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法
(51)【国際特許分類】
G01V 1/00 20240101AFI20240625BHJP
【ＦＩ】
G01V1/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022203765
(22)【出願日】2022-12-20
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】390037224
【氏名又は名称】日本工機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮永 隼太郎
(72)【発明者】
【氏名】山上 順民
(72)【発明者】
【氏名】村田 健司
【テーマコード（参考）】
2G105
【Ｆターム（参考）】
2G105AA02
2G105BB01
2G105CC01
2G105DD02
2G105EE02
2G105FF13
2G105LL04
2G105LL05
2G105LL08
(57)【要約】
【課題】点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法を提供する。
【解決手段】切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システム１００であって、掘削用爆薬に接続された発破母線５に点火電流を流す発破器１０と、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニット２０と、前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器５０を有し、前記弾性波を記録する記録ユニット３０とを備える。トリガーユニット２０は、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を記録ユニット３０に送信する。
【選択図】図１
【解決手段】切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システム１００であって、掘削用爆薬に接続された発破母線５に点火電流を流す発破器１０と、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニット２０と、前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器５０を有し、前記弾性波を記録する記録ユニット３０とを備える。トリガーユニット２０は、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を記録ユニット３０に送信する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システムであって、
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破器と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニットと、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器を有し、前記弾性波を記録する記録ユニットと、を備え、
前記トリガーユニットは、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を前記記録ユニットに送信する、
ことを特徴とする切羽前方探査システム。
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破器と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニットと、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器を有し、前記弾性波を記録する記録ユニットと、を備え、
前記トリガーユニットは、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を前記記録ユニットに送信する、
ことを特徴とする切羽前方探査システム。
【請求項2】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットは、無線による通信機能を備えており、
前記トリガーユニットは、前記トリガー信号を前記記録ユニットに対して無線で送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
前記トリガーユニットは、前記トリガー信号を前記記録ユニットに対して無線で送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
【請求項3】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットの少なくとも何れか一方を、遠隔から起動可能なリモートコントローラを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
【請求項4】
切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査方法であって、
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破工程と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガー信号発信工程と、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振器によって受振し、前記弾性波を記録する記録工程と、を有し、
前記トリガー信号発信工程では、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を発信する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破工程と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガー信号発信工程と、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振器によって受振し、前記弾性波を記録する記録工程と、を有し、
前記トリガー信号発信工程では、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を発信する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
山岳トンネルの工事において、施工上問題となる可能性のある破砕帯、湧水帯などの地山情報を事前に把握することは重要である。地山情報を事前に把握するために、反射法地震探査の原理を用いた切羽前方探査が行われてきた。切羽前方探査の従来方法として、TSP（Tunnel Seismic Prediction）法とTFT（Tunnel Face Tester）法が知られている。TSP法は、トンネル周壁面に穿設した複数の発破孔で順次発破し振動を発生させ、破砕帯等で反射した反射波を複数の受振孔内の受振器で受振し解析することで、切羽前方の地山状況を予測する技術である。TSP法の詳細は、例えば、非特許文献１に開示されている。また、TFT法は、トンネル切羽を発破し振動を発生させ、破砕帯等で反射した反射波を、トンネル周壁面のロックボルト頭部に配置した受振器で受振し解析することで、切羽前方の地山状況を予測する技術である。TFT法の詳細は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】四塚勝久・篠原茂，トンネル切羽前方探査システム TSP303 切羽前方の断層破砕帯や地質境界面及び湧水の有無を弾性波反射法の３次元解析で予測，建設機械施工，Vol.68，No.5，May 2016
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－１６６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
TSP法では、探査用発破を震源とする。このため、切羽前方探査の際、掘削作業を中断する必要がある。また、探査用発破と掘削用発破とは、手順も安全対策も異なるため、火薬類取締法における消費の許可を別に取得するか、または掘削用発破の消費許可を一旦終了し、探査用発破の消費許可を得て、探査終了後に消費許可を終了し、再び掘削用発破の消費許可を取り直さなければならない。その結果、工期が長期化するという問題がある。
一方、TFT法では、掘削用発破を震源とするため、掘削作業を中断しなくてもよい利点がある。TFT法では、発破母線に配置した電流センサーによって点火用の電流（点火電流）が発破母線に流れたことを検知し、例えば電流センサーに有線接続されたトリガー信号発信器から地震計に対して無線で信号を発信する。地震計は、無線による信号を受け取ると、波形記録を開始する。ここで、点火電流は高電圧（例えば、1500V～2000V）なので、当該点火電流を原因とするノイズが発生し、切羽前方探査に悪い影響を与える恐れがあった。また、トリガー信号発信器の位置が、発破母線に電流を流す発破器とトンネル切羽の間となり安全上の問題も懸念される。
このような観点から、本発明は、点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法を提供する。
一方、TFT法では、掘削用発破を震源とするため、掘削作業を中断しなくてもよい利点がある。TFT法では、発破母線に配置した電流センサーによって点火用の電流（点火電流）が発破母線に流れたことを検知し、例えば電流センサーに有線接続されたトリガー信号発信器から地震計に対して無線で信号を発信する。地震計は、無線による信号を受け取ると、波形記録を開始する。ここで、点火電流は高電圧（例えば、1500V～2000V）なので、当該点火電流を原因とするノイズが発生し、切羽前方探査に悪い影響を与える恐れがあった。また、トリガー信号発信器の位置が、発破母線に電流を流す発破器とトンネル切羽の間となり安全上の問題も懸念される。
このような観点から、本発明は、点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る切羽前方探査システムは、切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システムである。この切羽前方探査システムは、発破器と、トリガーユニットと、記録ユニットとを備える。発破器は、掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す。トリガーユニットは、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信する。記録ユニットは、前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器を有し、前記弾性波を記録する。前記トリガーユニットは、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を前記記録ユニットに送信する。
本発明に係る切羽前方探査システムにおいては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
本発明に係る切羽前方探査システムにおいては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
【0007】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットは、無線による通信機能を備えており、前記トリガーユニットは、前記トリガー信号を前記記録ユニットに対して無線で送信することも可能である。
このようにすると、掘削作業の進行状況に応じて記録ユニットの設置場所が変更された場合であっても、トリガーユニットと記録ユニットとの位置関係の調整が容易である。例えば、有線接続する場合に比べてケーブルの敷設が不要なので、発破掘削の都度進行していく切羽に追随して再配置する際の手間を少なくできる。
このようにすると、掘削作業の進行状況に応じて記録ユニットの設置場所が変更された場合であっても、トリガーユニットと記録ユニットとの位置関係の調整が容易である。例えば、有線接続する場合に比べてケーブルの敷設が不要なので、発破掘削の都度進行していく切羽に追随して再配置する際の手間を少なくできる。
【0008】
前記切羽前方探査システムは、前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットの少なくとも何れか一方を、遠隔から起動可能なリモートコントローラを備えてもよい。このようにすると、弾性波を記録するための動作が容易になる。
【0009】
本発明に係る切羽前方探査方法は、切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査方法である。この切羽前方探査方法は、発破工程と、トリガー信号発信工程と、記録工程とを有する。発破工程は、掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す。トリガー信号発信工程は、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信する。記録工程は、前記発破に起因して発生した弾性波を受振器によって受振し、前記弾性波を記録する。前記トリガー信号発信工程では、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を発信する。
本発明に係る切羽前方探査方法においては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
本発明に係る切羽前方探査方法においては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る切羽前方探査システムの全体構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係る切羽前方探査システムのシステム構成図である。
【図3】発破器の正面図である。
【図4A】発破器のブロック図（発破前の状態）である。
【図4B】発破器のブロック図（安全スイッチをＯＮ状態のまま点火スイッチを点火にひねった状態）である。
【図5】受振器の側方視内部断面図である。
【図6】（ａ）が押し込み部の側方視内部断面図であり、（ｂ）が受振器の根元部の側方視内部断面図である。
【図7】掘削用発破における段発発破の説明図である。
【図8】発破による地盤振動の波形を時系列で示した図であり、（ａ）は切羽側での波形を示し、（ｂ）は受振器側での波形を示している。
【図9】本発明の実施形態に係る切羽前方探査方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【0013】
［構成］
図１および図２を参照して、実施形態に係る切羽前方探査システム１００の構成について説明する。図１は、実施形態に係る切羽前方探査システム１００の全体構成図であり、トンネル坑内の平面図である。トンネルの掘進方向を前方とし、その反対方向を後方と表現する場合がある。図２は、実施形態に係る切羽前方探査システム１００のシステム構成図である。
図１および図２を参照して、実施形態に係る切羽前方探査システム１００の構成について説明する。図１は、実施形態に係る切羽前方探査システム１００の全体構成図であり、トンネル坑内の平面図である。トンネルの掘進方向を前方とし、その反対方向を後方と表現する場合がある。図２は、実施形態に係る切羽前方探査システム１００のシステム構成図である。
【0014】
図１に示す切羽前方探査システム１００は、切羽前方の地山状況を探査するためのシステムである。切羽前方探査システム１００は、トンネルの内部に設置され、TFT法による探査を実現する。切羽前方探査システム１００は、発破器１０と、トリガーユニット２０と、記録ユニット３０と、リモートコントローラ６０と、を備えている。また、記録ユニット３０は、データロガー４０と、受振器５０とを備える。
図１に示す発破器１０は、掘削用発破を開始する機器である。掘削用発破は、トンネル切羽に配置された爆薬（図示略）を爆破させ、地山を破砕することである。発破器１０は、発破母線５によって爆薬と連結されている。また、発破器１０は、トリガーユニット２０と有線接続されており、掘削用発破を開始したこと（発破母線５に点火電流を流したこと）を示す時間ゼロ信号をトリガーユニット２０に対して送信する。発破器１０は、トンネル周壁面を削孔した受振孔６よりも坑口側に配置されている（例えば、受振孔６から「７０ｍ」後方に配置されている）。
図１に示す発破器１０は、掘削用発破を開始する機器である。掘削用発破は、トンネル切羽に配置された爆薬（図示略）を爆破させ、地山を破砕することである。発破器１０は、発破母線５によって爆薬と連結されている。また、発破器１０は、トリガーユニット２０と有線接続されており、掘削用発破を開始したこと（発破母線５に点火電流を流したこと）を示す時間ゼロ信号をトリガーユニット２０に対して送信する。発破器１０は、トンネル周壁面を削孔した受振孔６よりも坑口側に配置されている（例えば、受振孔６から「７０ｍ」後方に配置されている）。
【0015】
図１に示すトリガーユニット２０は、掘削用発破の開始タイミングを示す時間ゼロ信号を受信し、記録ユニット３０のデータロガー４０に対して記録の開始を指示する機器である。トリガーユニット２０は、データロガー４０と通信可能に無線接続されている。トリガーユニット２０のトリガー信号出力部２０Ａ（図２参照）は、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成し、生成したトリガー信号を記録ユニット３０に送信する。トリガー信号出力部２０Ａは、例えば、プログラムの実行処理によって実現される。トリガー信号出力部２０Ａは、発破器１０から時間ゼロ信号を受信した時点から所定時間を経過した後にトリガー信号を発信する。つまり、トリガー信号を発信するタイミングを掘削用発破の開始タイミングから遅らせている。トリガー信号を発信するタイミングは予め決められており、トリガー信号から発破のタイミングを推定することが可能である。トリガーユニット２０は、発破器１０よりも坑口側に配置されている（例えば、発破器１０から後方に安全な距離だけ離れた位置（例えば「６ｍ」）に配置されている）。トリガーユニット２０の電源の「ＯＮ／ＯＦＦ」は、リモートコントローラ６０によって行うことができる。
【0016】
図１に示す記録ユニット３０は、受振器５０で受振した弾性波８をデータロガー４０によって記録する機器群である。本実施形態では、データロガー４０と受振器５０とは独立した機器であり、これらの独立した機器がケーブル７によって接続されているが、記録ユニット３０は、データロガー４０および受振器５０の機能を備えた単一の装置であってもよい。
図１に示すデータロガー４０は、各種データを記録する機器である。例えば、データロガー４０は、ＳＤカードスロット等を備え、ＳＤカードなどの取り外し可能なデータを保存できる記録媒体４０Ａ（図２参照）が収納されている。データロガー４０は、ケーブル７によって受振器５０と通信可能に接続しており、受振器５０が検出した弾性波８のデータを受信できる。
図１に示す受振器５０は、掘削用発破に起因して発生した弾性波８を検出する。受振器５０は、受振孔６内に配置されている。弾性波８は、トンネル切羽前方にある破砕帯９などで反射した後、地山を介して受振器５０に到達する反射波と破砕帯９などを介さずに掘削発破の弾性波８が受振器５０に到達する直接波である。
図１に示すデータロガー４０は、各種データを記録する機器である。例えば、データロガー４０は、ＳＤカードスロット等を備え、ＳＤカードなどの取り外し可能なデータを保存できる記録媒体４０Ａ（図２参照）が収納されている。データロガー４０は、ケーブル７によって受振器５０と通信可能に接続しており、受振器５０が検出した弾性波８のデータを受信できる。
図１に示す受振器５０は、掘削用発破に起因して発生した弾性波８を検出する。受振器５０は、受振孔６内に配置されている。弾性波８は、トンネル切羽前方にある破砕帯９などで反射した後、地山を介して受振器５０に到達する反射波と破砕帯９などを介さずに掘削発破の弾性波８が受振器５０に到達する直接波である。
【0017】
図１に示すリモートコントローラ６０は、トリガーユニット２０および記録ユニット３０を操作するための機器である。図２に示すように、リモートコントローラ６０は、携帯可能なサイズになっており、例えば作業員によって操作される。リモートコントローラ６０は、トリガーユニット２０および記録ユニット３０を起動可能であり、電源の「ＯＮ／ＯＦＦ」を切り替える電源スイッチを有する。リモートコントローラ６０の当該スイッチを「ＯＮ」にすることで、トリガーユニット２０および記録ユニット３０は「発破待ち状態」になる。また、リモートコントローラ６０を操作することで、図５に示す保持部５４を遠隔で稼働することができる。
【0018】
図２を参照して、切羽前方探査システム１００におけるデータの流れを説明する。発破器１０は、電気雷管４に対して点火電流を送る。また、発破器１０は、トリガーユニット２０に対して時間ゼロ信号を送る。トリガーユニット２０は、時間ゼロ信号を受け取ったあとで、データロガー４０に対してトリガー信号を送る。受振器５０は、発破により弾性波８を検出し、検出した弾性波８のデータをデータロガー４０に送る。
【0019】
図３は、発破器１０の正面図である。図３に示す発破器１０は、箱形の筐体１０Ｄを有し、筐体１０Ｄの前面には、点火スイッチ１０Ｅと、安全スイッチ１０Ｆと、接続端子１０Ｇと、出力部１０Ｈと、第１発光部１０Ｉと、第２発光部１０Ｊとが設けられる。また、筐体１０Ｄの内部には、制御部１０Ｃが収納される。
発破器１０は、点火スイッチ１０Ｅに操作キー１０Ｅａを差し込み、操作キー１０Ｅａをひねると充電開始となり、充電完了後に安全スイッチ１０Ｆを押しながら点火スイッチ１０Ｅを点火位置に戻すと発破母線５に通電する。
発破器１０は、点火スイッチ１０Ｅに操作キー１０Ｅａを差し込み、操作キー１０Ｅａをひねると充電開始となり、充電完了後に安全スイッチ１０Ｆを押しながら点火スイッチ１０Ｅを点火位置に戻すと発破母線５に通電する。
【0020】
図３に示す点火スイッチ１０Ｅは、電気雷管４を爆発させるために使用させる操作部（切替操作手段）である。本実施形態での点火スイッチ１０Ｅは、キースイッチであり、操作キー１０Ｅａを挿入した状態で操作可能である。点火スイッチ１０Ｅは、接点ユニットを有し、少なくとも複数の接点を有する。
安全スイッチ１０Ｆは、点火スイッチ１０Ｅの誤操作を防ぐために点火スイッチ１０Ｅと共に操作する操作部（切替操作手段）である。本実施形態での安全スイッチ１０Ｆは、プッシュスイッチであり、押圧力を解除することで初期状態に自動で戻るようになっている。安全スイッチ１０Ｆは、点火スイッチ３と同様に接点ユニットを有し、少なくとも複数の接点を有する。
安全スイッチ１０Ｆは、点火スイッチ１０Ｅの誤操作を防ぐために点火スイッチ１０Ｅと共に操作する操作部（切替操作手段）である。本実施形態での安全スイッチ１０Ｆは、プッシュスイッチであり、押圧力を解除することで初期状態に自動で戻るようになっている。安全スイッチ１０Ｆは、点火スイッチ３と同様に接点ユニットを有し、少なくとも複数の接点を有する。
【0021】
図３に示す接続端子１０Ｇには、発破母線５を介して電気雷管４が接続される。
出力部１０Ｈは、発破の開始を示す時間ゼロ信号が出力される。出力部１０Ｈには、ケーブル１０Ｈａを介してトリガーユニット２０（図１参照）が接続される。
第１発光部１０Ｉおよび第２発光部１０Ｊは、例えばＬＥＤである。第１発光部１０Ｉは、発破を行うための充電が完了した場合に点灯する。第２発光部１０Ｊは、時間ゼロ信号を出力する準備が完了した場合に点灯する。
出力部１０Ｈは、発破の開始を示す時間ゼロ信号が出力される。出力部１０Ｈには、ケーブル１０Ｈａを介してトリガーユニット２０（図１参照）が接続される。
第１発光部１０Ｉおよび第２発光部１０Ｊは、例えばＬＥＤである。第１発光部１０Ｉは、発破を行うための充電が完了した場合に点灯する。第２発光部１０Ｊは、時間ゼロ信号を出力する準備が完了した場合に点灯する。
【0022】
図３に示すように、制御部１０Ｃは、点火電流出力回路１０Ａと、ゼロ信号出力回路１０Ｂとを備える。点火電流出力回路１０Ａとゼロ信号出力回路１０Ｂとは、電気的に独立した回路であり、点火スイッチ１０Ｅおよび安全スイッチ１０Ｆによって連動している。
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、制御部１０Ｃの構成を説明する。図４Ａは、実施形態に係る発破器１０のブロック図（発破前の状態）である。図４Ｂは、実施形態に係る発破器１０のブロック図（安全スイッチ１０ＦをＯＮ状態のまま点火スイッチ１０Ｅを点火にひねった状態）である。
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、制御部１０Ｃの構成を説明する。図４Ａは、実施形態に係る発破器１０のブロック図（発破前の状態）である。図４Ｂは、実施形態に係る発破器１０のブロック図（安全スイッチ１０ＦをＯＮ状態のまま点火スイッチ１０Ｅを点火にひねった状態）である。
【0023】
図４Ａに示すように、点火電流出力回路１０Ａは、電流出力側電源１１と、インバータ式の昇圧回路１２と、整流装置１３と、コンデンサ１４と、放電抵抗１５と、電圧監視回路１６と、接続端子１０Ｇと、第１発光部１０Ｉとを主に備える。また、点火電流出力回路１０Ａは、点火スイッチ１０Ｅの操作によって通電状態と非通電状態とが切り替わる二つの接点Ｓ１，Ｓ２と、安全スイッチ１０Ｆの操作によって通電状態と非通電状態とが切り替わる二つの接点Ｔ１，Ｔ２とを有する。
【0024】
接点Ｓ１は、電流出力側電源１１と昇圧回路１２との間に設けられており、スイッチを操作すると開いていた回路が閉じる「ａ接点」を構成する。ａ接点は、スイッチの非操作時に非通電状態となる常時開型接点である。
接点Ｓ２は、コンデンサ１４と放電抵抗１５および接続端子１０Ｇとの間に設けられており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」を構成する。ｂ接点は、スイッチの非操作時に通電状態となる常時閉型接点である。
接点Ｔ１は、コンデンサ１４と放電抵抗１５との間に設けられており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」（ノーマリークローズ：常時閉型）を構成する。
接点Ｔ２は、コンデンサ１４と接続端子１０Ｇとの間に設けられており、スイッチを操作すると開いていた回路が閉じる「ａ接点」（ノーマリーオープン：常時開型）を構成する。
接点Ｓ２は、コンデンサ１４と放電抵抗１５および接続端子１０Ｇとの間に設けられており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」を構成する。ｂ接点は、スイッチの非操作時に通電状態となる常時閉型接点である。
接点Ｔ１は、コンデンサ１４と放電抵抗１５との間に設けられており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」（ノーマリークローズ：常時閉型）を構成する。
接点Ｔ２は、コンデンサ１４と接続端子１０Ｇとの間に設けられており、スイッチを操作すると開いていた回路が閉じる「ａ接点」（ノーマリーオープン：常時開型）を構成する。
【0025】
図４Ａに示すように、ゼロ信号出力回路１０Ｂは、信号出力側電源１８と、オープンコレクタ信号回路１７と、出力部１０Ｈと、第２発光部１０Ｊとを主に備える。また、ゼロ信号出力回路１０Ｂは、点火スイッチ１０Ｅの操作によって通電状態と非通電状態とが切り替わる一つ接点Ｓ３と、安全スイッチ１０Ｆの操作によって通電状態と非通電状態とが切り替わる一つの接点Ｔ３とを有する。
接点Ｓ３は、オープンコレクタ信号回路１７に接続されており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」（ノーマリークローズ：常時閉型）を構成する。
接点Ｔ３は、信号出力側電源１８とオープンコレクタ信号回路１７との間に設けられており、スイッチを操作すると開いていた回路が閉じる「ａ接点」（ノーマリーオープン：常時開型）を構成する。
接点Ｓ３は、オープンコレクタ信号回路１７に接続されており、スイッチを操作すると閉じていた回路が開く「ｂ接点」（ノーマリークローズ：常時閉型）を構成する。
接点Ｔ３は、信号出力側電源１８とオープンコレクタ信号回路１７との間に設けられており、スイッチを操作すると開いていた回路が閉じる「ａ接点」（ノーマリーオープン：常時開型）を構成する。
【0026】
図４Ａに示す状態で点火スイッチ１０Ｅを「充電」の位置までひねることで、接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の接続が同時に切り替わり、コンデンサ１４への充電が開始される。コンデンサ１４の充電が完了した場合に、第１発光部１０Ｉが発光する。
次に、安全スイッチ１０Ｆを押下したスイッチ操作状態（ＯＮ状態）とすることで、接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の接続が同時に切り替わり、信号出力側電源１８からオープンコレクタ信号回路１７への電力の供給が開始される。これにより、第２発光部１０Ｊが発光する。
次に、安全スイッチ１０Ｆを押下した状態（ＯＮ状態）のまま、点火スイッチ１０Ｅをひねって「点火／切」の位置に戻す。これにより、点火スイッチ１０Ｅがスイッチ非操作状態に戻り、接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の接続が同時に切り替わり、図４Ｂに示す状態となる。その結果、点火電流が発破母線５を介して電気雷管４に流れて発破が行われる。また、オープンコレクタ信号回路１７が作動し、オープンコレクタ信号回路１７から時間ゼロ信号が出力される。つまり、点火電流出力回路１０Ａおよびゼロ信号出力回路１０Ｂが、点火スイッチ１０Ｅおよび安全スイッチ１０Ｆにより連動し、点火電流と時間ゼロ信号とが同時に出力される。
次に、安全スイッチ１０Ｆを押下したスイッチ操作状態（ＯＮ状態）とすることで、接点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の接続が同時に切り替わり、信号出力側電源１８からオープンコレクタ信号回路１７への電力の供給が開始される。これにより、第２発光部１０Ｊが発光する。
次に、安全スイッチ１０Ｆを押下した状態（ＯＮ状態）のまま、点火スイッチ１０Ｅをひねって「点火／切」の位置に戻す。これにより、点火スイッチ１０Ｅがスイッチ非操作状態に戻り、接点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の接続が同時に切り替わり、図４Ｂに示す状態となる。その結果、点火電流が発破母線５を介して電気雷管４に流れて発破が行われる。また、オープンコレクタ信号回路１７が作動し、オープンコレクタ信号回路１７から時間ゼロ信号が出力される。つまり、点火電流出力回路１０Ａおよびゼロ信号出力回路１０Ｂが、点火スイッチ１０Ｅおよび安全スイッチ１０Ｆにより連動し、点火電流と時間ゼロ信号とが同時に出力される。
【0027】
図５は、受振器５０の側方視内部断面図である。受振器５０は、受振孔６（図１参照）の孔径よりも小さな径を有する略棒状体を呈している。受振器５０は、筐体５１と、キャップ５２と、ジオフォン５３と、保持部５４と、モータ５５とを備えている。
筐体５１は、略筒状体である。筐体５１の中空部には、閉状態（図５において二点鎖線で示した状態）にある保持部５４とモータ５５が配置されている。なお、筐体５１の一部側面が開口しており、筐体５１内に収容されていた保持部５４を、前記開口を通じて径方向外側に展開することができる。
キャップ５２は、受振器５０の頭部であり、筐体５１の先端部に連結されている。
ジオフォン５３は、掘削用発破による弾性波８を検出するセンサ（地震計）である。なお、ジオフォン５３は、水平２成分と垂直１成分を検出する３成分ジオフォンである。ジオフォン５３は、キャップ５２に受容されている。
筐体５１は、略筒状体である。筐体５１の中空部には、閉状態（図５において二点鎖線で示した状態）にある保持部５４とモータ５５が配置されている。なお、筐体５１の一部側面が開口しており、筐体５１内に収容されていた保持部５４を、前記開口を通じて径方向外側に展開することができる。
キャップ５２は、受振器５０の頭部であり、筐体５１の先端部に連結されている。
ジオフォン５３は、掘削用発破による弾性波８を検出するセンサ（地震計）である。なお、ジオフォン５３は、水平２成分と垂直１成分を検出する３成分ジオフォンである。ジオフォン５３は、キャップ５２に受容されている。
【0028】
保持部５４は、受振器５０を受振孔６の孔壁に固定する部材である。保持部５４は、ブロック５４１と、一対の第１アーム５４２，５４２と、第２アーム５４３と、アクチュエータ５４４とを備えている。ブロック５４１、一対の第１アーム５４２，５４２およびアクチュエータ５４４により平行リンク機構が形成されている。
ブロック５４１は、保持部５４が開状態になったときに受振孔６の孔壁に当接する部位である。
一対の第１アーム５４２，５４２は、ブロック５４１とアクチュエータ５４４を連結する。
第２アーム５４３は、ブロック５４１と筐体５１の根元部側面を連結する。
アクチュエータ５４４は、モータ５５の駆動により、軸方向に移動する。
ブロック５４１は、保持部５４が開状態になったときに受振孔６の孔壁に当接する部位である。
一対の第１アーム５４２，５４２は、ブロック５４１とアクチュエータ５４４を連結する。
第２アーム５４３は、ブロック５４１と筐体５１の根元部側面を連結する。
アクチュエータ５４４は、モータ５５の駆動により、軸方向に移動する。
【0029】
モータ５５は、正回転するとアクチュエータ５４４を軸方向正側（筐体５１の根元部からキャップ５２に向かう方向）に移動させ、逆回転するとアクチュエータ５４４を軸方向逆側（キャップ５２から筐体５１の根元部に向かう方向）に移動させる。アクチュエータ５４４を軸方向正側に移動させると、平行リンク機構が展開して保持部５４が開状態となり（図５の実線で示した状態）、アクチュエータ５４４を軸方向逆側に移動させると、平行リンク機構が折り畳まれて保持部５４が閉状態となる（図５の二点鎖線で示した状態）。
なお、図５では、筐体５１の根元部を覆うエンドキャップ５７が図示されているが、受振器５０の使用時にはエンドキャップ５７が外され、ケーブル７（図１参照）が受振器５０に接続される。
なお、図５では、筐体５１の根元部を覆うエンドキャップ５７が図示されているが、受振器５０の使用時にはエンドキャップ５７が外され、ケーブル７（図１参照）が受振器５０に接続される。
【0030】
［受振器の動作］
保持部５４が閉状態（図５の二点鎖線で示した状態）である受振器５０が、受振孔６内の所定位置に配置されたとする。例えば、作業員はリモートコントローラ６０を用いてデータロガー４０を介して制御信号を受振器５０に送信できる。制御信号を送信すると、受振器５０、制御信号に従い、モータ５５を正転させて、アクチュエータ５４４を軸方向正側に移動させる。すると、一対の第１アーム５４２，５４２、第２アーム５４３を介して、ブロック５４１が、筐体５１の係方向外側に移動し、受振孔６の孔壁に当接する。よって、受振器５０が受振孔６の孔壁に固定され、ジオフォン５３を地山に実質的に密着させることができる。その結果、ジオフォン５３が検出する弾性波８のノイズを小さくできる。
また、受振器５０の配置位置に不良地山が分布していたため、弾性波８の検出が良好にならない等の理由により、受振器５０の配置位置を変更したい場合がある。この場合、例えば、作業員がリモートコントローラ６０を用いてデータロガー４０を介して制御信号を受振器５０に送信する。受振器５０は、制御信号に従い、モータ５５を逆転させて、アクチュエータ５４４を軸方向逆側に移動させる。すると、第１アーム５４２，５４２、第２アーム５４３を介して、ブロック５４１と受振孔６の孔壁との当接が解除され、ブロック５４１が筐体５１内に収納される。その結果、受振器５０を移動させ、所望の配置位置に変更できる。
保持部５４が閉状態（図５の二点鎖線で示した状態）である受振器５０が、受振孔６内の所定位置に配置されたとする。例えば、作業員はリモートコントローラ６０を用いてデータロガー４０を介して制御信号を受振器５０に送信できる。制御信号を送信すると、受振器５０、制御信号に従い、モータ５５を正転させて、アクチュエータ５４４を軸方向正側に移動させる。すると、一対の第１アーム５４２，５４２、第２アーム５４３を介して、ブロック５４１が、筐体５１の係方向外側に移動し、受振孔６の孔壁に当接する。よって、受振器５０が受振孔６の孔壁に固定され、ジオフォン５３を地山に実質的に密着させることができる。その結果、ジオフォン５３が検出する弾性波８のノイズを小さくできる。
また、受振器５０の配置位置に不良地山が分布していたため、弾性波８の検出が良好にならない等の理由により、受振器５０の配置位置を変更したい場合がある。この場合、例えば、作業員がリモートコントローラ６０を用いてデータロガー４０を介して制御信号を受振器５０に送信する。受振器５０は、制御信号に従い、モータ５５を逆転させて、アクチュエータ５４４を軸方向逆側に移動させる。すると、第１アーム５４２，５４２、第２アーム５４３を介して、ブロック５４１と受振孔６の孔壁との当接が解除され、ブロック５４１が筐体５１内に収納される。その結果、受振器５０を移動させ、所望の配置位置に変更できる。
【0031】
［押し込み部］
図６は、（ａ）が、押し込み部６００の側方視内部断面図であり、（ｂ）が、受振器５０の根元部の側方視内部断面図である。押し込み部６００は、受振器５０を受振孔６の奥に押し込む筒状体である。押し込み部６００は、複数のロッド部６０１と、複数の継手部６０２と、ガイド受容部６０３，６０３とを備えている。また、受振器５０は、根元部にガイド部５６，５６を備えている。
ロッド部６０１は、押し込み部６００の本体部分を構成する筒状体である。ロッド部６０１の中空部にケーブル７を挿通できる。
継手部６０２は、隣り合うロッド部６０１を連結する。継手部６０２を用いてロッド部６０１を継ぎ足すことにより、押し込み部６００の全長を調整できる。
ガイド受容部６０３，６０３は、受振器５０のガイド部５６，５６を受容する。ガイド受容部６０３，６０３は、先頭のロッド部６０１の先端部に連結されているとともに、先頭のロッド部６０１の先端部から押し込み部６００の軸方向に、かつ、受振器５０に対向するように延在している。
受振器５０のガイド部５６，５６は、受振器５０の根元部から受振器５０の軸方向に、かつ、押し込み部６００に対向するように延在する針状体である。ガイド部５６，５６は、ガイド受容部６０３，６０３に受容されることで、押し込み部６００の軸回り回転位置と受振器５０の軸回り回転位置とを位置合わせできる。
図６は、（ａ）が、押し込み部６００の側方視内部断面図であり、（ｂ）が、受振器５０の根元部の側方視内部断面図である。押し込み部６００は、受振器５０を受振孔６の奥に押し込む筒状体である。押し込み部６００は、複数のロッド部６０１と、複数の継手部６０２と、ガイド受容部６０３，６０３とを備えている。また、受振器５０は、根元部にガイド部５６，５６を備えている。
ロッド部６０１は、押し込み部６００の本体部分を構成する筒状体である。ロッド部６０１の中空部にケーブル７を挿通できる。
継手部６０２は、隣り合うロッド部６０１を連結する。継手部６０２を用いてロッド部６０１を継ぎ足すことにより、押し込み部６００の全長を調整できる。
ガイド受容部６０３，６０３は、受振器５０のガイド部５６，５６を受容する。ガイド受容部６０３，６０３は、先頭のロッド部６０１の先端部に連結されているとともに、先頭のロッド部６０１の先端部から押し込み部６００の軸方向に、かつ、受振器５０に対向するように延在している。
受振器５０のガイド部５６，５６は、受振器５０の根元部から受振器５０の軸方向に、かつ、押し込み部６００に対向するように延在する針状体である。ガイド部５６，５６は、ガイド受容部６０３，６０３に受容されることで、押し込み部６００の軸回り回転位置と受振器５０の軸回り回転位置とを位置合わせできる。
【0032】
図６（ｂ）に示すように、受振器５０の根元部にケーブル７が接続された状態で、受振器５０が受振孔６内の所定位置（作業員の手の届かない位置）に配置されていたとする。受振器５０を受振孔６の奥に押し込みたい場合、作業員は、押し込み部６００の中空部にケーブル７を挿通させ、ガイド受容部６０３，６０３にガイド部５６，５６を受容させる。その後、作業員が押し込み部６００を受振孔６の奥に押し込むことで、受振器５０を受振孔６の奥に押し込むことができ、受振器５０を所望の位置に配置できる。
【0033】
図１に示すように、データロガー４０は、受振孔６の入口に配置されている。データロガー４０は、受振孔６の孔径と略一致するまたは孔径よりも小さい直径を有する円柱状体を呈している。また、データロガー４０は、データロガー４０の本体部よりも大きな直径を有する円板状体のフランジ部４０ａを有している。一方、受振孔６の入口には、受振孔６の孔径よりも大きい径を有する凹部（拡径部）が形成されている。作業員が受振孔６の入口にデータロガー４０を配置すると、データロガー４０のフランジ部４０ａが受振孔６の入口の凹部に受容されるとともに、凹部の平面に係止される。作業員がビス止め等でフランジ部４０ａを凹部に固定することで、データロガー４０を受振孔６の入口に固定できる。また、凹部の深さをフランジ部４０ａの板厚よりも大きくすることでデータロガー４０全体をトンネル周壁面よりもトンネル周壁内部に配置することができる。その結果、掘削用発破による飛石がデータロガー４０に衝突する可能性を極めて小さくできる。
【0034】
［掘削用発破］
本実施形態の掘削用発破は、電気雷管４（爆薬）を用いて順次起爆する。例えば、所定の発破予定タイミングで３段階発破する段発発破とすることができる。段飛発破は、電気雷管４（爆薬）に遅延薬を充填しておくことで、起爆までの時間差を持たせることができる。なお、３段階に限らず、４段階以上にしてもよい。
図７は、掘削用発破における段発発破の説明図である。図７に示すトンネル切羽面上に仮想的な点Ｐ、円Ｑ１～Ｑ３を用意する。円Ｑ１～Ｑ３は、点Ｐを中心とする同心円である。円Ｑ２の半径は、円Ｑ１の２倍である。円Ｑ３の半径は、円Ｑ１の３倍である。点Ｐに爆薬を配置する。点Ｐは、探査震源となる。また、円Ｑ１～Ｑ３の各々の周上には、１または複数の爆薬が配置されている。ただし、点Ｐに配置された爆薬および円Ｑ１～円Ｑ３の各々の周上に配置された爆薬は、一直線上に並んでいる。よって、点Ｐに配置された爆薬および円Ｑ１～円Ｑ３の各々に配置された爆薬は、等間隔に並んでいる。
本実施形態の掘削用発破は、電気雷管４（爆薬）を用いて順次起爆する。例えば、所定の発破予定タイミングで３段階発破する段発発破とすることができる。段飛発破は、電気雷管４（爆薬）に遅延薬を充填しておくことで、起爆までの時間差を持たせることができる。なお、３段階に限らず、４段階以上にしてもよい。
図７は、掘削用発破における段発発破の説明図である。図７に示すトンネル切羽面上に仮想的な点Ｐ、円Ｑ１～Ｑ３を用意する。円Ｑ１～Ｑ３は、点Ｐを中心とする同心円である。円Ｑ２の半径は、円Ｑ１の２倍である。円Ｑ３の半径は、円Ｑ１の３倍である。点Ｐに爆薬を配置する。点Ｐは、探査震源となる。また、円Ｑ１～Ｑ３の各々の周上には、１または複数の爆薬が配置されている。ただし、点Ｐに配置された爆薬および円Ｑ１～円Ｑ３の各々の周上に配置された爆薬は、一直線上に並んでいる。よって、点Ｐに配置された爆薬および円Ｑ１～円Ｑ３の各々に配置された爆薬は、等間隔に並んでいる。
【0035】
発破器１０を作動させ、掘削用発破を開始した場合、発破母線５に繋がっている点Ｐの爆薬が発破し、その後、円Ｑ１の爆薬、円Ｑ２の爆薬、円Ｑ３の爆薬が順次発破する。点Ｐに配置された爆薬および円Ｑ１～円Ｑ３の各々に配置された爆薬は、等間隔に並んでいるため、各爆薬の発破間隔が同じになる。点Ｐの爆薬の発破タイミングをＪＩＳに規定する瞬発電気雷管0msとした場合、例えば、ＪＩＳに規定されるＤＳ段発電気雷管を順番に用いると、円Ｑ１の爆薬の発破タイミングは250ms（ＤＳ＃２）後、円Ｑ２の爆薬の発破タイミングは500ms（ＤＳ＃３）後、円Ｑ３の爆薬の発破タイミングは750ms（ＤＳ＃４）後となる。受振器５０は、発破タイミング0ms、250ms後、500ms後、および750ms後の弾性波８を検出する。
【0036】
上記は通常の段発発破の説明であったが、本実施形態では、段飛ばしの段発発破を導入する。図７の例の場合、段飛ばしの段発発破は、円Ｑ１の周上においては点Ｐの発破から500ms後の発破、円Ｑ２の周上においては750ms後の発破、円Ｑ３の周上においては1000ms後の発破となる。よって、点Ｐの発破から250ms後の発破は存在せず、受振器５０は、発破タイミング0ms、500ms後、および750ms後の弾性波８を検出する。段飛ばしにより、点Ｐの爆薬の発破に起因した弾性波８（反射波）の計測時間（500ms）を稼ぐことができる。切羽前方の破砕帯９や湧水帯までの距離が大きくなるにつれて、反射波が観測されるまでの時間が長くなるが、円Ｑ１の爆薬の発破を省略し、500msの計測時間（無音区間）を確保することで、点Ｐの爆薬の発破による弾性波８は、円Ｑ２の爆薬の発破の影響を受けることなく受振器５０に検出される。このため、点Ｐの爆薬の発破による弾性波８のノイズは小さくなる。その結果、切羽前方探査の探査距離を増大させることができる。具体的には、通常の段発発破の場合は、探査距離が100～150ｍ程度であったが、段飛ばしの段発発破の場合は、探査距離を400ｍ程度に伸ばせることが確認された。
【0037】
より一般的な段飛ばしの段発発破は、１発目の発破から２発目の発破までの時間間隔を２発目の発破から３発目の発破までの時間間隔よりも大きくするものである。段飛発破は、電気雷管４（爆薬）に遅延薬を充填しておくことで、起爆までの時間差を持たせることができる。かかる構成によれば、１発目の発破に起因した弾性波８（反射波）の計測時間を稼ぐことができる。切羽前方の破砕帯や湧水帯までの距離が大きくなるにつれて、反射波が観測されるまでの時間が長くなるが、１発目の発破から２発目の発破までの時間間隔を２発目の発破から３発目の発破までの時間間隔よりも大きくすれば、２発目の発破の影響を受けることなく受振器５０に検出される。このため、１発目の発破による反射波のノイズは小さくなる。その結果、切羽前方探査の探査距離を増大させることができる。なお、瞬発電気雷管と段発電気雷管を組み合わせて使用しても良い。
【0038】
［弾性波の計測］
図８を参照して（適宜、図１ないし図７を参照）、切羽前方探査システム１００による弾性波８の計測について説明する。図８は、発破による地盤振動の波形を時系列で示した図であり、（ａ）は切羽側での波形を示し、（ｂ）は記録ユニット３０側での波形を示している。
まず、図８（ａ）を参照して、切羽側の状況を説明する。図８（ａ）に示すように、作業員によって発破器１０の発破操作が時刻s0に行われ、点火電流が流れ始めて起爆遅れ時間Ta（例えば、300±100μs程度）を経過した時刻t1に芯抜き発破（点Ｐの爆薬の爆発）が発生して地盤振動が発生する。ここで、点火電流が時刻s0から流れ始めてから、点火電流継続時間Tb（例えば、10ms～15ms）の間だけ点火電流が継続する。そのため、点火電流継続時間Tbの間は、点火電流によるノイズが発生し、当該ノイズの影響を受けることになる。そして、時刻t2で点火電流が終了し、この時刻t2で点火電流を原因とするノイズの影響も終了する。続いて、払い発破（芯抜き以外の発破）が時刻t3から開始し、円Ｑ１の爆薬、円Ｑ２の爆薬、円Ｑ３の爆薬が順次爆発する。
図８を参照して（適宜、図１ないし図７を参照）、切羽前方探査システム１００による弾性波８の計測について説明する。図８は、発破による地盤振動の波形を時系列で示した図であり、（ａ）は切羽側での波形を示し、（ｂ）は記録ユニット３０側での波形を示している。
まず、図８（ａ）を参照して、切羽側の状況を説明する。図８（ａ）に示すように、作業員によって発破器１０の発破操作が時刻s0に行われ、点火電流が流れ始めて起爆遅れ時間Ta（例えば、300±100μs程度）を経過した時刻t1に芯抜き発破（点Ｐの爆薬の爆発）が発生して地盤振動が発生する。ここで、点火電流が時刻s0から流れ始めてから、点火電流継続時間Tb（例えば、10ms～15ms）の間だけ点火電流が継続する。そのため、点火電流継続時間Tbの間は、点火電流によるノイズが発生し、当該ノイズの影響を受けることになる。そして、時刻t2で点火電流が終了し、この時刻t2で点火電流を原因とするノイズの影響も終了する。続いて、払い発破（芯抜き以外の発破）が時刻t3から開始し、円Ｑ１の爆薬、円Ｑ２の爆薬、円Ｑ３の爆薬が順次爆発する。
【0039】
次に、図８（ｂ）を参照して、記録ユニット３０側の状況を説明する。図８（ｂ）に示すように、作業員によって発破器１０の発破操作が時刻s0に行われ、トリガー信号待ち時間Ua（例えば、23ms）を経過した時刻u1にデータロガー４０はトリガー信号をトリガーユニット２０から受信する。つまり、データロガー４０は、発破器１０の発破操作が行われてから所定時間だけトリガー信号の到着を待つことになる。データロガー４０は、トリガー信号を受信した時刻u1から弾性波８の記録を開始する。リモートコントローラ６０の操作によって弾性波８の記録を可能な状態とし、弾性波８が到着した時点から記録を開始してもよい（その場合、トリガー信号の到着を待たずに弾性波８の記録を開始してもよい）。トリガー信号待ち時間Uaは、点火電流によるノイズの影響を受ける点火電流継続時間Tb（例えば、10ms～15ms）よりも長く、芯抜き発破の弾性波８が到達するまでの到達時間Ub（例えば、15ms～30ms）よりも短い時間であるのが望ましい。この条件にすると、データロガー４０は、点火電流によるノイズの影響を受けずにトリガー信号を受信できる。芯抜き発破の直接波の到達時間Ubは、岩盤の弾性波速度（例えば、1000m/s～2000m/s）によって変化する。
【0040】
このようにして、データロガー４０は、トリガー信号を受信した時刻u1から記録を開始し、記録を開始した後の時刻u2に芯抜き発破の直接波の振動が到達する。また、時刻u3,u4に芯抜き発破の反射波の振動が到達する。これらの振動を記録できるように、データロガー４０の記録を継続する有効観測時間Uc（例えば、500ms～700ms）を設定する。なお、段発発破にした場合、払い発破（芯抜き以外の発破）の直接波が到達する時刻u5よりも前に芯抜き発破の反射波の振動が到達することになる。
なお、トリガー信号の発信を所定時間だけ遅らせたとしても、トリガー信号から岩盤の弾性波速度を求めることが可能である。例えば、芯抜き発破の発生時刻t1からΔt（＝Ua-Ta＋(u2-u1)）秒後に直接波がジオフォン５３に到達する。点Ｐからジオフォン５３までの距離Ｌは既知なので、岩盤の弾性波速度Ｖは、「Ｌ／Δt」で求まる。弾性波８が到着した時点から記録を開始する場合は、「u2-u1」がマイナスの値となるが、Δtは算出できる。弾性波速度Ｖが分かると、地盤の良し悪しが分かる。
なお、トリガー信号の発信を所定時間だけ遅らせたとしても、トリガー信号から岩盤の弾性波速度を求めることが可能である。例えば、芯抜き発破の発生時刻t1からΔt（＝Ua-Ta＋(u2-u1)）秒後に直接波がジオフォン５３に到達する。点Ｐからジオフォン５３までの距離Ｌは既知なので、岩盤の弾性波速度Ｖは、「Ｌ／Δt」で求まる。弾性波８が到着した時点から記録を開始する場合は、「u2-u1」がマイナスの値となるが、Δtは算出できる。弾性波速度Ｖが分かると、地盤の良し悪しが分かる。
【0041】
［動作］
図９を参照して（適宜、図１ないし図８を参照）、切羽前方探査システム１００が行う切羽前方探査方法について説明する。図９は、本実施形態の切羽前方探査方法の手順を示すフローチャートである。
まず、受振器５０を受振孔６に配置する（ステップＷ１）。受振器５０は、データロガー４０とケーブル７で連結されている。
次に、受振器５０を受振孔６に固定する（ステップＷ２）。例えば、リモートコントローラ６０がデータロガー４０を介して受振器５０に制御信号を送信する。制御信号を受信した受振器５０は、保持部５４のブロック５４１を受振孔６の孔壁に当接させる。地山不良等により受振器５０の位置を変更したい場合には、作業員がリモートコントローラ６０を操作して、保持部５４の固定を解除する。そして、所望の位置に移動させた後、再度、保持部５４のブロック５４１を受振孔６の孔壁に当接させ、受振器５０を受振孔６に固定する。
次に、データロガー４０を受振孔６に配置する（ステップＷ３）。
図９を参照して（適宜、図１ないし図８を参照）、切羽前方探査システム１００が行う切羽前方探査方法について説明する。図９は、本実施形態の切羽前方探査方法の手順を示すフローチャートである。
まず、受振器５０を受振孔６に配置する（ステップＷ１）。受振器５０は、データロガー４０とケーブル７で連結されている。
次に、受振器５０を受振孔６に固定する（ステップＷ２）。例えば、リモートコントローラ６０がデータロガー４０を介して受振器５０に制御信号を送信する。制御信号を受信した受振器５０は、保持部５４のブロック５４１を受振孔６の孔壁に当接させる。地山不良等により受振器５０の位置を変更したい場合には、作業員がリモートコントローラ６０を操作して、保持部５４の固定を解除する。そして、所望の位置に移動させた後、再度、保持部５４のブロック５４１を受振孔６の孔壁に当接させ、受振器５０を受振孔６に固定する。
次に、データロガー４０を受振孔６に配置する（ステップＷ３）。
【0042】
次に、発破器１０を操作して掘削用発破を開始する（ステップＷ４）。発破器１０は、掘削用爆薬に接続された発破母線５に点火電流を流し、また、掘削用発破を開始したことを示す時間ゼロ信号をトリガーユニット２０に対して送信する。
次に、トリガーユニット２０は、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成し、生成したトリガー信号をデータロガー４０に送信する（ステップＷ５）。トリガー信号を送信するタイミングは、点火電流のノイズが発生しているノイズ発生期間を過ぎた後である。データロガー４０は、トリガー信号を受信することによって掘削用発破の開始タイミングを知得でき、受振器５０による弾性波８の検出タイミングを特定できる。また、点火電流によってトンネル切羽に配置された爆薬が爆破し、弾性波８が発生する。弾性波８は、破砕帯９で反射した後、地山を介して受振孔６に到達する。
次に、トリガーユニット２０は、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成し、生成したトリガー信号をデータロガー４０に送信する（ステップＷ５）。トリガー信号を送信するタイミングは、点火電流のノイズが発生しているノイズ発生期間を過ぎた後である。データロガー４０は、トリガー信号を受信することによって掘削用発破の開始タイミングを知得でき、受振器５０による弾性波８の検出タイミングを特定できる。また、点火電流によってトンネル切羽に配置された爆薬が爆破し、弾性波８が発生する。弾性波８は、破砕帯９で反射した後、地山を介して受振孔６に到達する。
【0043】
次に、受振器５０が破砕帯９で反射した弾性波８を検出する（ステップＷ６）。具体的には、保持部５４による受振器５０の固定によって、地山に実質的に密着したジオフォン５３が弾性波８を検出できる。受振器５０は、検出した弾性波８のデータを、ケーブル７を介してデータロガー４０に送信する。
次に、データロガー４０が受振器５０から受信した弾性波８のデータを記録する（ステップＷ７）。例えば、データロガー４０は、検出された弾性波８のデータの各々に、掘削用発破の開始タイミングから特定された弾性波８の検出タイミングを関連付けることができる。なお、例えば、データロガー４０は、内蔵している記録媒体４０Ａに弾性波８のデータを記録することができる。作業員は、データロガー４０から記録媒体４０Ａを取り出して、解析装置に記録媒体４０Ａを接続することで、解析装置が、弾性波８のデータを取得し、所定の解析を行うことができる。
以上で切羽前方探査方法が完了する。
次に、データロガー４０が受振器５０から受信した弾性波８のデータを記録する（ステップＷ７）。例えば、データロガー４０は、検出された弾性波８のデータの各々に、掘削用発破の開始タイミングから特定された弾性波８の検出タイミングを関連付けることができる。なお、例えば、データロガー４０は、内蔵している記録媒体４０Ａに弾性波８のデータを記録することができる。作業員は、データロガー４０から記録媒体４０Ａを取り出して、解析装置に記録媒体４０Ａを接続することで、解析装置が、弾性波８のデータを取得し、所定の解析を行うことができる。
以上で切羽前方探査方法が完了する。
【0044】
切羽前方探査終了後、作業員は、データロガー４０を受振孔６から取り出す。また、作業員は、データロガー４０に繋がっているケーブル７を手繰り寄せることで受振器５０を容易に取り出すことができる。
以上のように、実施形態に係る切羽前方探査システム１００によれば、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波８の記録や分析を正確に行うことができる。
以上のように、実施形態に係る切羽前方探査システム１００によれば、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波８の記録や分析を正確に行うことができる。
【0045】
［変形例］
（ａ）：トリガーユニット２０とデータロガー４０は、無線でなく、有線で通信可能に接続してもよい。
（ｂ）：ケーブル７を用いる代わりに、データロガー４０と受振器５０とは無線で通信可能に接続してもよく、データロガー４０は、受振器５０から弾性波８のデータを無線で受振してもよい。
（ｃ）：受振孔６は、複数用意することができ、受振孔６の各々に受振器５０とデータロガー４０を配置できる。また、受振孔６に配置する受振器５０は、複数であってもよい。また、受振孔６の削孔方向は、トンネルの延在方向と垂直でなくてもよい。
（ｄ）：段飛ばしの段発発破の際、飛ばそうとする段の番号、回数は適宜設定できる。
（ｅ）：データロガー４０は、取り出し可能な記録媒体４０Ａを内蔵せず、埋め込み型の記憶部を備える構成であってもよい。この場合、解析装置とデータロガー４０が有線または無線で通信可能に接続しており、データロガー４０は、弾性波８のデータを解析装置に送信できる。
（ａ）：トリガーユニット２０とデータロガー４０は、無線でなく、有線で通信可能に接続してもよい。
（ｂ）：ケーブル７を用いる代わりに、データロガー４０と受振器５０とは無線で通信可能に接続してもよく、データロガー４０は、受振器５０から弾性波８のデータを無線で受振してもよい。
（ｃ）：受振孔６は、複数用意することができ、受振孔６の各々に受振器５０とデータロガー４０を配置できる。また、受振孔６に配置する受振器５０は、複数であってもよい。また、受振孔６の削孔方向は、トンネルの延在方向と垂直でなくてもよい。
（ｄ）：段飛ばしの段発発破の際、飛ばそうとする段の番号、回数は適宜設定できる。
（ｅ）：データロガー４０は、取り出し可能な記録媒体４０Ａを内蔵せず、埋め込み型の記憶部を備える構成であってもよい。この場合、解析装置とデータロガー４０が有線または無線で通信可能に接続しており、データロガー４０は、弾性波８のデータを解析装置に送信できる。
【0046】
（ｆ）：本実施形態で説明した種々の技術を適宜組み合わせた技術を実現することもできる。
（ｇ）：本実施形態で説明したソフトウェアをハードウェアとして実現することもでき、ハードウェアをソフトウェアとして実現することもできる。
（ｈ）：その他、ハードウェア、ソフトウェア、フローチャートなどについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
（ｇ）：本実施形態で説明したソフトウェアをハードウェアとして実現することもでき、ハードウェアをソフトウェアとして実現することもできる。
（ｈ）：その他、ハードウェア、ソフトウェア、フローチャートなどについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【0047】
５ 発破母線
６ 受振孔
７ ケーブル
８ 弾性波
１０ 発破器
２０ トリガーユニット
３０ 記録ユニット
４０ データロガー
５０ 受振器
６０ リモートコントローラ
１００ 切羽前方探査システム
６ 受振孔
７ ケーブル
８ 弾性波
１０ 発破器
２０ トリガーユニット
３０ 記録ユニット
４０ データロガー
５０ 受振器
６０ リモートコントローラ
１００ 切羽前方探査システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】