(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤切羽の発破掘削時に生じる発破ズリの堆積物上に所定大きさの複数の近赤外光反射スケールを載置し、前記スケールを含むズリ堆積物に近赤外光を照射しながら近赤外光反射画像を撮影し、前記画像から各ズリ及びスケールの輪郭を抽出し且つその輪郭とスケールの所定大きさとから各ズリの粒径を計測してなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法。
【請求項２】
請求項１の計測方法において、前記近赤外光反射画像を同じ視点から経時的に複数撮影し、前記複数の画像から各ズリ及びスケールの輪郭を抽出してなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法。
【請求項３】
請求項２の計測方法において、前記ズリ堆積物に対して送風しながら複数の画像を撮影してなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの計測方法において、前記近赤外光反射スケールを、近赤外光反射物質が表面に塗布されたスケールとしてなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの計測方法において、前記スケールに所要長さの紐の一端を取り付け、前記紐の他端の保持位置からの投擲によりスケールをズリ堆積物上に載置してなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法。
【請求項６】
岩盤切羽の発破掘削時に生じる発破ズリの堆積物上に載置する所定大きさの複数の近赤外光反射スケール、前記スケールを含むズリ堆積物に近赤外光を照射するランプ、前記ズリ堆積物からの近赤外光反射画像を撮影するカメラ、並びに前記画像から各ズリ及びスケールの輪郭を抽出し且つその輪郭とスケールの所定大きさとから各ズリの粒径を計測する画像処理装置を備えてなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システム。
【請求項７】
請求項６の計測システムにおいて、前記カメラにより同じ視点から経時的に複数の近赤外光反射画像を撮影し、前記画像処理装置により複数の画像から各ズリ及びスケールの輪郭を抽出してなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システム。
【請求項８】
請求項７の計測システムにおいて、前記ズリ堆積物に対して送風する送風機を設けてなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システム。
【請求項９】
請求項６から８の何れかの計測システムにおいて、前記近赤外光反射スケールを、近赤外光反射物質が表面に塗布されたスケールとしてなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システム。
【請求項１０】
請求項６から９の何れかの計測システムにおいて、前記スケールに所要長さの紐の一端を取り付け、前記紐の他端の保持位置からの投擲によりスケールをズリ堆積物上に載置可能としてなる近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法及びシステムに関し、とくに発破工法における岩盤の掘削時に生じる発破ズリの粒径を計測する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば硬質又は中硬質の岩盤に山岳トンネル等を掘削する場合に、発破工法（発破掘削）が実施される。発破工法では、例えば図２（Ａ）に示すように、トンネルの岩盤切羽１にトンネル軸線方向に沿って適当なパターン（発破仕様）の発破孔２を設けて火薬を埋め込み、各発破孔２の火薬を順次に起爆することで所定断面形状のトンネル坑を所定距離（例えば１〜３ｍ）ずつ掘削する。発破時のガスや粉塵が適当におさまったのち、図２（Ｂ）に示すように発破により粉砕されて切羽坑内に飛散した岩石（以下、発破ズリという）３をダンプトラック、ベルトコンベア等に積み込んで坑外の仮置き場へ運び出し、掘削した切羽１に必要な支保工や覆工を建て込んだうえで、次回の発破掘削を繰り返す。なお、広義の発破工法はトンネル坑内だけでなく採石場や鉱山における開放空間の露天掘り等においても実施されるが（明かり発破）、本明細書では坑内で実施される発破工法を対象とする。
【０００３】
従来の発破工法では、発生した発破ズリの一部分をトンネル坑内の路盤材・盛土材等として利用し、残りの大部分を現場から離れた残土処分場へダンプトラック等で搬出して処分している。しかし、近年は地球温暖化防止の観点から、二酸化炭素の排出を伴うトラック運搬による処分量を低減し、発破ズリをコンクリート骨材等として二次利用することが推奨されている（非特許文献１参照）。発破ズリの二次利用を進めるためには、ズリの粒度を調整する後処理（例えば二次的な粉砕、砕石）をできるだけ削減し、発破時に生じるズリをそのまま利用目的に即した粒度とすることが望ましいことから、発破ズリの粒度分布を求めることが重要となる。例えば、発破ズリの粒度分布と発破の機構（仕様）との関係を解明する研究が進められており（非特許文献２参照）、利用目的に応じて発破の仕様を調整するために発破ズリの粒度分布を求めることが求められる。また、後処理で発破ズリの粒度を二次的に処理（粉砕、砕石等）する場合にも、発破ズリの粒度分布は、その二次的な処理量算出の定量的な証拠として有用である。
【０００４】
従来の発破工法において発破ズリの粒度分布の計測はほとんど行われていないが、発破ズリのような粒状材の粒度分布は一般に、複数の粒径で篩い分けする方法により粒径加積曲線（粒径を横軸（対数軸）とし、その粒径以下の粒状材の全体に対する質量百分率を縦軸（線形軸）とした片対数グラフ）として求めることができる。また、発破ズリのように粒径が大きく、篩い分けによって粒度分布を求めることが困難である場合は、画像解析技術によって粒度分布（粒径加積曲線）を求めることが提案されている（非特許文献３、４参照）。例えば非特許文献３は、発破後に坑外の仮置き場に運び出された発破ズリの堆積物上にスケールを載置してデジタル可視光画像Ｇ（図６（Ａ）参照）を撮影し、その画像Ｇから発破ズリの粒度分布を計測する方法を提案している。
【０００５】
特許文献１〜３は、可視光画像Ｇの画像解析により粒状材の粒度分布を計測する方法を開示している。例えば図６に示すように、先ず粒状材Ｔの堆積物のデジタル画像Ｇ（同図（Ａ）参照）をコンピュータに入力し、陰影等に基づいて画像Ｇを二値化処理し、必要に応じてラベリングやパターンマッチング等の手法を用いて個々の粒状材Ｔの輪郭（エッジ）を検出する（同図（Ｃ）参照）。次いで図７に示すように、各粒状材Ｔの輪郭の面積等価径から粒径ｄ（又は輪郭にフィッティングさせた楕円形から短径ａ・長径ｂ）を求め、粒径ｄ（又は短径ａ・長径ｂ）のヒストグラムを作成することにより粒度分布を求める。必要に応じてキャリブレーションに基づく補正（例えば岩石の種類や発破機構に応じた補正）を施すことにより、画像処理による粒度分布（ヒストグラム）を篩い分けによる粒度分布（粒径加積曲線）に近付けることができる。仮置き場へ運び出した発破ズリの粒度分布（粒径加積曲線）も図６及び図７と同様の方法で求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０１０７２６号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８２３４号公報
【特許文献３】特開２００９−０３６５３３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】福井勝則ほか「トンネル掘削で発生するずりのコンクリート骨材への有効利用」資源と素材、Ｖｏｌ．１２０、２００４年、３８０〜３８７頁
【非特許文献２】日本火薬工業会技術部「あんな発破・こんな発破−発破事例集」、平成１４年３月発行、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊ−ｋａｙａｋｕ．ｊｐ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）
【非特許文献３】福井勝則ほか「トンネル掘削におけるずりの粒度分布」資源と素材、Ｖｏｌ．１１９、２００３年、６４０〜６４６頁
【非特許文献４】”Ｓｐｌｉｔ−Ｄｅｓｋｔｏｐ  ｒｏｃｋ  ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｓｏｆｔｗａｒｅ”，Ｓｐｌｉｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＬＬＣ，２０１０年４月、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｌｉｔｅｎｇ．ｃｏｍ／ｓｐｌｉｔ−ｄｅｓｋｔｏｐ／）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献３のように仮置き場に運び出した発破ズリを対象とする粒度分布の計測方法では、仮置き場において今回の発破ズリが前回までの発破ズリと混合されてしまうため、発破仕様の反映されたズリの粒度分布を求めることが難しくなる。上述したように発破の仕様を調整して二次利用に適したズリの粒度とするためには、発破直後にその仕様の反映された発破ズリの粒度分布を計測して次回の発破仕様を調整することが要求されるので、仮置き場に運び出されて異なる発破仕様のズリと混合される前に、切羽周辺において発破ズリの粒度分布を求めることが必要である。
【０００９】
ただし、発破直後の切羽周辺は照明の不十分な暗い環境であり、発破によるガスや粉塵も充満しているので、坑外の仮置き場と同じ方法では粒度分布の計測に必要な画像Ｇが得られない。本発明者の予備的実験によれば、発破直後の切羽付近で撮影したズリ堆積物の可視光画像Ｇでは、像がぼやけて且つ粉塵も写り込んでいるので、図６のように個々の発破ズリ（粒状材Ｔ）の輪郭を抽出することは困難である。ガスや粉塵が霧消するのを待って照明を用意して画像Ｇを撮影することも考えられるが、工事進捗の観点からはガスや粉塵の霧消後直ちに発破ズリの運び出し（ズリ出し）を始めることが必要であり、画像Ｇの撮影のためにズリ出し作業を一時停止させる（妨害する）ことは望ましくない。発破直後の発破ズリの粒度を計測するためには、粉塵等が飛散している切羽周辺の暗い環境下でも発破ズリの輪郭を検出できる画像を得る技術の開発が必要である。
【００１０】
そこで本発明の目的は、発破直後の切羽において発破ズリの粒径を計測できる方法及びシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、一般に発破直後のズリが切羽坑内に露出している岩盤と異なる表面水分を有しており、各発破ズリの表面水分は必ずしも均一ではなくズリ毎に異なっており、しかも単一のズリ内においても中心部と周辺部とでは表面水分が相違していることに着目した。また本発明者は、水に吸収されやすい近赤外光（波長約０．７〜２．５μｍ）を照射しながら発破ズリ３の近赤外光反射画像Ｒ（例えば図４（Ｃ）参照）を撮影すれば、発破ズリ３の表面水分を反映した画像（以下、表面水分画像Ｒということがある）が得られることに注目した。本発明者の予備的実験によれば、図６（Ａ）のような可視光画像Ｇ中の陰影分布から発破ズリの輪郭を検出できるのと同様に、図４（Ｃ）のようなズリ堆積物の近赤外光反射画像Ｒ中の表面水分の分布から発破ズリの輪郭を抽出し、各発破ズリの粒径を求めることができる。しかも、近赤外光は可視光に比べて波長が長く散乱しにくいので、近赤外光反射画像Ｒはガスや粉塵が充満している切羽周辺の環境下でも撮影可能である。本発明は、この着想に基づく研究開発の結果、完成に至ったものである。
【００１２】
図１の流れ図を参照するに、本発明による近赤外光利用の発破ズリ粒径計測方法は、岩盤切羽１の発破掘削時に生じる発破ズリ３の堆積物上に所定大きさの複数の近赤外光反射スケール１０を載置し（ステップＳ００２）、スケール１０を含むズリ３の堆積物に近赤外光を照射しながら近赤外光反射画像Ｒ（例えば図４（Ｃ）参照）を撮影し（ステップＳ００３）、その画像Ｒから各ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出し且つその輪郭とスケール１０の所定大きさとから各ズリ３の粒径を計測してなるものである（ステップＳ００８〜Ｓ００９）。
【００１３】
また図２の実施例を参照するに、近赤外光利用の発破ズリ粒径計測システムは、岩盤切羽１の発破掘削時に生じる発破ズリ３の堆積物上に載置する所定大きさの複数の近赤外光反射スケール１０（図２（Ｃ）参照）、スケール１０を含むズリ３の堆積物に近赤外光を照射するランプ２２、ズリ３の堆積物からの近赤外光反射画像Ｒ（例えば図４（Ｃ）参照）を撮影するカメラ２０、並びにその画像Ｒから各ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出し且つその輪郭とスケール１０の所定大きさとから各ズリ３の粒径を計測する画像処理装置２５（図２（Ｄ）参照）を備えてなるものである。
【００１４】
好ましくは、図１のステップＳ００３〜Ｓ００５に示すように、カメラ２０により同じ視点Ｐから経時的に複数の近赤外光反射画像Ｒ１〜Ｒ４（例えば図４（Ａ）〜（Ｄ）参照）を撮影し、画像処理装置２５により複数の画像Ｒ１〜Ｒ４から各ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出する。この場合は、ズリ３の堆積物に対して送風しながら複数の画像Ｒ１〜Ｒ４を撮影してもよい。
【００１５】
更に好ましくは、近赤外光反射スケール１０を、図３に示すように、近赤外光反射物質１２が表面に塗布されたスケール１０ａ又は１０ｂとする。望ましくは、図示例のように、スケール１０に所要長さの紐１５の一端を取り付け、紐１５の他端の保持位置からの投擲によりスケール１０をズリ３の堆積物上に載置可能とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による発破ズリの粒径計測方法及びシステムは、岩盤切羽１の発破掘削による発破ズリ３の堆積物上に所定大きさの複数の近赤外光反射スケール１０を載置したうえで、スケール１０を含むズリ３の堆積物に近赤外光を照射しながら近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒを撮影し、その画像Ｒ中の表面水分の分布から各ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出して各ズリ３の粒径を計測するので、次の有利な効果を奏する。
【００１７】
（イ）近赤外光反射画像Ｒを用いることにより、可視光画像Ｇによる発破ズリ３の輪郭の検出が困難な切羽周辺の暗い環境下においても各発破ズリ３の表面水分の分布の相違から輪郭を抽出することができる。
（ロ）また、可視光に比べて散乱しにくい近赤外光を用いることにより、ガスや粉塵が充満している発破直後の切羽周辺でも各発破ズリ３の粒径計測可能な画像Ｒを得ることができる。
（ハ）所定大きさの複数のスケール１０を画像Ｒに写し込むことにより、画像Ｒ中の各スケール１０の大きさからズリ堆積物の奥行きを検出し、画像Ｒ中の撮影距離の異なる各発破ズリ３の粒径を精度よく計測することができる。
（ニ）ズリ堆積物の複数の画像Ｒ１〜Ｒ４を経時的に撮影しておけば、それらの画像Ｒ１〜Ｒ４の表面水分の異なる分布を合成して各発破ズリ３の輪郭を強調し、発破ズリ３の輪郭の抽出精度、粒径の計測精度を高めることができる。
（ホ）また、スケール１０に所要長さの紐１５を取り付け、離隔位置からの投擲によりスケール１０をズリ堆積物上に載置可能とすれば、発破直後の不安定な切羽周辺に接近することなく発破ズリ３の粒径計測が可能となる。
（ヘ）発破直後の切羽周辺において迅速・安全に今回の発破仕様の反映された発破ズリの粒度分布を求めて次回の発破仕様の調整に繋げることにより、次回の発破ズリを二次利用に適した粒度分布に近付けることが期待でき、ひいては発破ズリの二次利用の促進に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】本発明による粒径計測方法の処理を示す流れ図の一例である。
【図２】本発明による粒度計測システムを用いた一実施例である。
【図３】本発明で用いる近赤外光反射スケールの一例の説明図である。
【図４】本発明で用いる発破ズリの近赤外光反射画像（表面水分画像）の一例の説明図である。
【図５】近赤外光反射スケールを含むズリ堆積物の近赤外光反射画像（表面水分画像）の一例の説明図である。
【図６】粒状体の堆積物画像から各粒状体の輪郭を抽出する従来技術の説明図である。
【図７】粒状体の輪郭から粒径を計測する従来技術の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明による粒径計測方法の流れ図を示し、図２はその流れ図を山岳トンネル等の発破掘削現場に適用した実施例を示す。図１のステップＳ００１は、図２（Ａ）を参照して上述したように、岩盤切羽１に所定パターン（調整された発破仕様）の発破孔２を設けて火薬を埋め込み、切羽１を掘削する従来の発破工法と同様の処理を示す。図２（Ｂ）に示すように切羽１の坑内側に発破によって粉砕された岩石が堆積して発破ズリ３となるが、発破直後は切羽１付近にガスや粉塵が充満しているので、発破ズリ３の坑外への運び出し（ズリ出し、ステップＳ００７）はガスや粉塵が消えるまで待ち合わせる。図１の流れ図は、この発破直後からズリ出しまでの待ち合わせ時間を利用して、発破ズリ３の粒径計測に必要な表面水分画像Ｒを（可能であれば可視光画像Ｇも含めて）撮影する（ステップＳ００２〜Ｓ００６）。
【００２０】
先ずステップＳ００２において、切羽１の発破ズリ３の堆積物上に、所定大きさの複数の近赤外光反射スケール１０を載置する（図２（Ｃ）参照）。従来の可視光画像Ｇを用いた粒度計測方法では、例えば図６に示すように計測対象の粒状体を平面的に撒きだし、各粒状体に対して撮影距離が等しくなるように、例えば上方から画像Ｇを撮影することが多い。しかし、発破直後の待ち時間中に迅速な撮影が要求される場面では、発破ズリ３を平面的に撒きだして上方から撮影するという手間のかかる方法を採用することは困難であり、三次元的に積み重なった発破ズリ３の堆積物を切羽前方の離れた位置から奥行きのある画像として撮影せざるを得ない。図示例のスケール１０は、画像中の各スケール１０の大きさからズリ堆積物の奥行き（全体の三次元形状）を検出し、画像中の撮影距離の異なる各発破ズリ３の粒径を精度よく計測するためのものであり、撮影位置から見て奥行き方向（撮影距離）の異なる複数の位置（例えば堆積物の頂部・中腹・裾野部等）に設置することが望ましい。
【００２１】
スケール１０は、後述する表面水分画像Ｒにおいて発破ズリ３と識別できるように、近赤外光の反射率が発破ズリ３と異なるものとする。例えば、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すような球状スケール１０ａ又は棒状スケール１０ｂの表面に近赤外光の反射塗料その他の反射物質１２を塗布又は散布して近赤外光反射スケール１０とすることができる。図３（Ａ）のような球状スケール１０ａは、撮影方向が相違しても同じ円形像として撮影することができ、堆積物上の設置方向（設置姿勢）にもとくに制限がないので設置が容易であり、発破ズリ３が不安定な状態で積み重なった堆積物上でスケール１０の位置や姿勢が多少ずれた場合でも設置し直す手間を必要としない点で、迅速な撮影を必要とする本発明に適している。図３（Ｂ）のような棒状スケール１０ｂは、堆積物上に奥行き方向（撮影距離）の異なる複数の位置に撮影方向と直角向き（図５参照）で設置することにより、画像中の各棒状スケール１０ｂの長さからズリ堆積物の奥行き（堆積物全体の三次元形状）を検出し、奥行き方向の異なる発破ズリ３の粒径を計測することができる。
【００２２】
好ましくは、図２（Ｃ）及び図３に示すように、スケール１０に所要長さの紐１５の一端を取り付ける。一般に発破直後の切羽１付近の岩盤は不安定となっている可能性があり、発破ズリ３も不安定な状態で積み重なっているので、ズリ堆積物に近付いてスケール１０を載置する作業（ステップＳ００２）は危険を伴うことが多い。スケール１０に所要長さの紐１５を取り付けておけば、例えば切羽前方の離れた撮影位置Ｐに紐１５の他端を保持し、その撮影位置Ｐからスケール１０をズリ堆積物上に投げ込むことにより、スケール１０をズリ堆積物上に載置することが可能となる。投げ込んだスケール１０の位置や姿勢が撮影に適していない場合は、紐１５を利用してスケール１０を撮影位置Ｐに回収して再投入することにより、ズリ堆積物上の位置や姿勢を簡単に修正することもできる。また、画像の撮影終了後のスケール１０の回収（ステップＳ００７）も容易となる。
【００２３】
次いで図１のステップＳ００３において、切羽１の撮影位置Ｐに近赤外光照射ランプ２２及びカメラ２０を設置し、スケール１０を含む発破ズリ３の堆積物に近赤外光を照射しながら近赤外光反射画像Ｒを撮影する（図２（Ｄ）参照）。例えば、図示例のようにカメラ２０に三脚２１を含め、撮影位置Ｐにカメラ２０を固定してズリ堆積物を撮影する。カメラ２０は、ズリ堆積物及びスケール１０から反射される近赤外光を検知できるアナログカメラ又はデジタルカメラであればとくに制限はなく、近赤外線と可視光との波長差は僅かであるから可視光カメラとすることも可能であるが、可視光の遮断フィルター等を設けて発破ズリ３における吸収度合い（反射度合い）が反映された近赤外光のみの画像Ｒを撮影することが望ましい。またランプ２２は、近赤外ハロゲンランプ等を用いることができるが、近赤外光を照射できるものであればとくに制限はなく、近赤外光を可視光と共に照射する蛍光灯等とすることも可能である。
【００２４】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、発破直後の切羽１に堆積した発破ズリ３の輪郭が近赤外光反射画像Ｒによって抽出できるか否かを確認した実験結果を示す写真である。この実験では、近赤外ハロゲンランプ２２で発破ズリ３の堆積物に近赤外光を照射しながら、堆積物と対向させて固定した可視光遮断フィルター付きデジタルカメラ２０により複数の画像Ｒ１〜Ｒ４を所定時間ｔ（例えば５分程度）間隔で経時的に撮影し、時間経過による画像Ｒの変化を観察した。図４（Ａ）は撮影開始直後の画像Ｒ１を示し、近赤外光を吸収する発破ズリ３の表面水分が比較的多く、近赤外光の反射が比較的小さいことを表している。また図４（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ所定時間ｔ、２ｔ、３ｔ経過後の画像Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を示し、時間ｔの経過とともに発破ズリ３の表面水分が蒸発し、近赤外光の反射が徐々に大きくなることを表している。
【００２５】
図４に示す近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒ１〜Ｒ４の比較から、例えば撮影開始直後の画像Ｒ１（図４（Ａ））から堆積物中の各発破ズリ３の輪郭を抽出することは困難であるが、時間２ｔ又は３ｔの経過した画像Ｒ３又はＲ４（図４（Ｃ）又は（Ｄ））によれば各発破ズリ３の輪郭を抽出することが可能であることが分かる。実際の発破現場では発破ズリ３の帯びる表面水量によっても相違するが、例えばステップＳ００３において図４（Ｃ）のような画像Ｒ３（又は図４（Ｄ）の画像Ｒ４）を撮影しておけば、後述するステップＳ００８〜Ｓ００９において画像Ｒ３（又は画像Ｒ４）から発破ズリ３の輪郭を抽出することができる。
【００２６】
好ましくは、ステップＳ００３〜Ｓ００５に示すように、ズリ堆積物を所定時間ｔずつ放置しながら同じ視点Ｐで近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒの撮影を経時的に繰り返し、図４のような複数の画像Ｒ１〜Ｒ４を取得する。上述したように、各発破ズリ３の表面水分の差（分布）が比較的明瞭になる単独の画像Ｒ３（又は画像Ｒ４）を用いることで堆積物中の各ズリ３の輪郭を抽出できるが、表面水分の分布の異なる複数の画像Ｒ１〜Ｒ４を用いることにより、各発破ズリ３の輪郭の抽出精度を高めることができる。例えば、複数の画像Ｒ１〜Ｒ４の異なる表面水分の分布を合成して各発破ズリ３の輪郭が強調された合成画像を作成し、その合成画像から各発破ズリ３の輪郭を抽出する。
【００２７】
また、ステップＳ００３〜Ｓ００５において、ズリ堆積物に対して送風しながら複数の近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒ１〜Ｒ４を撮影することも有効である。一般の坑内発破現場では、例えば図４（Ｅ）に示すように、坑入口から切羽１まで風管５を配置して切羽１の排気や換気を行っていることが多い。例えば風管５の吐出口６を発破ズリ３の堆積物に向けて吹き付け、発破ズリ３に対して送風することにより表面水分の蒸発を促進しながら複数の画像Ｒを経時的に撮影することにより、図４のような分布の異なる複数の表面水分画像Ｒを取得し、発破ズリ３の輪郭の抽出精度を高めることが期待できる。
【００２８】
ステップＳ００３〜Ｓ００５を例えば切羽付近のガスや粉塵が適当に薄まるまで繰り返し、近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒの撮影を終了する場合はステップＳ００４からステップＳ００６へ進む。ステップＳ００６において、可視光画像Ｇの撮影が可能であれば、撮影位置Ｐのカメラ２０を可視光カメラに交換して、スケール１０を含むズリ堆積物の可視光画像Ｇを撮影することが望ましい。上述した近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒに加えて、可視光画像Ｇを用いて各発破ズリ３の輪郭を抽出することにより、各発破ズリ３の輪郭抽出の更なる高精度化を図り、後述する粒度分布予測の品質向上に繋げることができる。ただし、ステップＳ００６における可視光画像Ｇの撮影は、ステップＳ００７のズリ出し作業を妨げるようであれば省略することができる。
【００２９】
ステップＳ００２〜Ｓ００６において発破ズリ３の粒径計測に必要な近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒを撮影し、及び可能であれば可視光画像Ｇを撮影したのち、ステップＳ００７においてスケール１０を回収し、通常の発破工法と同様に発破ズリ３を坑外へ運び出すると共に切羽観察用の可視画像（通常の写真）を撮影し、必要に応じて切羽１に支保工や覆工を建て込んだうえで、ステップＳ０１１からステップＳ００１へ戻って次回の発破掘削を繰り返す。
【００３０】
図１のステップＳ００８〜Ｓ０１０は、上述した近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒを図２（Ｄ）の画像処理装置２５へ入力し、画像処理装置２５において画像Ｒから各発破ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出し、その輪郭とスケール１０の所定大きさとから各ズリ３の粒径を計測する処理を示す。図示例の画像処理装置２５は、輪郭抽出手段２６、粒径計測手段２７、及び粒度分布算出手段２８を有する。輪郭抽出手段２６は、図６に示すように、画像Ｒを表面水分分布に基づいて二値化処理し、ラベリング、パターンマッチング等の手法を用いて画像Ｒ中の各発破ズリ３及びスケール１０の輪郭を抽出する内蔵プログラムである（ステップＳ００８）。また粒径計測手段２７は、図７に示すように、抽出された輪郭に基づき、各スケール１０の径ｄを求めると共に各発破ズリ３の粒径ｄ（又は短径ａ・長径ｂ）を求める内蔵プログラムである。粒径計測手段２７は、更に各スケール１０の径ｄと所定大きさＴとからズリ堆積物の三次元形状（撮影位置Ｐから見た堆積物全体の奥行き）を算出し、そのズリ堆積物全体の三次元形状に基づいて各発破ズリ３の粒径ｄとスケール１０の所定大きさとを比較することにより、各発破ズリ３の粒径を算出する（ステップＳ００９）。
【００３１】
図２（Ｄ）の画像処理装置２５の粒度分布算出手段２８は、粒径計測手段２７により算出された各発破ズリ３の粒径ｄのヒストグラムを作成し、発破ズリ３の粒度分布を求める内蔵プログラムである（ステップＳ０１０）。例えば発破現場において試験的に採取した発破ズリ３の粒径ヒストグラムと粒度分布との関係式（補正式）をキャリブレーションに基づいて作成し、その関係式（補正式）に基づいて発破ズリ３の粒径ヒストグラムを補正することにより、発破ズリ３の高品質な粒度分布を算出することができる。このような補正は、上述した従来の仮置き場に運び出した発破ズリの粒度分布計測と同様のものであり、従来技術に属する。
【００３２】
図１の流れ図によれば、切羽周辺の暗い環境下においても発破ズリ３の輪郭を抽出できる近赤外光反射画像（表面水分画像）Ｒを得ることができ、坑外へ運び出す前の発破直後の切羽周辺において発破ズリ３の粒度分布を求めることが可能となる。また、画像Ｒを得るための近赤外光は、ガスや粉塵が充満している発破直後の切羽周辺においても散乱しにくいので、発破後直ちに画像Ｒを撮影することが可能であり、発破からズリ出しまでの待ち合わせ時間を利用して発破ズリ３の粒度分布を迅速に求めることができる。従って、ステップＳ００８〜Ｓ０１０において求めた今回の発破ズリ３の粒度分布を、ステップＳ００１における次回の発破仕様の調整に利用することが可能となり、次回の発破ズリを二次利用に適した粒度分布に近付けることにより発破ズリの二次利用を促進することができる。
【００３３】
こうして本発明の目的である「発破直後の切羽において発破ズリの粒径を計測できる方法及びシステム」を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…切羽                          ２…発破孔
３…発破ズリ                      ５…風管
６…吐出口
１０…近赤外光反射スケール        １２…近赤外光反射物質
１４…スプレー                    １５…紐
２０…カメラ
２１…三脚                        ２２…照明
２５…コンピュータ                ２６…輪郭抽出手段
２７…粒径計測手段                ２８…粒度分布算出手段
Ｐ…撮影位置                      Ｒ…近赤外光反射画像（表面水分画像）
Ｇ…可視画像                      Ｔ…粒状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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