(57)【要約】【課題】坑内採掘において、生産性を向上させること。【解決手段】鉱山の採掘システム１は、鉱脈の下方に設置された採掘場所と、前記鉱脈の下方に設置された第１坑道と、前記採掘場所と前記第１坑道とを接続する第２坑道とを含む鉱山で前記鉱脈から鉱石を採掘するにあたり、前記採掘場所で採掘された前記鉱石を積載し、前記第１坑道を走行して排土場所まで運搬する運搬機械と、前記運搬機械が走行する空間を前記第１坑道内に残した状態で前記第２坑道に留まって、前記採掘場所で前記鉱石を掘削し、掘削した前記鉱石を前記採掘場所から離れる方向に搬送して、前記運搬機械に積み込む積込機械と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱体の内部に設置された採掘場所と、前記鉱体の内部に設置された第１坑道と、前記採掘場所と前記第１坑道とを接続する第２坑道とを含む鉱山で前記鉱脈から鉱石を採掘するにあたり、
前記採掘場所で採掘された前記鉱石を積載し、前記第１坑道を走行して排土場所まで運搬する運搬機械と、
前記第２坑道に留まって、前記採掘場所で前記鉱石を掘削し、掘削した前記鉱石を前記採掘場所から離れる方向に搬送して、前記運搬機械に積み込む積込機械と、
を含む、鉱山の採掘システム。
【請求項２】
前記鉱山は、
複数の前記第１坑道と、これらと接続される第３坑道とを有し、前記第３坑道と前記第１坑道とで周回路が形成される、請求項１に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項３】
前記第１坑道は、一方通行である、請求項２に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項４】
前記運搬機械は、前記周回路を一方向に走行する、請求項２又は請求項３に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項５】
前記周回路は２本の前記第１坑道と、２本の前記第３坑道とを有し、２本の前記第１坑道は、走行可能な方向が互いに異なっている、請求項２又は請求項３に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項６】
前記鉱山は、複数の前記排土場所を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項７】
前記運搬機械は、走行用の電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電器とを有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項８】
前記運搬機械に搭載された前記蓄電器を交換又は前記蓄電器に充電する蓄電器取扱装置が、前記第３坑道と接続する空間に設置される、請求項７に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項９】
前記積込機械は、前記積込機械の外部から供給される電力及び前記積込機械に搭載される蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって前記鉱石の掘削及び走行の少なくとも一方を行う、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項１０】
前記第１坑道又は前記第２坑道には、前記積込機械に電力を供給するための電力供給装置が設置される、請求項９に記載の鉱山の採掘システム。
【請求項１１】
前記鉱体の内部に設置された採掘場所と、前記鉱体の内部に設置された第１坑道と、前記採掘場所と前記第１坑道とを接続する第２坑道とを含む鉱山で前記鉱脈から鉱石を採掘するにあたり、
前記採掘場所で採掘された前記鉱石を積載し、前記第１坑道を走行して排土場所まで運搬する運搬機械と、
前記運搬機械が走行する空間を前記第１坑道内に残した状態で前記第２坑道に留まって、前記採掘場所で前記鉱石を掘削し、掘削した前記鉱石を前記採掘場所から離れる方向に搬送して、前記運搬機械に積み込む積込機械と、を含み、
前記運搬機械は、複数の前記第１坑道のうちの２本と、これらと接続される２本の第３坑道とで形成される周回路を一方向に走行し、それぞれの前記第３坑道には排土場所が設けられる、鉱山の採掘システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坑内採掘に用いられる鉱山の採掘システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山における採掘方法として、地表から採掘する露天採掘と、地下から採掘する坑内採掘とが知られている。環境に対する負荷の低減及び鉱石の存在部位の深部化等により、近年においては、坑内採掘が採用されるケースが増えている。例えば、特許文献１には、鉱石をバケットで掘削する車両が坑道内に進入して鉱石を掘削した後、掘削した鉱石をバケットに保持した状態で坑道を移動する作業機械が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８９９５９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、鉱山においては、生産性を高くすることが要求される。これは、坑内採掘においても同様である。特許文献１に記載された技術は、鉱石を掘削する車両が鉱石を保持した状態で鉱石を運搬しているため、生産性を十分向上させることができない。
【０００５】
本発明は、坑内採掘において、生産性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、鉱体の内部に設置された採掘場所と、前記鉱体の内部に設置された第１坑道と、前記採掘場所と前記第１坑道とを接続する第２坑道とを含む鉱山で前記鉱脈から鉱石を採掘するにあたり、前記採掘場所で採掘された前記鉱石を積載し、前記第１坑道を走行して排土場所まで運搬する運搬機械と、前記第２坑道に留まって、前記採掘場所で前記鉱石を掘削し、掘削した前記鉱石を前記採掘場所から離れる方向に搬送して、前記運搬機械に積み込む積込機械と、を含む、鉱山の採掘システムである。
【０００７】
前記鉱山は、複数の前記第１坑道と、これらと接続される第３坑道とを有し、前記第３坑道と前記第１坑道とで周回路が形成されることが好ましい。
【０００８】
前記第１坑道は、一方通行であることが好ましい。
【０００９】
前記運搬機械は、前記周回路を一方向に走行することが好ましい。
【００１０】
前記周回路は２本の前記第１坑道と、２本の前記第３坑道とを有し、２本の前記第１坑道は、走行可能な方向が互いに異なっていることが好ましい。
【００１１】
前記鉱山は、複数の前記排土場所を有することが好ましい。
【００１２】
前記運搬機械は、走行用の電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電器とを有することが好ましい。
【００１３】
前記運搬機械に搭載された前記蓄電器を交換又は前記蓄電器に充電する蓄電器取扱装置が、前記第３坑道と接続する空間に設置されることが好ましい。
【００１４】
前記積込機械は、前記積込機械の外部から供給される電力及び前記積込機械に搭載される蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって前記鉱石の掘削及び走行の少なくとも一方を行うことが好ましい。
【００１５】
前記第１坑道又は前記第２坑道には、前記積込機械に電力を供給するための電力供給装置が設置されることが好ましい。
【００１６】
本発明は、鉱体の内部に設置された採掘場所と、前記鉱体の内部に設置された第１坑道と、前記採掘場所と前記第１坑道とを接続する第２坑道とを含む鉱山で前記鉱脈から鉱石を採掘するにあたり、前記採掘場所で採掘された前記鉱石を積載し、前記第１坑道を走行して排土場所まで運搬する運搬機械と、前記運搬機械が走行する空間を前記第１坑道内に残した状態で前記第２坑道に留まって、前記採掘場所で前記鉱石を掘削し、掘削した前記鉱石を前記採掘場所から離れる方向に搬送して、前記運搬機械に積み込む積込機械と、を含み、前記運搬機械は、複数の前記第１坑道のうちの２本と、これらと接続される２本の第３坑道とで形成される周回路を一方向に走行し、それぞれの前記第３坑道には排土場所が設けられる、鉱山の採掘システムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、坑内採掘において、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係る運搬機械及び積込機械が稼働する現場の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、坑内の一例及び鉱山の採掘システムを示す模式図である。
【図３】図３は、図２の一部を拡大した図である。
【図４】図４は、積込機械による地山の鉱石の掘削及び運搬機械への鉱石の積込を示す図である。
【図５】図５は、積込機械による地山の鉱石の掘削及び運搬機械への鉱石の積込を示す図である。
【図６】図６は、鉱山の採掘システム又は鉱山の運行管理システムが備える管理装置の機能ブロック図の一例である。
【図７】図７は、本実施形態に係る運搬機械の斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る運搬機械の側面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る運搬機械が備えるベッセルの支持構造を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る運搬機械の上面図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る運搬機械がベッセルを傾斜させた状態を示す図である。
【図１２】図１２は、運搬機械が備える制御装置を示すブロック図の一例である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る積込機械の側面図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る積込機械の上面図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る積込機械の正面図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る積込機械が走行するときの姿勢を示す図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る積込機械が備える制御装置を示すブロック図の一例である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る鉱山の採掘システムが備える蓄電器取扱装置ＥＸの一例を示す図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係る鉱山の採掘システムにおいて、運搬機械が坑内のドリフトを進行する方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態（実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下においては、所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向として、各部の位置関係を説明する。また、重力の作用方向を下方、重力の作用方向とは反対方向を上方という。鉱山の生産性は、単位時間あたりの採掘量（ｔ／ｈ）と単位時間量あたりのコスト（＄／ｈ）との両方を含む。鉱山の生産性は、式（１）に示すように、両者の商を指標とすることができる。式（１）中の＄／ｔは生産性を表す指標、ｔは採掘量、ｈは時間、＄はコストである。式（１）で表される指標＄／ｔが小さいほど、鉱山の生産性は高いことになる。
＄／ｔ＝（＄／ｈ）／（ｔ／ｈ）・・（１）
【００２０】
＜採掘現場の概要＞
図１は、本実施形態に係る運搬機械１０及び積込機械３０が稼働する現場の一例を示す模式図である。運搬機械１０及び積込機械３０は、地下から鉱石を採掘する坑内採掘に使用される。運搬機械１０は、坑道Ｒにおいて積荷を運搬する作業機械の一種であり、積込機械３０は、運搬機械１０に積荷を積み込む作業機械の一種である。本実施形態においては、ブロックケービング工法により鉱石が採掘される。
【００２１】
ブロックケービング工法とは、鉱山Ｍの鉱体（鉱脈）ＭＧに鉱石ＭＲの採掘場所（以下、適宜ドローポイントという）ＤＰと、採掘された鉱石を搬送するための坑道Ｒとを設置し、そのドローポイントＤＰの上部をアンダーカットして発破し、鉱石ＭＲを自然崩落させることによって、そのドローポイントＤＰから鉱石ＭＲを採掘する工法をいう。ドローポイントＤＰは、鉱体ＭＧの内部又は鉱体ＭＧの下方Ｄに設置される。ブロックケービング工法は、岩盤又は鉱体の下部をアンダーカットすると、脆弱な岩が自然崩壊を始める性質を利用した工法である。鉱体ＭＧの下部又は内部から鉱石ＭＲが採掘されると、崩落が上部まで伝播する。このため、ブロックケービング工法を用いると、鉱体ＭＧの鉱石ＭＲを効率よく採掘することができる。ブロックケービング工法において、通常、ドローポイントＤＰは複数設けられる。
【００２２】
本実施形態においては、地上に管理装置３が配置される。管理装置３は、地上又は坑内の管理施設内に設置される。管理装置３は、原則として移動を考慮していないものである。管理装置３は、採掘現場を管理する。管理装置３は、無線通信装置４及びアンテナ４Ａを備える通信システムを介して、運搬機械１０及び積込機械３０を含む坑内の作業機械と通信可能である。本実施形態において、運搬機械１０及び積込機械３０は、無人で稼働する作業機械であるが、オペレーターの操作により稼働する有人の作業機械であってもよい。
【００２３】
＜坑内ＭＩについて＞
図２は、坑内ＭＩの一例及び鉱山の採掘システムを示す模式図である。図３は、図２の一部を拡大した図である。これらの図に示すように、鉱体ＭＧに設置された坑道Ｒは、第１坑道ＤＲと、第２坑道ＣＲとを含む。坑道Ｒは、例えば、鉱体ＭＧの下方Ｄ又は鉱体ＭＧの内部に設置される。本実施形態において、坑内ＭＩには、第１坑道ＤＲ及び第２坑道ＣＲは、それぞれ複数存在する。第２坑道ＣＲは、それぞれのドローポイントＤＰと第１坑道ＤＲとを接続する。積込機械３０は、第２坑道ＣＲを通ってドローポイントＤＰに接近することができる。本実施形態において、坑道Ｒは第３坑道ＴＲを含む。本実施形態において、複数（この例では２本）の第３坑道ＴＲが、複数の第１坑道ＤＲと接続されている。以下において、第１坑道ＤＲを適宜ドリフトＤＲといい、第２坑道ＣＲを適宜クロスカットＣＲといい、第３坑道ＴＲを適宜外周路ＴＲという。
【００２４】
図２に示すように、坑内ＭＩには、２本の外周路ＴＲが設置されている。それぞれの外周路ＴＲは、クロスカットＣＲのようにはドローポイントＤＰによって分断されていない。１本の外周路ＴＲは、複数のドリフトＤＲのそれぞれの一端部を接続し、もう１本の外周路ＴＲは、複数のドリフトＤＲのそれぞれの他端部を接続する。このように、すべてのドリフトＤＲは、２本の外周路ＴＲと接続されている。本実施形態においては、運搬機械１０及び積込機械３０は、いずれのドリフトＤＲであっても一方の外周路ＴＲから進入することができる。図３に示す例において、運搬機械１０及び積込機械３０は、ドリフトＤＲ内を矢印ＦＣの方向に進行する。
【００２５】
図２及び図３に示すように、運搬機械１０に対する積込機械３０による積込作業が行われる積込位置ＬＰは、クロスカットＣＲ又はその近傍に定められる。ドローポイントＤＰ及び積込位置ＬＰを含む領域を、積込場所ＬＡ、と称してもよい。
【００２６】
図２に示すように、坑内ＭＩには、運搬機械１０によって運搬された積荷としての鉱石ＭＲが排出される排土場所（オアパス）ＯＰが設けられる。運搬機械１０は、ドローポイントＤＰ近傍の積込場所ＬＡにおいて積込機械３０により積荷としての鉱石ＭＲを積み込まれた後、ドリフトＤＲを走行して、オアパスＯＰまで移動する。運搬機械１０は、到着したオアパスＯＰに積荷としての鉱石ＭＲを排出する。
【００２７】
本実施形態において、図２及び図３に示す運搬機械１０は、走行用の電動機と、この電動機に電力を供給する蓄電器とを有する。外周路ＴＲには、空間ＳＰが接続されている。外周路ＴＲと接続する空間ＳＰには、運搬機械１０に搭載された蓄電器を交換する蓄電器取扱装置ＥＸが設置される。
【００２８】
以下の説明においては、便宜上、運搬機械１０が走行する坑道Ｒの路面とＸＹ平面とが実質的に平行であることとする。なお、実際には、坑道Ｒの路面は、凹凸を有していたり、上り坂及び下り坂を有していたりする場合が多い。
【００２９】
図２に示す鉱山の採掘システム１は、管理装置３と、無線通信用のアンテナ４Ａとを含む。管理装置３は、例えば、坑内ＭＩで稼働する運搬機械１０及び積込機械３０の運行を管理する。運行の管理には、運搬機械１０及び積込機械３０の配車、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働状態に関する情報（以下、適宜稼働情報という）の収集及びその管理等が含まれる。稼働情報は、例えば、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働時間、走行距離、蓄電器の残量、異常の有無、異常の箇所、積載量等が含まれる。稼働情報は、主として運搬機械１０及び積込機械３０の運転評価、予防保全及び異常診断等に用いられる。したがって、稼働情報は、鉱山Ｍの生産性向上又は鉱山のオペレーションの改善といったニーズに応えるために有用である。
【００３０】
管理装置３は、後述するように通信装置を備えている。アンテナ４Ａを備えた無線通信装置４は、この通信装置と接続されている。管理装置３は、例えば、通信装置、無線通信装置４及びアンテナ４Ａを介して、坑内ＭＩで稼働する運搬機械１０及び積込機械３０との間で情報をやり取りする。鉱山の採掘システム１が備える管理装置３は、前述したように運搬機械１０及び積込機械３０の運行を管理する。このため、以下においては、鉱山の採掘システム１を、適宜鉱山の運行管理システム１とも称する。
【００３１】
本実施形態において、積込機械３０は、走行用の電動機によって走行し、電動機によって掻き込み装置を駆動して鉱石ＭＲを掘削する。図３に示すように、これらの電動機に積込機械３０の外部から電力を供給する給電ケーブル５が坑内ＭＩの坑道Ｒに設けられている。積込機械３０は、例えば、積込場所ＬＡに設けられた電力供給装置としての給電用のコネクタ６及び積込機械３０からの電力ケーブル７を介して、給電ケーブル５からの電力の供給を受ける。前述した電力供給装置は、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲのいずれか一方に設けられていればよい。本実施形態において、積込機械３０は、外部から供給される電力によって走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を搭載し、この蓄電器から電力の供給を受けて走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を搭載し、この蓄電器から電力の供給を受けて走行及び掘削の少なくとも一方を行ってもよい。すなわち、積込機械３０は、外部から供給される電力及び蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって、走行及び掘削の少なくとも一方を行う。例えば、積込機械３０は、外部から供給される電力によって掘削を行い、蓄電器から供給される電力によって走行することができる。また、積込機械３０は、クロスカットＣＲ内を走行する場合は、外部から供給される電力により走行してもよい。本実施形態において、積込機械３０は、電動機によって油圧ポンプを駆動して油圧を発生させ、この油圧によって油圧モータを駆動することにより、鉱石ＭＲを掘削してもよい。また、積込機械３０は、蓄電器を備え、この蓄電器から供給される電力により走行し、掘削してもよい。
【００３２】
給電ケーブル５と積込機械３０からの電力ケーブル７との接続は、コネクタ６に限定されるものではない。例えば、坑道Ｒ側に設けられ、かつ給電ケーブル５と接続された電極と、積込機械３０側からの電力ケーブル７に接続された電極とを電力供給装置として用い、両方の電極を接触させて、給電ケーブル５から積込機械３０に電力を供給してもよい。このようにすると、両方の電極の位置決め精度が低くても両者を接触させて電力を積込機械３０に供給することができる。本実施形態では、積込機械３０は電力で動作するものとしたが、このようなものには限定されない。積込機械３０は、例えば、内燃機関によって走行したり鉱石ＭＲを掘削したりするものであってもよい。この場合、積込機械３０は、内燃機関によって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油によって、例えば、油圧モータ又は油圧シリンダ等を駆動することにより走行したり、鉱石ＭＲを掘削したりしてもよい。
【００３３】
＜鉱石ＭＲの掘削及び運搬＞
図４及び図５は、積込機械３０による地山ＲＭの鉱石ＭＲの掘削及び運搬機械１０への鉱石ＭＲの積込を示す図である。積込場所ＬＡは、ドローポイントＤＰに鉱石ＭＲの地山ＲＭが形成される。図４及び図５に示すように、積込機械３０は、積込場所ＬＡのクロスカットＣＲ内に設置されて、先端部が鉱石ＭＲの地山ＲＭに貫入してこれを掘削する。積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲを、地山ＲＭとは反対側であって、ドリフトＤＲ内に待機している運搬機械１０に積載する。ドリフトＤＲ内には、積込機械３０に電力を供給する給電ケーブル５が設けられている。
【００３４】
図４及び図５に示すように、積込機械３０は、車体３０Ｂと、搬送装置としてのフィーダー３１と、掘削装置としての回転ローラー３３と、回転ローラー３３を支持する支持機構３２と、走行装置３４とを含む。回転ローラー３３と支持機構３２とは、鉱石ＭＲを掘削してフィーダー３１に送り込む掻き込み装置として機能する。
【００３５】
支持機構３２は、車体３０Ｂに取り付けられる第１部材としてのブーム３２ａと、これに連結されて揺動し、かつ回転ローラー３３を回転可能に支持する第２部材としてのアーム３２ｂとを有する。積込機械３０の車体３０Ｂは、鉱石ＭＲの地山ＲＭに貫入する貫入部材３５と、回転体３６と、岩石ガード３７とを備える。貫入部材３５は、鉱石ＭＲの掘削時に地山ＲＭに貫入する。回転体３６は、積込機械３０の貫入部材３５が地山ＲＭに貫入するときに回転して、貫入を補助する。
【００３６】
運搬機械１０は、車体１０Ｂと、ベッセル１１とを含む。ベッセル１１は、車体１０Ｂに搭載される。ベッセル１１は、鉱石ＭＲを積荷として積載する。本実施形態において、ベッセル１１は、図４及び図５に示すように、車体１０Ｂの幅方向Ｗ、すなわち車軸と平行な方向に移動する。ベッセル１１は、運搬機械１０の走行時には車体１０Ｂの幅方向中央に設置される。また、ベッセル１１は、鉱石ＭＲの積載時において、車体１０Ｂの幅方向外側に移動する。その結果、運搬機械１０は、ベッセル１１を積込機械３０のフィーダー３１の下方Ｄに接近させることができるので、フィーダー３１によって搬送された鉱石ＭＲがベッセル１１外に落下する可能性を低減し、鉱石ＭＲをベッセル１１内に確実に落下させることができる。
【００３７】
本実施形態では、図４及び図５に示すように、積込機械３０は鉱石ＭＲの掘削及び掘削した鉱石ＭＲを運搬機械１０に搬送しこれに積載する。運搬機械１０は、積載された鉱石ＭＲを、図２に示すオアパスＯＰまで搬送し、ここに排出する。このとき、積込機械３０は、運搬機械１０が走行する空間をドリフトＤＲ内に残した状態でクロスカットＣＲに留まって、ドローポイントＤＰで鉱石ＭＲを掘削する。そして、積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲをドローポイントＤＰから離れる方向に搬送して、運搬機械１０に積み込む。積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲを積載した状態では移動しない。運搬機械１０は、ドローポイントＤＰで採掘された鉱石ＭＲを積載し、ドリフトＤＲを走行して図２に示すオアパスＯＰまで運搬する。
【００３８】
このように、本実施形態において、鉱山の採掘システム１は、積込機械３０には鉱石ＭＲの掘削及び積込のみを行わせ、運搬機械１０には鉱石ＭＲの運搬のみを行わせるようにして、両者の機能を分離している。このため、積込機械３０は掘削作業及び搬送作業に専念でき、運搬機械１０は運搬作業に専念できる。すなわち、積込機械３０は鉱石ＭＲを運搬する機能を有していなくてもよく、運搬機械１０は鉱石ＭＲを掘削及び搬送する機能を有していなくてもよい。積込機械３０は、掘削及び搬送の機能に特化でき、運搬機械１０は鉱石ＭＲの運搬の機能に特化できるので、それぞれの機能を最大限発揮させることができる。結果として、鉱山の採掘システム１は、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。
【００３９】
＜鉱山の採掘システム１又は鉱山の運行管理システム１の管理装置３＞
図６は、鉱山の採掘システム１又は鉱山の運行管理システム１が備える管理装置３の機能ブロック図の一例である。管理装置３は、処理装置３Ｃと、記憶装置３Ｍと、入出力部（Ｉ／Ｏ）３ＩＯとを含む。さらに、管理装置３は、入出力部３ＩＯに、出力装置としての表示装置８と、入力装置９と、通信装置３Ｒとが接続されている。管理装置３は、例えば、コンピュータである。処理装置３Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）である。記憶装置３Ｍは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ若しくはハードディスクドライブ等又はこれらを組み合わせたものである。入出力部３ＩＯは、処理装置３Ｃと、処理装置３Ｃの外部に接続する表示装置８、入力装置９及び通信装置３Ｒとの情報の入出力（インターフェース）に用いられる。
【００４０】
処理装置３Ｃは、運搬機械１０及び積込機械３０の配車並びにこれらの稼働情報の収集等といった管理装置３の処理を実行する。配車及び稼働情報の収集等の処理は、処理装置３Ｃがそれぞれに対応するコンピュータプログラムを記憶装置３Ｍから読み込んで実行することにより実現される。
【００４１】
記憶装置３Ｍは、処理装置３Ｃに各種の処理を実行させるための各種のコンピュータプログラムを記憶している。本実施形態において、記憶装置３Ｍが記憶しているコンピュータプログラムは、例えば、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をするためのコンピュータプログラム、運搬機械１０及び積込機械３０の稼働情報を収集するためのコンピュータプログラム、稼働情報等に基づいて各種解析を実現するコンピュータプログラム等である。
【００４２】
表示装置８は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をしたり、稼働情報を収集したりする際に必要な情報を表示する。入力装置９は、例えば、キーボード、タッチパネル又はマウス等であり、運搬機械１０及び積込機械３０の配車をしたり、これらの稼働情報を収集したりする際に必要な情報を入力する。通信装置３Ｒは、アンテナ４Ａを備えた無線通信装置４と接続されている。前述したように、無線通信装置４及びアンテナ４Ａは坑内ＭＩに設置される。通信装置３Ｒと無線通信装置４とは有線で接続される。通信装置３Ｒと坑内ＭＩの運搬機械１０及び積込機械３０とは、例えば、無線ＬＡＮ（Local  Aria  Network）によって通信することができる。次に、運搬機械１０について、より詳細に説明する。
【００４３】
＜運搬機械１０＞
図７は、本実施形態に係る運搬機械１０の斜視図である。図８は、本実施形態に係る運搬機械１０の側面図である。運搬機械１０は、車体１０Ｂと、ベッセル１１と、車輪１２Ａ、１２Ｂとを含む。さらに、運搬機械１０は、蓄電器としての蓄電器１４と、アンテナ１５と、撮像装置１６Ａ、１６Ｂと、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂとを有している。車輪１２Ａ、１２Ｂは、車体１０Ｂの前後にそれぞれ取り付けられる。本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、図８に示す、車体１０Ｂ内に搭載された電動機１３Ａ、１３Ｂによって駆動される。このように、運搬機械１０は、すべての車輪１２Ａ、１２Ｂが駆動輪となる。また、本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ操舵輪となる。本実施形態において、車輪１２Ａ、１２Ｂは、例えば、ソリッドタイヤである。このようにすることで、車輪１２Ａ、１２Ｂが小径となるので、運搬機械１０の高さが抑制される。運搬機械１０は、車輪１２Ａから車輪１２Ｂの方向及び車輪１２Ｂから車輪１２Ａの方向のいずれにも走行することができる。車輪１２Ａ、１２Ｂは、ソリッドタイヤに限定されるものではなく、例えば、空気入りタイヤ等であってもよい。また、車輪１２Ａ、１２Ｂのうち、一方のみが駆動輪であってもよい。
【００４４】
ベッセル１１は、車体１０Ｂの上方に搭載されて、車体１０Ｂに支持される。車体１０Ｂには、電動機１３Ａ、１３Ｂに電力を供給するための蓄電器１４が搭載される。本実施形態において、蓄電器１４の外形は、直方体状である。蓄電器１４は、車体１０Ｂの前後にそれぞれ１個ずつ搭載される。このようにすることで、運搬機械１０は、前後の質量のバランスが均等に近くなるので、安定して走行することができる。蓄電器１４は、車体１０Ｂに対して着脱可能に搭載される。蓄電器１４から供給される電力によって、運搬機械１０が有する電動機１３Ａ、１３Ｂ及び電子機器が作動する。本実施形態においては、運搬機械１０は電動としているが、内燃機関が動力源であってもよい。
【００４５】
車体１０Ｂには、アンテナ１５と、撮像装置１６Ａ、１６Ｂと、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂとが取り付けられる。アンテナ１５は、図６に示すアンテナ４Ａ及び通信装置３Ｒを介して、管理装置３と無線通信する。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、ベッセル１１に積載された積荷、本実施形態では図３及び図４等に示す鉱石ＭＲの状態（荷姿）を撮影する。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、例えば、可視光を撮像するカメラであってもよいし、赤外線を撮像する赤外線カメラであってもよい。撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ車体１０Ｂの上面に取り付けられた支持柱１６ＡＳ、１６ＢＳの先端に取り付けられる。このような構造により、それぞれの撮像装置１６Ａ、１６Ｂは、ベッセル１１の全体を上方から撮像することができるので、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態を確実に撮像することができる。
【００４６】
非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、車体１０Ｂの前後にそれぞれ取り付けられる。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、運搬機械１０の周囲、特に進行方向側に存在する物体を非接触で検出する。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、例えば、レーダー装置が用いられる。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、電波又は超音波等を発射して、物体で反射した電波を受信して、物体との相対的な距離及び方位を検出可能である。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、レーダー装置に限定されるものではない。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、例えば、レーザスキャナ、及び３次元距離センサの少なくとも１つを含んでもよい。
【００４７】
運搬機械１０は、車体１０Ｂの前後に、それぞれ撮像装置としての周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢを備えている。周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、車体１０Ｂの周囲、特に前方を撮像して、車体１０Ｂの周囲に存在する物体の形状を検出する。
【００４８】
車体１０Ｂは、前後の間に凹部１０ＢＵを有している。凹部１０ＢＵは、車輪１２Ａと車輪１２Ｂとの間に配置される。ベッセル１１は、積込機械３０によって積荷としての鉱石ＭＲが積み込まれる部材である。ベッセル１１の少なくとも一部は、凹部１０ＢＵに配置される。
【００４９】
本実施形態において、車体１０Ｂの前後方向において車体１０Ｂの中心軸ＡＸの一方側に配置される車体１０Ｂの一部分と他方側に配置される車体１０Ｂの一部分とは対称（前後対称）である。また、車体１０Ｂの前後方向において車体１０Ｂの中心部ＡＸの一方側に配置されるベッセル１１の一部分と他方側に配置されるベッセル１１の一部分とは対称（前後対象）である。また、車体１０Ｂ及びベッセル１１は、平面視において、車体１０Ｂの前後方向の中心軸に対して対称（左右対称）である。
【００５０】
ベッセル１１は、底面１１Ｂと、底面１１Ｂと接続する４個の側面１１ＳＦ、１１ＳＲ、１１ＳＡ、１１ＳＢとを含む。側面１１ＳＡ、１１ＳＢは、底面１１Ｂから垂直に立ち上がっている。側面１１ＳＦ、１１ＳＲは、底面１１Ｂに対してそれぞれ車輪１２Ａ、１２Ｂ側に傾斜している。底面１１Ｂと、４個の側面１１ＳＦ、１１ＳＲ、１１ＳＡ、１１ＳＢとによって凹部１１Ｕが形成される。凹部１１Ｕには、積荷としての鉱石ＭＲが積載される。車体１０Ｂの凹部１０ＢＵは、ベッセル１１の外形に沿った形状を有する。次に、ベッセル１１の支持構造について説明する。
【００５１】
図９は、本実施形態に係る運搬機械１０が備えるベッセル１１の支持構造を示す図である。図１０は、本実施形態に係る運搬機械１０の上面図である。図１１は、本実施形態に係る運搬機械１０がベッセルを傾斜させた状態を示す図である。ベッセル１１は、テーブル１１Ｔの上面に、ベッセル１１を昇降させるアクチュエータとしての油圧シリンダ（ホイストシリンダ）１１Ｃｂを介して載置されている。
【００５２】
テーブル１１Ｔは、車体１０Ｂの凹部１０ＢＵの上面に設けられた一対の支持体１１Ｒ、１１Ｒを介して車体１０Ｂに支持されている。支持体１１Ｒは、車体１０Ｂの幅方向に延在する棒状の部材である。それぞれの支持体１１Ｒ、１１Ｒは、テーブル１１Ｔの車体１０Ｂと対向する部分に設けられた一対の溝１１ＴＵ、１１ＴＵに嵌め合わされている。溝１１ＴＵ、１１ＴＵは、支持体１１Ｒが延在する方向、すなわち、車体１０Ｂの幅方向に向かって設けられている。このような構造により、テーブル１１Ｔは、支持体１１Ｒ、１１Ｒに沿って移動する。すなわち、テーブル１１Ｔは、運搬機械１０の車体１０Ｂの幅方向に向かって移動することができる。
【００５３】
テーブル１１Ｔと車体１０Ｂとの間には、テーブル１１Ｔを車体１０Ｂの幅方向に移動させるためのアクチュエータとして、油圧シリンダ（スライド用シリンダ）１１Ｃａが取り付けられている。油圧シリンダ１１Ｃａが伸縮することにより、テーブル１１Ｔは、車体１０Ｂの幅方向の両側に移動する。テーブル１１Ｔにはベッセル１１が取り付けられているので、図１０に示すように、ベッセル１１も、テーブル１１Ｔとともに車体１０Ｂの幅方向Ｗの両側に移動することができる。
【００５４】
積込機械３０から鉱石ＭＲがベッセル１１に積載されるときには、図５に示すように、ベッセル１１が積込機械３０側に移動する。このようにすることで、運搬機械１０は、鉱石ＭＲを確実にベッセル１１に積載することができる。また、ベッセル１１の一方に鉱石ＭＲが偏って積載された場合、運搬機械１０は、ベッセル１１を車体１０Ｂの幅方向に往復運動させることにより、鉱石ＭＲをベッセル１１の全体に分散させ、鉱石ＭＲの偏りを抑制することができる。
【００５５】
ベッセル１１は、油圧シリンダ１１Ｃｂが伸縮することにより昇降する。図１１は、油圧シリンダ１１Ｃｂが伸びてベッセル１１が傾いた状態を示している。ベッセル１１は、図１１に示すように、車体１０Ｂの幅方向Ｗの一方側の軸線Ｚｂを中心として揺動する。軸線Ｚｂは、テーブル１１Ｔに含まれており、かつ車体１０Ｂの前後方向と平行である。油圧シリンダ１１Ｃｂが伸びると、ベッセル１１は、軸線Ｚｂとは反対側が高くなり、車体１０Ｂの凹部１０ＢＵから突出する。その結果、ベッセル１１が傾斜し、軸線Ｚｂ側の蓋１１ＣＶが開いて、軸線Ｚｂ側から鉱石ＭＲが排出される。油圧シリンダ１１Ｃｂが縮むと、ベッセル１１は車体１０Ｂの凹部１０ＢＵに収まる。蓋１１ＣＶは、図示しないリンク機構により、ベッセル１１が昇降する動作に連動する。
【００５６】
本実施形態では、ベッセル１１は車体１０Ｂの幅方向Ｗの一方側に存在する軸線Ｚｂのみを中心として揺動するが、これに限定されない。例えば、ベッセル１１は、車体１０Ｂの一方側の軸線Ｚｂに加え、他方側に存在し、かつ車体１０Ｂの前後方向と平行なもう１つの軸線を中心として揺動してもよい。このようにすれば、運搬機械１０は、車体１０Ｂの幅方向Ｗの両側から鉱石ＭＲを排出することができる。
【００５７】
図１２は、運搬機械１０が備える制御装置７０を示すブロック図の一例である。運搬機械１０が備える制御装置７０は、運搬機械１０の走行及びベッセル１１の幅方向における移動及び昇降を制御する。制御装置７０は、処理装置７１と記憶装置７２とを備える。処理装置７１には、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂ、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ、質量センサ１８、読取装置１９、測域センサ２０、ジャイロセンサ２１、速度センサ２２、加速度センサ２３、駆動制御装置２４、通信装置２５及び記憶装置７２等が接続されている。
【００５８】
撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳのような撮像素子を含み、物体の光学像を取得して、その物体の外形を検出可能である。本実施形態において、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢの少なくとも一方は、ステレオカメラを含み、物体の３次元の外形データを取得可能である。撮像装置１６Ａ、１６Ｂ及び周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢは、撮像した結果を処理装置７１に出力する。処理装置７１は、撮像装置１６Ａ、１６Ｂの検出結果を取得し、これに基づいて、ベッセル１１における鉱石ＭＲの状態に関する情報を取得する。本実施形態において、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの外形は、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを用いて検出されてもよい。
【００５９】
非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、処理装置７１と接続され、検出結果を処理装置７１に出力する。非接触センサ１７Ａ、１７Ｂは、取得した結果を処理装置７１に出力する。質量センサ１８は、ベッセル１１及びベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの質量を検出する。ベッセル１１の質量は予め分かっているので、質量センサ１８の検出結果からベッセル１１の質量を減算すれば、ベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの質量が得られる。質量センサ１８は、処理装置７１と接続されており、検出結果を処理装置７１に出力する。処理装置７１は、質量センサ１８の検出結果に基づいて、ベッセル１１に積み込まれた鉱石ＭＲの質量及びベッセル１１に鉱石ＭＲが積載されているか否かに関する情報を求める。質量センサ１８は、例えば、ベッセル１１とテーブル１１Ｔとの間に設けられるひずみゲージ式ロードセルでもよいし、油圧シリンダ１１Ｃｂの油圧を検出する圧力センサであってもよい。
【００６０】
読取装置１９は、ドリフトＤＲに設けられたマークの識別情報（固有情報）を検出する。マークは、ドリフトＤＲに沿って複数配置されている。マークは、バーコード及び２次元コードのような識別子（コード）でもよいし、ＩＣタグ又はＲＦＩＤのような識別子（タグ）でもよい。読取装置１９は、処理装置７１と接続され、検出結果を処理装置７１に出力する。
【００６１】
測域センサ２０は、運搬機械１０の車体１０Ｂの外側、例えば、前方及び後方に取り付けられて、運搬機械１０の周囲における空間の物理的な形状データを取得して出力する。ジャイロセンサ２１は、運搬機械１０の方位（方位変化量）を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。速度センサ２２は、運搬機械１０の走行速度を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。加速度センサ２３は、運搬機械１０の加速度を検出し、検出結果を処理装置７１に出力する。駆動制御装置２４は、例えば、マイクロコンピュータである。駆動制御装置２４は、処理装置７１からの指令に基づき、走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂ、制動システム１３ＢＳ、操舵システム１３ＳＳ及び油圧ポンプ１３Ｐを駆動する電動機１３Ｃの動作を制御する。油圧ポンプ１３Ｐは、油圧シリンダ１１Ｃａ、１１Ｃｂに作動油を供給する装置である。本実施形態において、運搬機械１０は、走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂによって走行するが、これに限定されない。例えば、運搬機械１０は、油圧ポンプ１３Ｐから吐出される作動油によって駆動する油圧モータによって走行してもよい。制動システム１３ＢＳ及び操舵システム１３ＳＳも、電動であってもよいし、油圧を利用して動作するものであってもよい。
【００６２】
本実施形態において、ドリフトＤＲにおいてマークが配置されている位置（絶対位置）に関する情報は、事前に測定された既知な情報である。マークの絶対位置に関する情報は、記憶装置７２に記憶されている。処理装置７１は、運搬機械１０に設けられている読取装置１９で検出したマークの検出結果（マークの識別情報）と、記憶装置７２の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の絶対位置を求めることができる。
【００６３】
測域センサ２０は、空間の物理的な形状データを出力可能な走査型の光波距離計を含む。測域センサ２０は、例えば、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを含み、２次元又は３次元の空間データを取得し、出力することができる。測域センサ２０は、積込機械３０及びドリフトＤＲの壁面の少なくとも一方を検出する。本実施形態において、測域センサ２０は、積込機械３０の形状データ、ドリフトＤＲの壁面の形状データ及びベッセル１１の積荷の形状データの少なくとも１つを取得可能である。また、測域センサ２０は、積込機械３０との相対位置（相対的な距離及び方位）及びドリフトＤＲの壁面との相対位置の少なくとも一方を検出可能である。測域センサ２０は、検出した情報を処理装置７１に出力する。
【００６４】
本実施形態において、ドリフトＤＲの壁面に関する情報が予め求められており、記憶装置７２に記憶されている。すなわち、ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、事前に測定された既知の情報である。ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、壁面の複数の部分におけるそれぞれの形状に関する情報及びそれら壁面の部分それぞれの絶対位置に関する情報を含む。記憶装置７２には、壁面の複数の部分の形状と、その形状を有する壁面の部分におけるそれぞれの絶対位置との関係が記憶されている。処理装置７１は、運搬機械１０に設けられている測域センサ２０が検出したドリフトＤＲの壁面の検出結果（壁面の形状データ）と、記憶装置７２の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける運搬機械１０の絶対位置及び方位を求めることができる。
【００６５】
処理装置７１は、読取装置１９及び測域センサ２０の少なくとも一方を用いて導出された運搬機械１０の現在位置（絶対位置）に基づいて、坑内ＭＩの決められた経路（目標経路）にしたがって運搬機械１０が走行するように、ドリフトＤＲを走行する運搬機械１０を制御する。
【００６６】
処理装置７１は、例えば、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータである。処理装置７１は、非接触センサ１７Ａ、１７Ｂ、読取装置１９及び測域センサ２０等の検出結果に基づいて、駆動制御装置２４を介して走行用の電動機１３Ａ、１３Ｂ、制動システム１３ＢＳ及び車輪１２Ａ、１２Ｂの操舵システム１３ＳＳを制御する。そして、処理装置７１は、所定の走行速度及び加速度で、前述した目標経路にしたがって運搬機械１０を走行させる。
【００６７】
記憶装置７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブの少なくとも１つを含み、処理装置７１と接続される。記憶装置７２は、処理装置７１が運搬機械１０を自律走行させるために必要なコンピュータプログラム及び各種の情報を記憶している。通信装置２５は、処理装置７１と接続され、積込機械３０に搭載された通信装置及び管理装置３の少なくとも一方との間でデータ通信する。
【００６８】
本実施形態において、運搬機械１０は、無人車両であり、自律走行が可能である。通信装置２５は、管理装置３及び積込機械３０の少なくとも一方から送信された情報（指令信号を含む）を受信可能である。また、通信装置２５は、撮像装置１６Ａ、１６Ｂ、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ、速度センサ２２及び加速度センサ２３等が検出した情報を管理装置３及び積込機械３０の少なくとも一方に送信可能である。運搬機械１０は、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢ及び非接触センサ１７Ａ、１７Ｂの少なくとも一方が取得した運搬機械１０の周辺の情報を管理装置３に送信し、この周辺の情報を基に、オペレーターが運搬機械１０を遠隔操作することもできる。このように、運搬機械１０は、自律走行のみならず、オペレーターの操作によっても走行し、ベッセル１１をスライド及び昇降させることができる。
【００６９】
例えば、速度センサ２２及び加速度センサ２３等が検出した情報を取得した管理装置３は、この情報を運搬機械１０の稼働情報として、例えば、記憶装置３Ｍに蓄積する。また、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢが撮像した情報を管理装置３が取得した場合、オペレーターは、周辺監視カメラ１７ＣＡ、１７ＣＢが撮像した運搬機械１０の周辺の画像を視認しながら、運搬機械１０を操作することもできる。さらに、質量センサ１８が検出したベッセル１１の鉱石ＭＲの質量に関する情報を取得した積込機械３０は、この情報に基づいて、ベッセル１１への鉱石ＭＲの積載量を制御することもできる。次に、積込機械３０について説明する。
【００７０】
＜積込機械３０＞
図１３は、本実施形態に係る積込機械３０の側面図である。図１４は、本実施形態に係る積込機械３０の上面図である。図１５は、本実施形態に係る積込機械３０の正面図である。図１３は、積込機械３０が地山ＲＭの鉱石ＭＲを掘削し、掘削した鉱石ＭＲを搬送する状態を示している。積込機械３０は、クロスカットＣＲ内で鉱石ＭＲの地山ＲＭを掘削し、掘削した鉱石ＭＲを図７及び図８等に示す運搬機械１０のベッセル１１に積載する。積込機械３０の車体３０Ｂには、フィーダー３１と、支持機構３２と、走行装置３４と、貫入部材３５と、回転体３６と、岩石ガード３７とが取り付けられる。貫入部材３５が取り付けられている側が積込機械３０の前方であり、貫入部材３５が取り付けられている側とは反対側が積込機械３０の後方である。なお、積込機械３０は、回転体３６及び岩石ガード３７を備えていなくてもよい。
【００７１】
フィーダー３１は、地山ＲＭから鉱石ＭＲを積み込んで、ドローポイントＤＰの地山ＲＭから離れる方向に搬送した後、排出する。すなわち、フィーダー３１は、積込機械３０の前方で積み込まれた鉱石ＭＲを後方に向かって搬送し、後方から排出する。フィーダー３１は、例えば、無端の搬送体として搬送ベルトを用い、これを一対のローラーに掛け回して回転させることにより、積込側３１Ｆから排出側３１Ｅに鉱石ＭＲを搬送する。積込側３１Ｆは、地山ＲＭ側であり、排出側３１Ｅは積込側３１Ｆとは反対側である。図１４に示すように、フィーダー３１は、幅方向Ｗの両側に、一対のガイド３１Ｇ、３１Ｇが設けられている。一対のガイド３１Ｇ、３１Ｇは、フィーダー３１から搬送途中の鉱石ＭＲが脱落することを抑制する。幅方向Ｗは、フィーダー３１が鉱石ＭＲを搬送する方向Ｆと直交する方向であり、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸と平行な方向である。フィーダー３１の幅方向Ｗは、車体３０Ｂの幅方向でもある。フィーダー３１は、排出側３１Ｅに、鉱石ＭＲを運搬機械１０のベッセル１１内に導くためのガイド３９を備えている。フィーダー３１は、車体３０Ｂの前方、すなわちフィーダー３１の積込側３１Ｆの軸線を中心として揺動する。フィーダー３１は、地面Ｇに対する角度αを変更することができる。角度αは、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸を結ぶ直線ＬＣと、地面Ｇとのなす角度である。
【００７２】
フィーダー３１に鉱石ＭＲを積み込むのは、回転ローラー３３である。回転ローラー３３は、フィーダー３１の積込側３１Ｆ、すなわちフィーダー３１の前方で回転しながら鉱石ＭＲをフィーダー３１に送り込む。このため、鉱石の掘削時において、回転ローラー３３は、ブーム３２ａとアーム３２ｂとを備える支持機構３２によってフィーダー３１の積込側３１Ｆに設置される。回転ローラー３３は、所定の軸線Ｚｒの周りを回転する回転部材３３Ｄ及び回転部材３３Ｄの外周部に設けられて鉱石ＭＲと接触して掘削する接触部材３３Ｂとを有する。本実施形態において、接触部材３３Ｂは、回転部材３３Ｄからその径方向外側に突出し、かつ回転部材３３Ｄの周方向に沿って所定の間隔で設けられた複数の板状部材である。接触部材３３Ｂの板面と平行な平面は、軸線Ｚｒとは直交しない。本実施形態において、接触部材３３Ｂの板面と平行な平面は、軸線Ｚｒと平行になっている。接触部材３３Ｂは、先端部、すなわち回転部材３３Ｄ側とは反対側の端部が、掘削対象である地山ＲＭに食い込むように曲げられていてもよい。
【００７３】
回転ローラー３３が回転することにより、接触部材３３Ｂは、上方Ｕに位置する場合にフィーダー３１から遠ざかり、下方Ｄに位置する場合にフィーダー３１に近づく。この動きによって、複数の接触部材３３Ｂは、地山ＲＭから鉱石ＭＲを掘削してフィーダー３１に送り込む。複数の接触部材３３Ｂは、回転部材３３Ｄとともに回転しているので、連続して鉱石ＭＲを掘削して、フィーダー３１に送り込むことができる。
【００７４】
回転ローラー３３を回転可能に支持する支持機構３２は、車体３０Ｂに取り付けられるブーム３２ａと、ブーム３２ａに連結されるアーム３２ｂとを有する。ブーム３２ａは、例えば、シャフト３８Ａを介して積込機械３０の車体３０Ｂに取り付けられて、シャフト３８Ａを中心として車体３０Ｂに対して揺動する。アーム３２ｂは、例えば、シャフト３８Ｂを介してブーム３２ａの車体３０Ｂとは反対側の端部と連結されて、ブーム３２ａに対してシャフト３８Ｂを中心として揺動する。アーム３２ｂは、ブーム３２ａと連結されている端部とは反対側の端部で、回転ローラー３３を回転可能に支持する。ブーム３２ａ及びアーム３２ｂは、例えば、アクチュエータとしての油圧シリンダによって駆動されて揺動してもよいし、電動機又は油圧モータによって駆動されて揺動してもよい。
【００７５】
ブーム３２ａは、車体３０Ｂに対して第１の軸線Ｚａの周りを揺動し、アーム３２ｂは、第１の軸線Ｚａと平行な軸線Ｚａ’の周りを揺動する。第１の軸線Ｚａは、ブーム３２ａと車体３０Ｂとを連結するシャフト３８Ａの中心軸であり、第１の軸線Ｚａと平行な軸線Ｚａ’は、ブーム３２ａとアーム３２ｂとを連結するシャフト３８Ｂの中心軸である。本実施形態において、アーム３２ｂは、さらに、第１の軸線Ｚａと直交する第２の軸線と平行な軸線の周りを揺動してもよい。このようにすると、回転ローラー３３が移動できる範囲が大きくなるので、掘削作業の自由度が向上する。
【００７６】
ブーム３２ａは、車体３０Ｂの幅方向Ｗの両側、本実施形態においてはフィーダー３１の幅方向Ｗの両側に設けられた一対の棒状部材（第１棒状部材）である。アーム３２ｂは、それぞれのブーム３２ａに連結された一対の棒状部材（第２棒状部材）である。図１４に示すように、一対のアーム３２ｂは、両者の間に回転ローラー３３を支持している。本実施形態において、一対のブーム３２ａは、梁３２Ｊによって連結されている。このような構造により、支持機構３２の剛性が向上するので、鉱石ＭＲの掘削時には、支持機構３２が回転ローラー３３を確実に地山ＲＭに押し付けることができるので、鉱石ＭＲの掘削効率の低下が抑制される。また、一対のアーム３２ｂを棒状又は板状の部材で連結してもよい。このようにすれば、支持機構３２の剛性がさらに向上するのでより好ましい。
【００７７】
支持機構３２は、ブーム３２ａが車体３０Ｂに対して揺動し、アーム３２ｂがブーム３２ａに対して揺動することにより、回転ローラー３３が移動する。支持機構３２は、回転ローラー３３を移動させることにより、回転ローラー３３とフィーダー３１及び車体３０Ｂとの相対的な位置関係を変更することができる。また、支持機構３２は、回転ローラー３３を移動させることによって、地山ＲＭの異なる位置を掘削したり、回転ローラー３３を地山ＲＭからフィーダー３１に向かって移動させることにより地山ＲＭから鉱石ＭＲをフィーダー３１側に掻き込んだりすることができる。また、例えば、積込機械３０の走行中、前方に物体が存在して走行の妨げとなっている場合において、支持機構３２は、回転ローラー３３を用いて物体をフィーダー３１に向かって掻き込んでからフィーダー３１に送り込むことにより、積込機械３０の進行方向前方の物体を取り除くこともできる。
【００７８】
本実施形態において、回転ローラー３３は、図１４に示すように、アーム３２ｂの先端部に取り付けられた電動機３３Ｍによって回転する。回転ローラー３３を駆動させる装置は電動機３３Ｍに限定されるものではなく、例えば、油圧モータであってもよい。また、電動機３３Ｍが取り付けられる箇所はアーム３２ｂの先端部に限定されるものではない。
【００７９】
車体３０Ｂには、これを走行させる走行装置３４が取り付けられている。走行装置３４は、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の履帯３４Ｃと、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の駆動輪３４Ｄと、車体３０Ｂの幅方向両側に設けられた一対の従動輪３４Ｓとを含む。駆動輪３４Ｄと従動輪３４Ｓとに履帯３４Ｃが掛け回されている。それぞれの駆動輪３４Ｄは、別個に独立して駆動される。本実施形態において、積込機械３０は、それぞれの駆動輪３４Ｄに走行用の電動機を備えている。このような構造により、一対の履帯３４Ｃ、３４Ｃは、別個独立に駆動される。
【００８０】
車体３０Ｂには、貫入部材３５が取り付けられる。貫入部材３５は、車体３０Ｂのフィーダー３１の積込側３１Ｆに配置される。貫入部材３５は、錐体の形状をした部材であり、本実施形態では四角錐の形状である。貫入部材３５の形状は、四角錐の形状に限定されるものではなく、例えば、三角錐の形状であってもよい。貫入部材３５は、錐体の頂部が車体３０Ｂの前方になるように、車体３０Ｂに取り付けられる。このようにすることで、積込機械３０が地山ＲＭに貫入するときには、貫入部材３５が頂部から地山ＲＭに貫入する。
【００８１】
貫入部材３５は、積込機械３０の掘削時において、錐体の頂部から地山ＲＭに貫入して、地山ＲＭを突き崩す。貫入部材３５が地山ＲＭに貫入する場合、走行装置３４は、フィーダー３１及び貫入部材３５が取り付けられた車体３０Ｂを前方に走行させ、かつフィーダー３１を動作させながら貫入部材３５を地山ＲＭに貫入させる。このとき、フィーダー３１は、上方の搬送ベルトが積込側３１Ｆから排出側３１Ｅに向かって移動する。積込機械３０は、貫入時において、このようにフィーダー３１を動作させることで、フィーダー３１の駆動力を貫入に利用できるので、地山ＲＭにより深く貫入することができる。
【００８２】
車体３０Ｂの幅方向両側、すなわち、フィーダー３１の搬送方向と直交する方向における両側には、一対の回転体３６が設けられる。一対の回転体３６は、走行装置３４の前方であってフィーダー３１の積込側３１Ｆに配置される。回転体３６は、所定の軸線周りを回転するドラム３６Ｄの周囲に複数の羽根３６Ｂが所定の間隔で設けられた構造体である。回転体３６は、例えば、電動機によって駆動される。回転体３６は、フィーダー３１を駆動する電動機によって駆動されてもよい。この場合、フィーダー３１の駆動と回転体３６の駆動とをクラッチ等で切り替えられるようにしてもよい。例えば、クラッチを係合させた場合にはフィーダー３１と回転体３６とが同時に回転し、クラッチを開放するとフィーダー３１のみが回転するようにすることができる。
【００８３】
回転体３６は、貫入部材３５が地山ＲＭに貫入するときには、積込機械３０の車体３０Ｂを地面Ｇに押し付ける方向に回転する。具体的には、回転体３６は、地山ＲＭ側の羽根３６Ｂが下方Ｄから上方Ｕに向かうように、また、走行装置３４側の羽根３６Ｂが上方Ｕから下方Ｄに向かうように回転する。このようにすることで、回転体３６は、地山ＲＭ側の羽根３６Ｂが地山ＲＭに接触すると、車体３０Ｂの前方を下方Ｄに向かって押し下げるので、走行装置３４の履帯３４Ｃが地面Ｇに対してより強く押し付けられる。その結果、履帯３４Ｃと地面Ｇとの間の摩擦力が増加するので、走行装置３４は、貫入部材３５を地山ＲＭに貫入させやすくなる。積込機械３０の地山ＲＭへの貫入が終了し、回転ローラー３３による掘削及びフィーダー３１による積み込みが開始されるときには、回転体３６の回転は停止する。
【００８４】
回転体３６と走行装置３４の履帯３４Ｃとの間には、岩石ガード３７が設けられる。本実施形態において、岩石ガード３７は、車体３０Ｂに取り付けられている。岩石ガード３７は、例えば、掘削中に回転ローラー３３から飛来する鉱石ＭＲから走行装置３４を保護したり、積込機械３０の走行時において坑道内に存在する岩石等から走行装置３４を保護したりする。岩石ガード３７によって、走行装置３４の耐久性低下が抑制される。
【００８５】
本実施形態において、車体３０Ｂは、車体３０Ｂの幅方向外側に向かって伸びて、ドローポイントＤＰにつながるクロスカットＣＲの壁面ＣＲＷに押し付けられる固定装置３０Ｆを有する。本実施形態では、固定装置３０Ｆを車体３０Ｂの幅方向両側にそれぞれ１個ずつ、対向するように設けてあるが、固定装置３０Ｆの数及び設置箇所はこれに限定されるものではない。例えば、固定装置３０Ｆは、車体３０Ｂの上方に設けられていてもよい。本実施形態において、固定装置３０Ｆは、例えば、油圧シリンダ３０ＦＣと、油圧シリンダ３０ＦＣのピストンの先端に設けられた押付部材３０ＦＰとを有する。積込機械３０の掘削時及び鉱石ＭＲの搬送時において、固定装置３０Ｆは、積込機械３０をクロスカットＣＲ内に固定する。具体的には、固定装置３０Ｆは、油圧シリンダ３０ＦＣを伸ばして押付部材３０ＦＰを壁面ＣＲＷに押し付けることにより、これらを介してクロスカットＣＲ内に積込機械３０の車体３０Ｂを固定する。このようにすることで、積込機械３０が地山ＲＭを掘削するときに発生する反力は、固定装置３０Ｆを介してクロスカットＣＲが受けることができる。その結果、積込機械３０は、姿勢が安定するので、安定して地山ＲＭを掘削することができる。固定装置３０Ｆと車体３０Ｂとの間に油圧シリンダを設け、固定装置３０ＦをクロスカットＣＲの壁面ＣＲＷに固定した後に、油圧シリンダの駆動力を利用して車体を貫入させてもよい。
【００８６】
車体３０Ｂの幅方向両側又は上方に固定装置３０Ｆを設ける場合、積込機械３０の貫入時には、固定装置３０Ｆによる固定は解除される。本実施形態では、油圧シリンダ３０ＦＣが縮んだ状態となり、押付部材３０ＦＰが壁面ＣＲＷを押さないようになる。積込機械３０の掘削時において、固定装置３０Ｆが動作して、積込機械３０をクロスカットＣＲ内に固定する。掘削中、積込機械３０が地山ＲＭに対してさらに貫入したり、地山ＲＭから遠ざかったりする場合には、固定装置３０Ｆによる固定が解除された後に、走行装置３４が積込機械３０を移動させる。
【００８７】
図１３に示すように、固定装置３０Ｆを車体３０Ｂの後方、すなわち、フィーダー３１の排出側３１Ｅに設け、クロスカットＣＲ内の地面Ｇから突出させた反力受けＴＧと車体３０Ｂとの間に固定装置３０Ｆを介在させて、前述した反力を受けてもよい。掘削時においては、積込機械３０の前後方向の反力が大きいが、このような構造にすることにより、より効果的に掘削時の反力を受けることができる。また、積込機械３０は、固定装置３０Ｆを伸ばすことにより、掘削時における積込機械３０の位置の調整をすることもできる。なお、積込機械３０は、固定装置３０Ｆを備えていなくてもよい。
【００８８】
本実施形態において、積込機械３０は、フィーダー３１に鉱石ＭＲが積み込まれる部分（積込側３１Ｆ）と、フィーダー３１から鉱石ＭＲが排出される部分（排出側３１Ｅ）との間に、鉱石ＭＲの排出と排出の停止とを切り替える切替機構８０が設けられる。切替機構８０は、支持体８１と、蓋８２と、蓋８２を開閉するアクチュエータとしての油圧シリンダ８３とを含む。支持体８１は、図１５に示すように、一端部が車体３０Ｂの幅方向両側、具体的にはフィーダー３１の幅方向両側に取り付けられる２本の脚部８１Ｒと、２本の脚部８１Ｒの他端部でこれらを連結する連結部８１Ｃとを含む、門型の部材である。２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を、鉱石ＭＲが通過する。
【００８９】
蓋８２は、板状の部材であり、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分に設けられる。蓋８２は、支持体８１の連結部８１Ｃ側に存在する所定の軸線Ｚｇ周りを回動する。蓋８２と支持体８１の連結部８１Ｃとの間には、油圧シリンダ８３が設けられる。油圧シリンダ８３が伸縮することにより、蓋８２は、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を開閉する。蓋８２が開くことによって、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を鉱石ＭＲが通過する。蓋８２が閉じることによって、鉱石ＭＲは、２本の脚部８１Ｒと連結部８１Ｃとで囲まれる部分を通過しない。このようにすることで、積込機械３０は、フィーダー３１からの鉱石ＭＲの排出量を調整することができる。
【００９０】
本実施形態において、積込機械３０は、情報収集装置４０を備える。情報収集装置４０は、車体３０Ｂの積込側３１Ｆ、すなわち前方に取り付けられる。より具体的には、情報収集装置４０が情報を収集する部分が、車体３０Ｂの積込側３１Ｆ、すなわち前方を向いて取り付けられる。情報収集装置４０は、３次元の空間データを取得し、出力する装置である。情報収集装置４０は、地山ＲＭの鉱石ＭＲの状態に関する情報としての鉱石情報を取得する。鉱石情報は、地山ＲＭの３次元の空間データである。
【００９１】
情報収集装置４０は、例えばカメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー又は３次元距離センサ等である。情報収集装置４０が情報を収集する部分は、カメラ又はステレオカメラの場合はレンズ、レーザスキャナー及び３次元距離センサの場合は受光部である。本実施形態において、情報収集装置４０としては、ステレオカメラが用いられる。本実施形態において、積込機械３０は、３個の情報収集装置４０を支持機構３２の梁３２Ｊに取り付けている。すなわち、複数の情報収集装置４０は、車体３０Ｂの幅方向において複数箇所に設置される。このようにすることで、積込機械３０は、１つの情報収集装置４０の撮像対象がアーム３２ｂに隠れる場合でも、他の情報収集装置４０によって撮像対象の鉱石情報を得ることができる。
【００９２】
本実施形態において、積込機械３０が備える制御装置は、情報収集装置４０が収集した鉱石情報を用いて積込機械３０の動作を制御する。例えば、前述した制御装置は、情報収集装置４０が取得した鉱石情報に基づいて、フィーダー３１、回転ローラー３３、支持機構３２及び走行装置３４の少なくとも１つを制御する。このようにすることで、積込機械３０は、地山ＲＭ及び鉱石ＭＲの状態に応じて柔軟に動作することができるので、例えば、鉱山Ｍの生産効率が向上する。
【００９３】
本実施形態において、積込機械３０は、車体３０Ｂの排出側３１Ｅ、すなわち後方に情報収集装置４１を備える。より具体的には情報収集装置４１が情報を収集する部分が、車体３０Ｂの排出側３１Ｅ、すなわち後方を向いて取り付けられる。情報収集装置４１は、前述した情報収集装置４０と同様に、３次元の空間データを取得し、出力する装置である。情報収集装置４１は、図４及び図５に示す運搬機械１０のベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態に関する情報としての積荷情報を取得する。積荷情報は、鉱石ＭＲの３次元の空間データである。
【００９４】
情報収集装置４１は、前述した情報収集装置４０と同様に、例えばカメラ、ステレオカメラ、レーザスキャナー又は３次元距離センサ等である。情報収集装置４１が情報を収集する部分は、カメラ又はステレオカメラの場合はレンズ、レーザスキャナー及び３次元距離センサの場合は受光部である。本実施形態において、情報収集装置４１としては、ステレオカメラが用いられる。本実施形態において、積込機械３０は、２個の情報収集装置４１をフィーダー３１の幅方向両側に取り付けている。すなわち、複数の情報収集装置４１は、車体３０Ｂの幅方向において複数箇所に設置される。このようにすることで、積込機械３０は、１つの情報収集装置４１の撮像対象が坑道の影等に隠れる場合でも、他の情報収集装置４１によって撮像対象の鉱石情報を得ることができる。
【００９５】
本実施形態において、積込機械３０が備える制御装置は、情報収集装置４１が収集した積荷情報を用いて積込機械３０及び運搬機械１０の少なくとも一方を制御する。例えば、前述した制御装置は、情報収集装置４１が取得した積荷情報に基づいて、回転ローラー３３、フィーダー３１又は切替機構８０等の動作を制御したり、運搬機械１０が備えるベッセル１１の位置又はベッセル１１の運動を制御したりする。このようにすることで、積込機械３０は、運搬機械１０のベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの状態に応じて、鉱石ＭＲの搬送量を変更したり、ベッセル１１の位置を調整したりすることができるので、例えば、鉱山Ｍの生産効率が向上する。
【００９６】
図１６は、本実施形態に係る積込機械３０が走行するときの姿勢を示す図である。積込機械３０が走行する場合、フィーダー３１地面Ｇに対する角度αは、積込機械３０が鉱石ＭＲを掘削及び搬送する場合（図１３参照）と比較して小さくなる。すなわち、フィーダー３１が備える一対のローラーの回転中心軸を結ぶ直線ＬＣは、地面Ｇに対してより平行に近くなる。このようにすると、積込機械３０の前方、すなわち進行方向側に配置されるフィーダー３１の積込側３１Ｆが地面と離れるので、積込機械３０の走行時にフィーダー３１と地面Ｇとが干渉する可能性を低減できる。
【００９７】
図１６に示すように、積込機械３０が走行する場合、支持機構３２は折り畳まれる。そして、回転ローラー３３は、積込機械３０が鉱石ＭＲを掘削及び搬送する場合（図１３参照）と比較して、よりフィーダー３１に近い位置に移動する。このため、積込機械３０は、重心から車体３０Ｂの前後方向に離れた位置に存在していた回転ローラー３３が、より重心に近い位置に移動することになるので、前後の質量のバランスが向上する。その結果、積込機械３０は、安定して走行することができる。
【００９８】
図１７は、本実施形態に係る積込機械３０が備える制御装置７５を示すブロック図の一例である。積込機械３０が備える制御装置７５は、フィーダー３１、支持機構３２、回転ローラー３３、走行装置３４、回転体３６及び切替機構８０を制御する。制御装置７５は、処理装置７６と記憶装置７７とを備える。処理装置７６には、情報収集装置４０に対応する前方撮像装置４０Ｃ、情報収集装置４１に対応する後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４、ジャイロセンサ４５、速度センサ４６、加速度センサ４７、駆動制御装置４８、通信装置５２及び記憶装置７７等が接続されている。非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４は、積込機械３０の車体３０Ｂの外部に取り付けられる。
【００９９】
前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳのような撮像素子を含み、物体の光学像を取得して、その物体の外形を検出可能である。本実施形態において、前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、ステレオカメラを含み、物体の３次元の外形データを取得可能である。前方撮像装置４０Ｃ及び後方撮像装置４１Ｃは、撮像した結果を処理装置７６に出力する。処理装置７６は、前方撮像装置４０Ｃの検出結果を取得し、これに基づいて前述した鉱石情報を得る。また、処理装置７６は、後方撮像装置４１Ｃの検出結果を取得し、これに基づいて前述した積荷情報を得る。本実施形態において、地山ＲＭの鉱石ＭＲの外形及びベッセル１１に積載された鉱石ＭＲの外形は、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを用いて検出されてもよい。
【０１００】
非接触センサ４２は、積込機械３０の周囲に存在する物体を検出する。非接触センサ４２は、処理装置７６と接続され、検出結果を処理装置７６に出力する。非接触センサ４２は、取得した結果を処理装置７６に出力する。読取装置４３は、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲに設けられたマークの識別情報（固有情報）を検出する。マークは、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲに沿って複数配置されている。読取装置４３は、処理装置７６と接続され、検出結果を処理装置７６に出力する。マークは、バーコード及び２次元コードのような識別子（コード）でもよいし、ＩＣタグ又はＲＦＩＤのような識別子（タグ）でもよい。
【０１０１】
本実施形態において、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲにおいてマークが配置されている位置（絶対位置）に関する情報は、事前に測定された既知な情報である。マークの絶対位置に関する情報は、記憶装置７７に記憶されている。処理装置７６は、積込機械３０に設けられている読取装置４３で検出したマークの検出結果（マークの識別情報）と、記憶装置７７の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲにおける積込機械３０の絶対位置を求めることができる。
【０１０２】
測域センサ４４は、空間の物理的な形状データを取得して出力する。ジャイロセンサ４５は、積込機械３０の方位（方位変化量）を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。速度センサ４６は、積込機械３０の走行速度を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。加速度センサ４７は、積込機械３０の加速度を検出し、検出結果を処理装置７６に出力する。駆動制御装置４８は、例えば、マイクロコンピュータである。駆動制御装置４８は、処理装置７６からの指令に基づき、図１３に示す回転ローラー３３を駆動する電動機３３Ｍ、走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒ、支持機構３２のブーム３２ａを揺動させる電動機４９、アーム３２ｂを揺動させる電動機５０、フィーダー３１を駆動する電動機５１Ｆ、回転体３６を回転させる電動機５１Ｒ、油圧ポンプ８５を駆動する電動機８６の動作を制御する。油圧ポンプ８５は、切替機構８０が備える油圧シリンダ８３、フィーダー３１の姿勢を変更するアクチュエータとしての油圧シリンダ８７及び固定装置３０Ｆの油圧シリンダ３０ＦＣに作動油を供給する装置である。ブーム３２ａ及びアーム３２ｂは、油圧シリンダによって揺動させられてもよい。この場合、ブーム３２ａを揺動させるブームシリンダ及びアーム３２ｂを揺動させるアームシリンダには、油圧ポンプ８５から作動油が供給される。電動機４８Ｌは、図１４に示す一方の履帯３４Ｃを駆動し、電動機４８Ｒは、他方の履帯３４Ｃを駆動する。
【０１０３】
本実施形態において、積込機械３０は、走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒによって走行するが、これに限定されない。例えば、積込機械３０は、油圧ポンプ８５から吐出される作動油によって駆動する油圧モータによって走行してもよい。また、支持機構３２のブーム３２ａ及びアーム３２ｂ、回転ローター３３及び回転体３６並びにフィーダー３１も、油圧ポンプ８５から吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダ又は油圧モータによって駆動されてもよい。
【０１０４】
測域センサ４４は、空間の物理的な形状データを出力可能な走査型の光波距離計を含む。測域センサ４４は、例えば、レーザスキャナー及び３次元距離センサの少なくとも１つを含み、３次元の空間データを取得し、出力することができる。測域センサ４４は、運搬機械１０、ドリフトＤＲ及びクロスカットＣＲの壁面の少なくとも１つを検出する。本実施形態において、測域センサ４４は、運搬機械１０の形状データ、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲの壁面の形状データ及び運搬機械１０が備えるベッセル１１の積荷の形状データの少なくとも１つを取得可能である。また、測域センサ４４は、運搬機械１０との相対位置（相対的な距離及び方位）及びドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲの壁面との相対位置の少なくとも一方を検出可能である。測域センサ４４は、検出した情報を処理装置７６に出力する。
【０１０５】
本実施形態において、ドリフトＤＲ及びクロスカットＣＲの壁面に関する情報が予め求められており、記憶装置７７に記憶されている。すなわち、ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、事前に測定された既知の情報である。ドリフトＤＲの壁面に関する情報は、壁面の複数の部分におけるそれぞれの形状に関する情報及びそれら壁面の部分それぞれの絶対位置に関する情報を含む。記憶装置７７には、壁面の複数の部分の形状と、その形状を有する壁面の部分におけるそれぞれの絶対位置との関係が記憶されている。処理装置７６は、積込機械３０に設けられている測域センサ２０が検出したドリフトＤＲの壁面の検出結果（壁面の形状データ）と、記憶装置７７の記憶情報とに基づいて、ドリフトＤＲにおける積込機械３０の絶対位置及び方位を求めることができる。
【０１０６】
処理装置７６は、読取装置４３及び測域センサ４４の少なくとも一方を用いて導出された積込機械３０の現在位置（絶対位置）に基づいて、坑内ＭＩの決められた経路（目標経路）にしたがって積込機械３０が走行するように、ドリフトＤＲ又はクロスカットＣＲを走行する積込機械３０を制御する。このとき、処理装置７６は、積込機械３０が指定されたドローポイントＤＰに配置されるように、これを制御する。
【０１０７】
処理装置７６は、例えば、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータである。処理装置７６は、前方撮像装置４０Ｃ、後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３等の検出結果に基づいて、駆動制御装置４８を介して走行装置３４が備える電動機４８Ｌ、４８Ｒを制御する。そして、処理装置７６は、所定の走行速度及び加速度で、前述した目標経路にしたがって積込機械３０を走行させる。
【０１０８】
記憶装置７７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブの少なくとも１つを含み、処理装置７６と接続される。記憶装置７７は、処理装置７６が積込機械３０を自律走行させるために必要なコンピュータプログラム及び各種の情報を記憶している。通信装置５２は、処理装置７６と接続され、運搬機械１０に搭載された通信装置及び管理装置３の少なくとも一方との間でデータ通信する。
【０１０９】
本実施形態において、積込機械３０は、無人車両であり、自律走行が可能である。通信装置５２は、管理装置３及び運搬機械１０の少なくとも一方から送信された情報（指令信号を含む）を、アンテナ５３を介して受信可能である。また、通信装置５２は、前方撮像装置４０Ｃ、後方撮像装置４１Ｃ、非接触センサ４２、読取装置４３、測域センサ４４、ジャイロセンサ４５、速度センサ４６及び加速度センサ４７等が検出した情報を管理装置３及び運搬機械１０の少なくとも一方に、アンテナ５３を介して送信可能である。積込機械３０は、自律走行が可能な無人車両に限定されない。例えば、管理装置３が、前方撮像装置４０Ｃが撮像した画像を取得して図６に示す表示装置８に表示し、オペレーターは、表示された画像を視認しながら積込機械３０の掘削、積込及び走行を遠隔操作により制御してもよい。また、管理装置３が、後方撮像装置４１Ｃが撮像した画像を取得して図６に示す表示装置８に表示し、オペレーターは、表示された画像を視認しながら積込機械３０の掘削及び積込並びに運搬機械１０のベッセル１１の動作を遠隔操作により制御してもよい。
【０１１０】
例えば、速度センサ４６及び加速度センサ４７等が検出した情報を取得した管理装置３は、この情報を積込機械３０の稼働情報として、例えば、記憶装置３Ｍに蓄積する。また、前方撮像装置４０Ｃ又は後方撮像装置４１Ｃが撮像した情報を管理装置３が取得した場合、オペレーターは、前方撮像装置４０Ｃ又は後方撮像装置４１Ｃが撮像した積込機械３０の周辺の画像を視認しながら、積込機械３０を操作することもできる。さらに、後方撮像装置４１Ｃが検出したベッセル１１の鉱石ＭＲの状態に関する情報を取得した運搬機械１０は、この情報に基づいて、ベッセル１１への鉱石ＭＲの積載量又はベッセル１１の位置を制御することもできる。本実施形態において、積込機械３０は、電動であるが、内燃機関が動力源であってもよい。次に、図２に示す空間ＳＰに設置されている蓄電器取扱装置ＥＸについて説明する。
【０１１１】
図１８は、本実施形態に係る鉱山の採掘システム１が備える蓄電器取扱装置ＥＸの一例を示す図である。蓄電器取扱装置ＥＸは、空間ＳＰ内に設置されている。本実施形態において、空間ＳＰには、運搬機械１０及び積込機械３０を整備するための整備スペースＭＳが設けられている。蓄電器取扱装置ＥＸは、蓄電器保持装置９０と、この両側に設置された一対のガイド９１ａ、９１ｂと、それぞれのガイド９１ａ、９１ｂに案内される交換用の台車９２ａ、９２ｂとを備える。蓄電器保持装置９０は、交換用の蓄電器１４を複数保持している。蓄電器保持装置９０は、放電された蓄電器１４を充電する充電器としての機能を有している。ガイド９１ａは蓄電器保持装置９０の一方に設けられ、ガイド９１ｂは蓄電器保持装置９０の他方に設けられる。ガイド９１ａは、蓄電器保持装置９０から空間ＳＰの出入口ＳＰＧに向かって延在した２本のレールである。ガイド９１ｂもガイド９１ａと同様である。台車９２ａは、ガイド９１ａに取り付けられて、ガイド９１ａに沿って移動し、台車９２ｂは、ガイド９１ｂに取り付けられて、ガイド９１ｂに沿って移動する。
【０１１２】
蓄電器１４を交換するために空間ＳＰに進入した運搬機械１０は、ガイド９１ａとガイド９１ｂとの間に停車する。このとき、運搬機械１０は、一方の蓄電器１４をガイド９１ａに向けて、他方の蓄電器１４をガイド９１ｂに向けて停車する。台車９２ａ及び台車９２ｂは、充電済みの蓄電池１４を蓄電器保持装置９０から受け取り、運搬機械１０に向かって移動する。台車９２ａ及び台車９２ｂは、運搬機械１０と対向する位置に移動したら、運搬機械１０に搭載されている放電された蓄電器１４を運搬機械１０から自身の上部に移動させる。次に、台車９２ａ及び台車９２ｂは、それぞれに積載されている充電済みの蓄電器１４が運搬機械１０と対向する位置まで移動する。その後、台車９２ａ及び台車９２ｂは、充電済みの蓄電池１４を運搬機械１０に積み込む。台車９２ａ及び台車９２ｂは、蓄電器保持装置９０の位置まで戻り、運搬機械１０から回収した蓄電器１４を蓄電器保持装置９０に移動させる。蓄電器保持装置９０は、この蓄電器を充電する。このようにして、運搬機械１０の蓄電器１４が交換される。
【０１１３】
運搬機械１０が備える蓄電器１４は、着脱可能でなくてもよい。この場合、蓄電器取扱装置ＥＸは、運搬機械１０が備える蓄電器１４を充電するものであってもよい。
【０１１４】
本実施形態において、運搬機械１０は蓄電器１４によって走行する。このため、空間ＳＰ内の蓄電器取扱装置ＥＸは、運搬機械１０に搭載され、放電された蓄電器１４を充電済みの蓄電器１４と交換する。積込機械３０は、前述したように、図３等に示す給電ケーブル５から電力を供給されて回転ローラー３３及びフィーダー３１等が動作する。積込機械３０は、自身が坑内を移動するため、例えば、異なるドローポイントＤＰに移動するために走行するが、この場合、給電ケーブル５から切り離される。このため、積込機械３０は、図１７に示す走行用の電動機４８Ｌ、４８Ｒを駆動するための蓄電器を備えている。この蓄電器は、積込機械３０がドローポイントＤＰで掘削及び鉱石ＭＲを搬送しているときに、給電ケーブル５から供給される電力によって充電される。積込機械３０の蓄電器は、例えば、使用により性能が許容値よりも低下したような場合に、例えば、空間ＳＰ内の整備スペースＭＳで交換される。
【０１１５】
＜運搬機械１０が走行する経路＞
図１９は、本実施形態に係る鉱山の採掘システム１において、運搬機械１０が坑内ＭＩのドリフトＤＲを進行する方向を示す図である。次の説明において、坑内ＭＩに設けられた複数のドリフトＤＲ、複数の外周路ＴＲ、複数のドローポイントＤＰ又は複数のオアパスＯＰを区別する場合には、符号ＤＲ、符号ＴＲ、符号ＤＰ又は符号ＯＰに符号ａ、ｂ等を付す。複数のドリフトＤＲ、複数の外周路ＴＲ、複数のドローポイントＤＰ及び複数のオアパスＯＰを区別しない場合、符号ａ、ｂ等は付さない。
【０１１６】
図１９に示す鉱山の採掘システム１では、坑内に、６本のドリフトＤＲａ、ＤＲｂ、ＤＲｃ、ＤＲｄ、ＤＲｅ、ＤＲｆと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとが形成されている。本実施形態において、ドリフトＤＲと、外周路ＴＲとで周回路ＣＤが形成される。具体的には、複数本のドリフトＤＲと、複数本の外周路ＴＲとが接続されて、１つの周回路ＣＤが形成される。例えば、２本のドリフトＤＲｂ、ＤＲｄと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとで周回路ＣＤａが形成される。また、２本のドリフトＤＲｃ、ＤＲｅと２本の外周路ＴＲａ、ＴＲｂとで周回路ＣＤｂが形成される。このように、本実施形態では、２本のドリフトＤＲと、２本の外周路ＴＲとで、１つの周回路ＣＤが形成される。この場合、１つの周回路ＣＤは、２本のドリフトＤＲと、２本の外周路ＴＲとによって形成されるが、１つの周回路ＣＤが有する２本のドリフトＤＲは、走行可能な方向が互いに異なっている。
【０１１７】
１本のドリフトＤＲには最大１台の積込機械３０が配置されることが好ましい。同一のドリフトに２台以上の積込機械３０が配置されていても、無駄が生じるためである。
【０１１８】
運搬機械１０がドローポイントＤＰで採掘された鉱石ＭＲを積載し、オアパスＯＰで排出する場合、この運搬機械１０が走行する周回路ＣＤは、オアパスＯＰａ及びオアパスＯＰｂの少なくとも一方を含むように形成されることが好ましい。鉱石ＭＲを積載せず、図７及び図８に示す蓄電器１４を交換するため、空間ＳＰに設置された蓄電器取扱装置ＥＸに向かう運搬機械１０が走行する周回路ＣＤは、オアパスＯＰａ及びオアパスＯＰｂを含まなくてもよい。管理装置３は、運搬機械１０毎に、周回路ＣＤを任意に生成することができる。例えば、管理装置３は、運搬機械１０の状態に応じて周回路ＣＤを生成してもよい。一例として、管理装置３は、運搬機械１０が備える蓄電器１４の容量が所定の閾値を下回り、かつ運搬機械１０がベッセル１１に鉱石ＭＲを積載していな場合は、運搬機械１０が蓄電器取扱装置ＥＸで蓄電器１４を交換するものとして、現在位置から空間ＳＰまでの最短の周回路ＣＤを生成することができる。
【０１１９】
ドリフトＤＲを走行する運搬機械１０は、周回路ＣＤを同一方向に走行する。本実施形態では、周回路ＣＤを右回りに走行する。その過程で、運搬機械１０は、ドローポイントＤＰで積込機械３０から鉱石ＭＲを積載される。そして、運搬機械１０は、積載された鉱石ＭＲをオアパスＯＰａ又はオアパスＯＰｂで排出する。例えば、周回路ＣＤａを走行する運搬機械１０は、ドリフトＤＲｂにつながっているドローポイントＤＰｂで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｂ及び外周路ＴＲａを走行し、外周路ＴＲａに隣接して設けられたオアパスＯＰａに鉱石ＭＲを排出する。鉱石ＭＲを排出した運搬機械１０は、ドリフトＤＲｄを走行して、ドリフトＤＲｄにつながっているドローポイントＤＰｄで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｄ及び外周路ＴＲｂを走行し、外周路ＴＲｂに隣接して設けられたオアパスＯＰｂに鉱石ＭＲを排出する。
【０１２０】
周回路ＣＤｂを走行する運搬機械１０は、ドリフトＤＲｃにつながっているドローポイントＤＰｃで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｃ及び外周路ＴＲａを走行し、外周路ＴＲａに隣接して設けられたオアパスＯＰａに鉱石ＭＲを排出する。鉱石ＭＲを排出した運搬機械１０は、ドリフトＤＲｅを走行して、ドリフトＤＲｅにつながっているドローポイントＤＰｅで、積込機械３０から鉱石ＭＲの積載を受ける。その後、運搬機械１０は、ドリフトＤＲｅ及び外周路ＴＲｂを走行し、外周路ＴＲｂに隣接して設けられたオアパスＯＰｂに鉱石ＭＲを排出する。
【０１２１】
このように、運搬機械１０が周回路ＣＤを一方向に走行することにより、ドローポイントＤＰからオアパスＯＰの間を往復する場合と比較して、運搬機械１０のすれ違いを最小限に抑制できる。また、周回路ＣＤがオアパスＯＰａとオアパスＯＰｂとの両方を含むようにすると、運搬機械１０が周回路ＣＤを１周する間に鉱石ＭＲの積込と排出とを２回行うことができるので、鉱石ＭＲの搬送量を大きくすることができる。その結果、鉱山の採掘システム１は、サイクルタイムを改善し、鉱山の生産性を向上させることができる。また、運搬機械１０が周回路ＣＤを一方向に走行することにより、運搬機械１０のすれ違いを抑制できるので、すれ違いに要する箇所を少なくすることができ、また、すれ違いが不要であればすれ違いに要する箇所を設けなくてもよい。その結果、坑道の幅を無闇に大きくする必要がなくなるので、坑道を掘削する手間、時間及び費用を抑制できる。
【０１２２】
本実施形態において、それぞれのドリフトＤＲにおいて、運搬機械１０等が走行する方向は、ドリフトＤＲ毎に一方の方向（一方通行）に決められている。すなわち、それぞれのドリフトＤＲは、一方向のみ走行可能である。運搬機械１０等が周回路ＣＤを右回りに走行する場合、例えば、周回路ＣＤａに含まれるドリフトＤＲｂの走行方向は、オアパスＯＰｂからオアパスＯＰａに向かう方向である。この場合、運搬機械１０は、オアパスＯＰａからオアパスＯＰｂに向かうようにドリフトＤＲｂを走行することはできない。
【０１２３】
運搬機械１０等が周回路ＣＤを一方向に走行する場合、管理装置３は、それぞれのドリフトＤＲにおいて、運搬機械１０が他の運搬機械又は積込機械３０とすれ違わないように、周回路ＣＤを生成する。例えば、管理装置３は、周回路ＣＤを生成する場合、既に生成されている周回路ＣＤに含まれる結果、走行する方向が一方向に定められているドリフトＤＲを逆走するような周回路ＣＤは生成することができない。管理装置３は、既に生成されている周回路ＣＤに含まれるドリフトＤＲを用いて、新たな周回路ＣＤを生成する場合、新たな周回路ＣＤの走行方向が、既に生成されている周回路ＣＤに含まれるドリフトＤＲの走行方向と一致するようにする。このようにすることで、周回路ＣＤでの運搬機械１０のすれ違いが低減又は回避される。
【０１２４】
鉱山の採掘システム１において、オアパスＯＰａが設けられている外周路ＴＲａには６本のドリフトＤＲが接続されており、オアパスＯＰｂが設けられている外周路ＴＲｂにも６本のドリフトＤＲが接続されている。外周路ＴＲａが延びる方向において、オアパスＯＰａを基準としていずれの方向においても同数（本実施形態では３本）のドリフトＤＲが外周路ＴＲａに接続されている。同様に、外周路ＴＲｂが延びる方向において、オアパスＯＰｂを基準としていずれの方向においても同数（本実施形態では３本）のドリフトＤＲが外周路ＴＲｂに接続されている。このようなドリフトＤＲ及び外周路ＴＲを有する鉱山の採掘システム１において、オアパスＯＰａとオアパスＯＰｂとの両方を含むようにする周回路ＣＤは、次の９パターンがある。
（１）パターン１：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ
（２）パターン２：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ
（３）パターン３：ドリフトＤＲａ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ
（４）パターン４：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ
（５）パターン５：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ
（６）パターン６：ドリフトＤＲｂ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ
（７）パターン７：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｆ、外周路ＴＲｂ
（８）パターン８：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｅ、外周路ＴＲｂ
（９）パターン９：ドリフトＤＲｃ、外周路ＴＲａ、ドリフトＤＲｄ、外周路ＴＲｂ
【０１２５】
鉱山の採掘システム１において、運搬機械１０が、これらの周回路ＣＤをいずれも一方向（例えば右回り）に走行することにより、運搬機械１０のすれ違いを最小限に抑制でき、かつ運搬機械１０が周回路ＣＤを１周する間に鉱石ＭＲの積込と排出とを２回行うことができるようになる。本実施形態において、それぞれの外周路ＴＲに設けられるオアパスＯＰの位置及び数は限定されるものではない。一対の外周路ＴＲに複数のドリフトＤＲが接続され、かつそれぞれの外周路ＴＲに１個ずつオアパスＯＰが設けられている場合、オアパスＯＰを基準として外周路ＴＲが延びる方向にそれぞれ同数のドリフトＤＲが接続されるようにすると、周回路ＣＤのパターンを多くできるので好ましい。
【０１２６】
以上、本実施形態において、鉱山の採掘システム１は、積込機械３０と運搬機械１０との機能を分離している。このため、積込機械３０は、掘削及び搬送に特化でき、運搬機械１０は鉱石ＭＲの運搬に特化できるので、それぞれの能力を最大限発揮させることができる。結果として、鉱山の採掘システム１は、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。
【０１２７】
鉱山の採掘システム１は、積込機械３０及び運搬機械１０を移動可能としているので、掘削現場の状況変化に容易に対応することができる。例えば、ドローポイントＤＰにアーチングと呼ばれる鉱石ＭＲの詰まりが発生したり、積込機械３０のフィーダー３１が搬送できない大塊の鉱石ＭＲがドローポイントＤＰに現れたりした場合、積込機械３０は別のドローポイントＤＰに移動して、鉱石ＭＲの採掘を継続することができる。このため、鉱山の採掘システム１は、鉱石ＭＲが採掘できない時間を最小限に抑えることができるので、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。なお、アーチング又は大塊が発生したドローポイントＤＰは、岩石の破砕機能を有した積込機械が配車され、この積込機械によって、アーチング又は大塊が破砕される。
【０１２８】
積込機械３０は、回転ローラー３３及びフィーダー３１を備えているので、連続して鉱石ＭＲを掘削して、運搬機械１０に積載することができる。このため、積込機械３０は、掘削した鉱石ＭＲを迅速に運搬機械１０に積載することができるので、積載に要する時間を短縮して、鉱山の生産性を向上させることができる。
【０１２９】
ドローポイントＤＰに設置した積込機械を用いて鉱石ＭＲを採掘する手法があるが、この手法は、ドローポイントＤＰに積込機械を固定するため、積込機械の移動が制限される。このため、ドローポイントＤＰにアーチングが発生したり、鉱石ＭＲの大塊がドローポイントＤＰに現れたりした場合には、岩石の破砕機能を有した積込機械がドローポイントＤＰに接近することが困難である。また、大塊を破砕するための発破により、積込機械がダメージを受ける可能性もある。鉱山の採掘システム１は、前述したように、積込機械３０が自走できるので、アーチング等が発生したドローポイントＤＰとは別のドローポイントＤＰに移動して、鉱石ＭＲの採掘を継続することができる。結果として、鉱山の採掘システム１は、鉱石ＭＲが採掘できない時間を最小限に抑えることができるので、鉱山Ｍの生産性を向上させることができる。
【０１３０】
前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  鉱山の採掘システム（鉱山の運行管理システム）
３  管理装置
３Ｃ  処理装置
３Ｍ  記憶装置
５  給電ケーブル
１０  運搬機械
１０Ｂ  車体
１１  ベッセル
１２Ａ、１２Ｂ  車輪
１４  蓄電器
２４  駆動制御装置
３０  積込機械
３０Ｂ  車体
３１  フィーダー
３２  支持機構
３３  回転ローラー
３４  走行装置
３５  貫入部材
３６  回転体
４０、４１  情報収集装置
４８  駆動制御装置
７０、７５  制御装置
７１、７６  処理装置
７２、７７  記憶装置
８０  切替機構
９０  蓄電器保持装置
ＣＲ  クロスカット（第２坑道）
ＣＤ、ＣＤａ、ＣＤｂ  周回路
ＤＲ、ＤＲａ、ＤＲｂ、ＤＲｃ、ＤＲｄ、ＤＲｅ、ＤＲｆ  ドリフト（第１坑道）
ＤＰ、ＤＰａ、ＤＰｂ、ＤＰｃ、ＤＰｅ  ドローポイント（採掘場所）
ＯＰ、ＯＰａ、ＯＰｂ  オアパス（排土場所）
ＲＭ  地山
ＴＲ、ＴＲａ、ＴＲｂ  外周路（第３坑道）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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