(57)【要約】 【課題】振動速度と装薬量との関係を各段ごとに高い精度で予測することで十分な振動抑制対策を講じる。【解決手段】本発明に係る制御発破システム１は、制御発破時の振動速度を段ごとに計測する振動計２と、該振動計の計測結果を用いて次の制御発破の装薬量を段ごとに算出する演算処理装置３とから構成してあり、該演算処理装置は、制御発破に用いる段あたりの装薬量とその装薬量で制御発破を行ったときの振動の速度とを振動係数を用いて互いに関連付ける予測部４と、予め設定された段あたりの使用装薬量とその使用装薬量で制御発破を行ったときの計測速度とを用いて振動係数を算出する振動係数算出部５と、算出された振動係数を用いて予め定められた目標速度に対応した限界装薬量を算出する限界装薬量算出部６と、該限界装薬量に対する上述した使用装薬量の超過量と余裕量とを用いて次の制御発破に用いる使用装薬量を評価する装薬量評価部７とを備える。【選択図】  図１
2013148302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ段からなる制御発破を行う際に段あたりの装薬量をＷi(i=1,2,3・・・N)、前記制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点における段ごとの振動の速度をＶi(i=1,2,3・・・N)、段ごとの振動係数をＫi(i=1,2,3・・・N)としたとき、前記装薬量Ｗi、前記速度Ｖi及び前記振動係数Ｋiのうち、いずれか二つを、次の予測式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ，ｎ；定数
に適用することで他の一つを予測する制御発破方法であって、
予め設定された段あたりの使用装薬量Ｗ′iで行われる制御発破時の振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′iとして前記地点で計測し、
前記使用装薬量Ｗ′iと前記計測速度Ｖ′iとを、前記予測式における前記装薬量Ｗiと前記速度Ｖiにそれぞれ代入することにより、前記振動係数Ｋiを算出し、
予め定められた目標速度Ｖ0を前記予測式に適用することにより、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの装薬量を段ごとの限界装薬量Ｗ"iとして算出し、
前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
とするとともに、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
としたとき、前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2以下である場合には、該超過量の総和ＷＴ1を、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段において速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように該段に振り分けるとともに、該振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とし、
前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2を上回る場合には、次の制御発破に用いる使用装薬量を再設定し、
前記計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、前記使用装薬量Ｗ′iを次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とすることを特徴とする制御発破方法。
【請求項２】
ｊ段において前記使用装薬量Ｗ′jが前記限界装薬量Ｗ"jを上回っているとき、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在する場合には、それらのうちの最初の段となるｋ段（ｊ＜ｋ≦Ｎ）に前記ｊ段における超過量、すなわち、
ΔＷ＝Ｗ′j−Ｗ"j      （４）
を振り分け、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在しない場合には、１段若しくは２段又はそれ以降のｓ段（1,2≦ｓ＜ｊ）に前記ｊ段における超過量を振り分ける請求項１記載の制御発破方法。
【請求項３】
Ｎ段からなる制御発破を行う際に段あたりの装薬量をＷi(i=1,2,3・・・N)、前記制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点における振動の段ごとの速度をＶi(i=1,2,3・・・N)、段ごとの振動係数をＫi(i=1,2,3・・・N)としたとき、前記装薬量Ｗi、前記速度Ｖi及び前記振動係数Ｋiのうち、いずれか二つを、次の予測式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ，ｎ；定数
に適用することで他の一つを予測する予測部を備えた制御発破システムであって、
予め設定された段あたりの使用装薬量Ｗ′iで制御発破を行ったときの振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′iとして前記地点で計測する振動計と、
前記使用装薬量Ｗ′iと前記計測速度Ｖ′iとを、前記予測式における前記装薬量Ｗiと前記速度Ｖiにそれぞれ代入することにより、前記振動係数Ｋiを算出する振動係数算出部と、
予め定められた目標速度Ｖ0を前記予測式に適用することにより、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの装薬量を段ごとの限界装薬量Ｗ"iとして算出する限界装薬量算出部と、
次の制御発破に用いる使用装薬量を評価する装薬量評価部とを備え、
該装薬量評価部は、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
とするとともに、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
としたとき、前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2以下である場合には、該超過量の総和ＷＴ1を、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段において速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように該段に振り分けるとともに、該振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とし、
前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2を上回る場合には、次の制御発破に用いる使用装薬量を再設定し、
前記計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、前記使用装薬量Ｗ′iを次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とするようになっていることを特徴とする制御発破システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として山岳トンネルの発破掘削に適用される制御発破方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルを施工するにあたっては、地山条件等を勘案しながら、発破掘削、機械掘削といった掘削方式を適宜選定するとともに、発破掘削の場合には、近隣に存在する住宅等の保安物件に悪影響が出ないよう、適切な振動対策を講じなければならない。
【０００３】
振動を低減する対策としては、ＭＳ段発電気雷管やＤＳ段発電気雷管といった段発電気雷管を用いて、一回あたりの放出エネルギーを低減しつつ起爆時刻をずらしながら次々に爆発させる制御発破が有効である。
【０００４】
振動は、変位(cm)、速度(cm/s)、加速度(cm/s2)といった値が物理量となるが、地盤や建物の被害との関係では速度が代表的な指標となり、振動規制法においても、速度から求めた振動レベルが振動規制の対象となっている。
【０００５】
そのため、発破による振動を低減するにあたっては、一例として、次の予測式、
Ｖ＝Ｋ・Ｗm・Ｄn 
Ｖ；速度(cm/s)
Ｋ；振動係数
Ｗ；段あたりの装薬量(kg)
Ｄ；発破箇所からの距離(m)
ｍ；0.5〜1.0
ｎ；-2前後
によって制御発破時の速度Ｖを推定するとともに、次式、
ＶＬ＝20・logＶ＋81〜84                    
ＶＬ；振動レベル
から振動レベルＶＬを推定できることを用いて、規制値を上回らない振動レベルから装薬量を逆算し、該装薬量で制御発破を行うという振動低減対策が講じられている。なお、発破の分野においては、上述したＶを一般に「変位速度」と呼んでいるが（非特許文献１）、本明細書では、振動に関する一般的な用語として速度と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９０５７３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「あんな発破 こんな発破」、日本火薬工業会、平成１４年３月２８日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、振動係数Ｋについては、ｍ，ｎに応じていくつか提案がなされているものの、トンネル発破の場合には、いずれも芯抜き時と払い時の２ケースが提案されているのみであって（非特許文献１）、振動予測には精度面でおのずと限度があるという問題を生じていた。
【０００９】
ちなみに、発破工事を行う前に発破試験による振動計測を行うことで、速度Ｖと振動係数Ｋとの関係を予め求めておき、発破工事の際には、設定された目標速度（管理値）に対応する振動係数Ｋを上述の関係から求めた上、これらを上述の予測式に当てはめることで、装薬量Ｗを逆算する方法が提案されている（特許文献１）。
【００１０】
かかる方法によれば、目標速度が厳しい場合にはより小さな振動係数Ｋを用い、目標速度が緩和できる場合には大きめの振動係数Ｋを用いるといった振動係数Ｋの使い分けができるが、各段に適した振動係数Ｋが定まるわけではないため、振動速度と装薬量との関係を各段について予測するにはやはり限度があり、結果として十分な振動抑制対策を講じることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、振動速度と装薬量との関係を各段ごとに高い精度で予測することで十分な振動抑制対策を講じることが可能な制御発破方法及びシステムを提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御発破方法は請求項１に記載したように、Ｎ段からなる制御発破を行う際に段あたりの装薬量をＷi(i=1,2,3・・・N)、前記制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点における段ごとの振動の速度をＶi(i=1,2,3・・・N)、段ごとの振動係数をＫi(i=1,2,3・・・N)としたとき、前記装薬量Ｗi、前記速度Ｖi及び前記振動係数Ｋiのうち、いずれか二つを、次の予測式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ，ｎ；定数
に適用することで他の一つを予測する制御発破方法であって、
予め設定された段あたりの使用装薬量Ｗ′iで行われる制御発破時の振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′iとして前記地点で計測し、
前記使用装薬量Ｗ′iと前記計測速度Ｖ′iとを、前記予測式における前記装薬量Ｗiと前記速度Ｖiにそれぞれ代入することにより、前記振動係数Ｋiを算出し、
予め定められた目標速度Ｖ0を前記予測式に適用することにより、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの装薬量を段ごとの限界装薬量Ｗ"iとして算出し、
前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
とするとともに、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
としたとき、前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2以下である場合には、該超過量の総和ＷＴ1を、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段において速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように該段に振り分けるとともに、該振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とし、
前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2を上回る場合には、次の制御発破に用いる使用装薬量を再設定し、
前記計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、前記使用装薬量Ｗ′iを次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る制御発破方法は、ｊ段において前記使用装薬量Ｗ′jが前記限界装薬量Ｗ"jを上回っているとき、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在する場合には、それらのうちの最初の段となるｋ段（ｊ＜ｋ≦Ｎ）に前記ｊ段における超過量、すなわち、
ΔＷ＝Ｗ′j−Ｗ"j      （４）
を振り分け、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在しない場合には、１段若しくは２段又はそれ以降のｓ段（1,2≦ｓ＜ｊ）に前記ｊ段における超過量を振り分けるものである。
【００１４】
また、本発明に係る制御発破システムは請求項３に記載したように、Ｎ段からなる制御発破を行う際に段あたりの装薬量をＷi(i=1,2,3・・・N)、前記制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点における振動の段ごとの速度をＶi(i=1,2,3・・・N)、段ごとの振動係数をＫi(i=1,2,3・・・N)としたとき、前記装薬量Ｗi、前記速度Ｖi及び前記振動係数Ｋiのうち、いずれか二つを、次の予測式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ，ｎ；定数
に適用することで他の一つを予測する予測部を備えた制御発破システムであって、
予め設定された段あたりの使用装薬量Ｗ′iで制御発破を行ったときの振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′iとして前記地点で計測する振動計と、
前記使用装薬量Ｗ′iと前記計測速度Ｖ′iとを、前記予測式における前記装薬量Ｗiと前記速度Ｖiにそれぞれ代入することにより、前記振動係数Ｋiを算出する振動係数算出部と、
予め定められた目標速度Ｖ0を前記予測式に適用することにより、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの装薬量を段ごとの限界装薬量Ｗ"iとして算出する限界装薬量算出部と、
次の制御発破に用いる使用装薬量を評価する装薬量評価部とを備え、
該装薬量評価部は、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
とするとともに、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における前記限界装薬量Ｗ"iに対する前記使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
としたとき、前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2以下である場合には、該超過量の総和ＷＴ1を、前記計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段において速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように該段に振り分けるとともに、該振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とし、
前記超過量の総和ＷＴ1が前記余裕量の総和ＷＴ2を上回る場合には、次の制御発破に用いる使用装薬量を再設定し、
前記計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、前記使用装薬量Ｗ′iを次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とするようになっているものである。
【００１５】
本発明に係る制御発破方法及びシステムは、Ｎ段からなる制御発破に適用されるものであって、制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点に振動計を設置し、該振動計で制御発破時の振動の速度を段ごとに計測するとともに、拡張された予測式を用いて演算処理を行うことにより、制御発破に起因する振動の速度が目標速度に一致するように段あたりの装薬量を算出して限界装薬量とし、該限界装薬量と実際の使用装薬量との過不足を調整した上、これを次の制御発破に用いる段あたりの使用装薬量とする。
【００１６】
すなわち、本発明に係る制御発破方法及びシステムにおいては、まず、所定切羽への制御発破に用いる段あたりの使用装薬量をＷ′iとして予め設定する。
【００１７】
次に、使用装薬量Ｗ′iで行われる制御発破時の振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′iとして振動計で計測する。
【００１８】
次に、使用装薬量Ｗ′iと計測速度Ｖ′iとを、装薬量Ｗiおよび速度Ｖiとしてそれぞれ、次式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ，ｎ；定数
に代入することで、段ごとの振動係数Ｋiを算出する。ここで、（１）式は、段ごとの振動予測に適用できるように従来の振動予測式を拡張したものである。
【００１９】
次に、振動規制法等による規制値を考慮しながら、監視すべき目標値として目標速度Ｖ0を予め設定し、該目標速度Ｖ0を（１）式の速度Ｖiに代入することによって、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの段ごとの限界装薬量Ｗ"iを算出する。
【００２０】
このような算出を行えば、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0よりも大きい段では、使用装薬量Ｗ′iが限界装薬量Ｗ"iをどの程度上回っているのかを超過量として把握し、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下の段では、使用装薬量Ｗ′iが限界装薬量Ｗ"iをどの程度下回っているのかを余裕量として把握することができる。
【００２１】
そして、これらの把握に基づき、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0よりも大きい段における超過量を、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下の段にその余裕量に応じて振り分けるとともに、振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とすれば、次の制御発破において生じるであろう振動による速度を各段ごとで目標速度Ｖ0以下に概ね抑制することが可能となり、かくして振動抑制対策がより合理的なものとなる。
【００２２】
加えて、トンネル掘削においてはその進行に伴って地盤条件が変化するが、本発明においては、変化する地盤条件に追随する形で装薬量が見直され、次の発破に用いる使用装薬量に反映されるため、上述の振動抑制対策をトンネル全体にわたって確実に維持することが可能となる。
【００２３】
振分けは、装薬量が上乗せされる段において上乗せ後に速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように行う必要があり、それが可能となる前提としてさらに、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における超過量の総和ＷＴ1が、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における余裕量の総和ＷＴ2以下であることが必要となる。
【００２４】
すなわち、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2以下であるときは、超過量の振分けによる振動抑制が可能であるため、該超過量を適宜振り分け、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2を上回るときは、超過量の振分けによる振動抑制対策は不可能と判断できるので、次の制御発破に用いる使用装薬量をあらたな観点で別途再設定する。
【００２５】
一方、計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、あらたな振動抑制対策を施す必要がないと判断できるため、使用装薬量Ｗ′iをそのまま次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とすればよい。
【００２６】
（１）式におけるｍ，ｎの具体的数値は、従来の予測式に準じて適宜選択することが可能であり、例えばｍを０．５〜１．０、ｎを−２前後とすることができる。
【００２７】
Ｎ段からなる制御発破においては、１段が芯抜き、２段以降が払いとなる場合が一般的であるが、本発明において芯抜きを含めた全段を適用対象とするか、それとも２段以降の払いのみを適用対象とするかは任意である。
【００２８】
振動計は、制御発破に伴う振動の速度を計測できる限り、どこに設置するかは任意であって、例えば制御発破を行っているトンネル内に設置したり、並行する既設のトンネルに配置したりすることが可能である。
【００２９】
計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段で生じた超過量をどの段にどのような手順で振り分けるかは任意であり、例えば余裕量が大きい段から優先的に振り分ける構成が可能であるが、ｊ段において前記使用装薬量Ｗ′jが前記限界装薬量Ｗ"jを上回っているとき、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在する場合には、それらのうちの最初の段となるｋ段（ｊ＜ｋ≦Ｎ）に前記ｊ段における超過量、すなわち、
ΔＷ＝Ｗ′j−Ｗ"j      （４）
を振り分け、前記使用装薬量Ｗ′iが前記限界装薬量Ｗ"iに達していない段が前記ｊ段以降の段に存在しない場合には、１段若しくは２段又はそれ以降のｓ段（1,2≦ｓ＜ｊ）に前記ｊ段における超過量を振り分ける構成としたならば、発破パターンを大きく変更することなく、かつ確実に超過量を振り分けて振動を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態に係る制御発破システムを示したブロック図。
【図２】本実施形態に係る制御発破方法の実施手順を示したフローチャート。
【図３】引き続き本実施形態に係る制御発破方法の実施手順を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る制御発破方法及びシステムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本実施形態に係る制御発破システムを示したブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る制御発破システム１は、Ｎ段からなる制御発破を行ったときに該制御発破に起因する振動の速度を段ごとに計測する振動計２と、該振動計の計測結果を用いて次の制御発破に用いる段あたりの装薬量を算出する演算処理装置３とから構成してある。
【００３３】
振動計２は、例えば３方向振動速度計を採用すればよい。
【００３４】
演算処理装置３は、現場事務所等に設置されたパソコンを用いて構成してあるとともに、上述した振動計２による計測結果を無線を介して受信し該計測結果を演算処理できるようになっている。
【００３５】
ここで、演算処理装置３には、制御発破に用いる段あたりの装薬量とその装薬量で制御発破を行ったときの振動の速度とを振動係数を用いて互いに関連付ける予測部４と、予め設定された段あたりの使用装薬量とその使用装薬量で制御発破を行ったときの振動の計測速度とを用いて上述の振動係数を算出する振動係数算出部５と、算出された振動係数を用いて予め定められた目標速度に対応した限界装薬量を算出する限界装薬量算出部６と、算出された限界装薬量に対する上述した使用装薬量の過不足、すなわち超過量と余裕量とを用いて次の制御発破に用いる使用装薬量を評価する装薬量評価部７とを備える。
【００３６】
予測部４、振動係数算出部５、限界装薬量算出部６及び装薬量評価部７は、上述したパソコンを構成するＣＰＵ、ハードディスク、メモリーといったハードウェアとその上で動作するソフトウェアとで構成すればよい。
【００３７】
予測部４は、段あたりの装薬量をＷi(i=1,2,3・・・N)、制御発破を行う位置から距離Ｄだけ離間した地点における振動の段ごとの速度をＶi(i=1,2,3・・・N)、段ごとの振動係数をＫi(i=1,2,3・・・N)としたとき、装薬量Ｗi、速度Ｖi及び振動係数Ｋiのうち、いずれか二つを、次の予測式、
Ｖi＝Ｋi・Ｗim・Ｄn          （１）
ｍ；0.5〜1.0
ｎ；-2前後
に適用することで他の一つを予測するようになっている。
【００３８】
振動係数算出部５は、予め定められた段あたりの使用装薬量Ｗ′iとその使用装薬量で制御発破を行ったときの段ごとの計測速度Ｖ′iとを（１）式の装薬量Ｗiと速度Ｖiにそれぞれ代入することにより、同式の振動係数Ｋiを算出できるようになっている。
【００３９】
限界装薬量算出部６は、予め定められた目標速度Ｖ0を（１）式に適用することにより、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの装薬量を段ごとの限界装薬量Ｗ"iとして算出できるようになっている。
【００４０】
装薬量評価部７は、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における限界装薬量Ｗ"iに対する使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
とし、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における限界装薬量Ｗ"iに対する使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
としたとき、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2以下である場合には、該超過量の総和ＷＴ1を、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段において速度Ｖiが目標速度Ｖ0以下となるように該段に振り分けるとともに、該振分け後の装薬量を次の制御発破に用いる使用装薬量とするようになっている。
【００４１】
また、装薬量評価部７は、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2を上回る場合には、キーボード等の入力装置（図示せず）を介して次の制御発破に用いる使用装薬量を再設定し、計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には、使用装薬量Ｗ′iを次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とするようになっている。
【００４２】
本実施形態に係る制御発破システム１を用いてＮ段からなる制御発破を行うには、図２に示したフローチャートに示すようにまず、所定切羽への制御発破に用いる段あたりの使用装薬量をＷ′i(kg)として設定する（ステップ１０１）。
【００４３】
制御発破は、例えばＭＳ段発電気雷管やＤＳ段発電気雷管を用いて起爆時刻をずらす構成とすることが可能である。
【００４４】
次に、上述した使用装薬量Ｗ′i(kg)で行われる制御発破時の振動の速度を段ごとの計測速度Ｖ′i(cm/s)として振動計２で計測する（ステップ１０２）。
【００４５】
振動計２は、制御発破によって掘削を行うトンネルの既掘削箇所や掘削中のトンネルの側方に位置する既設トンネルに設置することが可能である。
【００４６】
次に、使用装薬量Ｗ′iと計測速度Ｖ′iとを、（１）式の装薬量Ｗiと速度Ｖiにそれぞれ代入することで、段ごとの振動係数Ｋiを算出する（ステップ１０３）。
【００４７】
次に、監視すべき目標値として目標速度Ｖ0を予め設定し、該目標速度Ｖ0を（１）式の速度Ｖiに代入することによって、速度Ｖiが目標速度Ｖ0に一致するときの段ごとの限界装薬量Ｗ"iを算出する（ステップ１０４）。
【００４８】
目標速度Ｖ0は、振動規制法等による規制値を考慮しながら、制御発破を行う地点から振動計２の設置箇所までの距離Ｄに応じて適宜設定すればよいが、本実施形態では目標速度Ｖ0を３ｃｍ／ｓとする。
【００４９】
次に、算出された限界装薬量Ｗ"i及び使用装薬量Ｗ′iを用いて、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段における限界装薬量Ｗ"iに対する使用装薬量Ｗ′iの超過量の総和ＷＴ1を、次式、
ＷＴ1＝Σ(Ｗ′i−Ｗ"i)      （２）
で算出するとともに、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下である段における限界装薬量Ｗ"iに対する使用装薬量Ｗ′iの余裕量の総和ＷＴ2を、次式、
ＷＴ2＝Σ(Ｗ"i−Ｗ′i)      （３）
で算出する（ステップ１０５）。
【００５０】
次に、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2を上回るときは（ステップ１０６，ＮＯ）、超過量の振分けによる振動抑制対策が不可能と判断できるので、次の制御発破に用いる使用装薬量をあらたな観点で別途再設定する（ステップ１０７）。
【００５１】
一方、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2以下であって（ステップ１０６、ＹＥＳ）かつ計測速度Ｖ′iがすべての段において目標速度Ｖ0以下となる場合には（ステップ１０８，ＮＯ）、あらたな振動抑制対策を施す必要がないと判断できるため、使用装薬量Ｗ′iをそのまま次の制御発破におけるあらたな使用装薬量とする（ステップ１０９）。
【００５２】
次に、超過量の総和ＷＴ1が余裕量の総和ＷＴ2以下であって（ステップ１０６、ＹＥＳ）かつ計測速度Ｖ′iがいずれかの段において目標速度Ｖ0を上回っている場合には（ステップ１０８，ＹＥＳ）、超過量の振分けによる振動抑制が可能であるため、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回る段で生じている超過量を以下の手順に従って他の段に振り分ける。なお、説明の便宜上、本実施形態では、払いのための２段以降を使用装薬量の評価対象とし、芯抜きのための１段は評価対象外とする。
【００５３】
すなわち、算出された限界装薬量Ｗ"iと使用装薬量Ｗ′iとを各段（ｉ＝2,3・・・N）で比較し、それらのうち、ｊ段において使用装薬量Ｗ′jが限界装薬量Ｗ"jを上回っているとき、使用装薬量Ｗ′iが限界装薬量Ｗ"iに達していない段、いわば余裕量を有する段がｊ段以降の段に存在する場合には（ステップ１１０，ＹＥＳ）、それらのうちの最初の段となるｋ段（ｊ＜ｋ≦Ｎ）にｊ段における超過量、すなわち、
ΔＷ＝Ｗ′j−Ｗ"j      （４）
を振り分ける（ステップ１１１）。
【００５４】
一方、余裕量を有する段がｊ段以降の段に存在しない場合には（ステップ１１０，ＮＯ）、２段及びそれ以降のｓ段（2≦ｓ＜ｊ）にｊ段における超過量を振り分ける（ステップ１１２）。
【００５５】
表１は、Ｎ＝５としたときの振分け例である。
【表１】
2013148302.tif 000003
【００５６】
同表の例では、（１）式における距離Ｄを２０ｍ、ｍを０．７５、ｎを−２としてあり、２段を例に説明すると、使用装薬量Ｗ′2が４．８ｋｇ、計測速度Ｖ′2が３．５ｃｍ／ｓであるので、これらを（１）式に代入することで、振動係数Ｋ2が４３２となり、また、目標速度Ｖ0を３ｃｍ／ｓとしたので、限界装薬量Ｗ"2は３．９ｋｇとなる。
【００５７】
ここで、２段及び５段においては、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0を上回っており、使用装薬量Ｗ′iは、限界装薬量Ｗ"iに対して超過となっているのに対し、３段及び４段においては、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下となっており、使用装薬量Ｗ′iは、限界装薬量Ｗ"iに対して余裕がある状態となっている。また、超過量の総和ＷＴ1が１．１ｋｇであるのに対し、余裕量の総和ＷＴ2は２．５ｋｇであるので、超過量の振分けが可能な状態となっている。
【００５８】
したがって、２段及び５段における各超過量を３段以降及び４段以降にそれぞれ振り分ける。具体的には、まず２段における超過量ΔＷが（４）式より０．９ｋｇとなるので、これを、該段以降で余裕量が生じている最初の段として３段が存在するため、まず３段に振り分ける。
【００５９】
次に、３段では当初の余裕量が０．２ｋｇであったものの、２段からの振分け量０．９ｋｇが上乗せされるため、結果的に０．７ｋｇの超過となるため、これを、該段以降で余裕量が生じている最初の段、すなわち４段に超過量の０．７ｋｇを振り分ける。
【００６０】
ここで、４段では、２．３ｋｇの余裕があるため、０．７ｋｇの超過量を吸収することが可能である。
【００６１】
次に、５段において０．２ｋｇの超過となっているため、これを振り分ける必要があるが、該段以降で余裕量が生じている最初の段が存在しないため、最初の２段に戻る。そして、該段以降で余裕量が生じている最初の段として４段が存在するため、該４段に超過量の０．２ｋｇを振り分ける。
【００６２】
ここで、４段では、１．６ｋｇの余裕があるため、０．２ｋｇの超過量を吸収することが可能である。
【００６３】
表１の例ではこの時点で振分けが完了するとともに、次の制御発破に用いる使用装薬量が同表の最右欄のように確定するが、一般的には、限界装薬量Ｗ"iに対する使用装薬量Ｗ′iの超過がすべての段で解消されるまで、ステップ１１０〜１１２を繰り返し行う。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る制御発破システム１及びそれを用いた制御発破方法によれば、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0よりも大きい段では、使用装薬量Ｗ′iが限界装薬量Ｗ"iをどの程度上回っているのかを超過量として把握し、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下の段では、使用装薬量Ｗ′iが限界装薬量Ｗ"iをどの程度下回っているのかを余裕量として把握することができるので、これらの把握に基づき、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0よりも大きい段における超過量を、計測速度Ｖ′iが目標速度Ｖ0以下の段にその余裕量に応じて振り分けるようにすれば、次の制御発破において生じるであろう振動による速度を各段ごとで目標速度Ｖ0以下に概ね抑制することが可能となり、かくして振動抑制対策がより合理的なものとなる。
【００６５】
また、本実施形態に係る制御発破システム１及びそれを用いた制御発破方法によれば、トンネル掘削の進行に伴って変化する地盤条件に追随する形で装薬量が見直され、次の発破に用いる使用装薬量へと反映されるため、上述の振動抑制対策をトンネル全体にわたって確実に維持することが可能となる。
【００６６】
また、本実施形態に係る制御発破方法によれば、ｊ段で超過しているとき、該ｊ段以降に余裕がある段が存在する場合には、それらのうちの最初の段となるｋ段（ｊ＜ｋ≦Ｎ）にｊ段における超過量ΔＷを振り分け、余裕がある段がｊ段以降に存在しない場合には、２段又はそれ以降のｓ段（2≦ｓ＜ｊ）に超過量ΔＷを振り分けるようにしたので、発破計画を大きく変更することなく、超過量を確実に振り分けて振動を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１    制御発破システム
２    振動計
４    予測部
５    振動係数算出部
６    限界装薬量算出部
７    装薬量評価部
【図１】
2013148302.tif 000004
【図２】
2013148302.tif 000005
【図３】
2013148302.tif 000006