全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【FE02】

ボーリング熟練技術者判断の言語化による掘進技能向上の試み
株式会社相愛〇須佐美俊和，坂本正幸，谷﨑優也，カオ ダク トゥアン

1. 背景と目的
ボーリングマシンを用いた地質コア採取において，若手技術者の育成が喫緊の課題となっている．その要因の一つは，高品質な地質コアを採取するためには長期間の訓練が必要なことである．地質コア採取時，熟練技術者は掘進条件の微細な変化を，目，指，音，計測器波形で捉え，目に見えない地質変化や孔内変化を推定し，掘進条件を感覚的に修正している．このように，高品質なコア採取には，長期の訓練で得られる経験的技能が必要である．

図-2 操作ユニットのディスプレイ

若手技術者が熟練技術者の暗黙知から学び，掘進技能をより速く向上させるためには，掘進中の各掘進条件を(2) 数値化結果数値化するとともに，熟練技術者の標準的な掘進条件や，本システムを現場に適用し，掘進を実施した．取得し掘進条件変化時の判断を言語化することが有用であるとた掘進データのうち，砂岩割れ目の充填物でコア詰まり考えた．本稿では，掘進条件の数値化と熟練技術者判断した際のデータを，図-3に示す．縦軸は掘進深度（28.80mの言語化の手法，およびそれらの有用性について述べる．

～29.00m，1目盛り2cm），横軸は左から順に，送水量，送水圧，先端荷重，ビット回転数，掘進速度である．

2. 掘進条件の数値化
深度[m](1) 数値化方法
掘進条件の変化を数値で捉えるため，掘進条件数値化システム（以下，システム）を開発した1)．図-1にシステ
ムの構成を示す．本システムは，各種センサ，制御ユニ
ット，電源ユニット，操作ユニットから構成される．

送水量［L/min］

送水圧
［kPa］

先端荷重
[kN]

ビット回転数[rpm]

掘進速度[mm/min]

28.80
28.82
岩砂
28.84 岩28.86

①28.88圧力計
流量計

充28.90 填物28.92③②④28.94

制御ユニット

電源ユニット

操作ユニット

28.96

圧力計

28.98

回転計

29.00

割れ目の充填物

砂岩

28.80m

29.00m

図-3 コア詰まり時の掘進データ

変位計

このグラフから，砂岩割れ目に達した際，掘進速度が20mm/min から65mm/min に上昇し（図-3①），その後割れ
図-1 掘進条件数値化システムの構成

目の充填物（難透水性）がビット通水口（ウォーターウェイ）を塞いだため送水圧が20kPa から130kPa に上昇し各種センサは制御ユニットに接続され，制御ユニット（図-3②），同時に送水量が4L/min から0L/min に減少しが送水量，送水圧，先端荷重，回転数，掘進速度を取得た（図-3③）ことが読み取れる．結果的に掘進速度がほする．これらの掘進データを，技術者（機長）の手元にぼ0mm/min となり（図-3④），コア詰まりとなった．

設置された操作ユニットに無線で送信し，図-2に示す操このように，コア詰まり直前には掘進条件の変化とい作ユニットのディスプレイに表示することで，数値に基う予兆が明確に発生していることが分かる．コア詰まりづく掘進を実現した．また，内蔵した IoT SIM によって回避のためには，掘進条件の変化から孔内の現象を理解掘進データをクラウドに送信することで，掘進結果の迅し，適切な機械操作を即座に実施する必要がある．その速な振り返りを可能とした．さらに，電源にはモバイルため，掘進条件の数値化に加え，掘進条件変化時の判断バッテリを採用し，小型化を実現した．

を言語化することが重要であると考えた．

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3. 熟練技術者判断の言語化

要因①ウォーターウェイ全箇所目詰まり
要因②ウォーターウェイ一部目詰まり(1) 言語化方法
言語化にあたって，70代の熟練技術者の協力を得た．
熟練技術者が有する暗黙知を言語化するためには，「条Yes(要因①)

送水圧が急激に上昇したか？

件・場面」×「行為・行動様式」×「理由」として記載することが有用である2)．まず，条件・場面に関しては，ボーリングの掘進が①ビットの回転，②ビットへの荷重，No送水圧が上昇し続けているか？
Yes(要因②)③送水から成り立ち（図-4），これらの条件の一つでも不良であると高品質なコアを採取することができない 3)ことから，掘進条件変化時に着目した．行為・行動様式および理由に関しては，熟練技術者のボーリングマシンに掘進条件数値化システムを取り付け，さらにヒアリングを行うことで，地質ごとの標準的な掘進条件，掘進条件

Noウォーターウェイの一部が目詰まりしているが、送水圧が安定しているため、継続して掘進送水圧が下がるまで、下記ステップを１つずつ実施する。
①ビット給圧を下げ、ビット回転を止め、ビットを1-2cm上昇させる。
理由：ビットと孔底の隙間を作り、目詰まり解消を狙う。
②1-2速でビット回転させる。
理由：遠心力で、目詰まり解消を狙う。
③ビットを孔底まで下降させ、①と②を2-3回繰り返す。
④解決しない場合、1速でビット回転させ，ビットを1-2cm上昇させ、送水量を徐々に上げる。
理由：送水圧の力で、目詰まり解消を狙う。

変化時の孔内現象，および掘進条件変化時の機械操作方
法とその操作の理由を言語化した．

送水圧が上昇したままか？

①回転

No送水量を元に戻し、ロッドを回転させながら孔底まで下げ、再掘進

Yes

③送水

コア採取優先のためコア回収

リフターアダプタ

コア

図-5 送水圧上昇時の熟練技術者判断
掘進速度

送水圧上昇に加え，送水量や掘進速度の変化に対する機械操作とその操作の理由をフローチャートに落とし込むことで，熟練技術者が有する暗黙知の一部を言語化す

ウォーターウェイビット

②ビット先端荷重ることができた．

4. まとめと今後の課題
図-4 ボーリング孔内模式図

地質ボーリングの現場に掘進条件数値化システムを導入することで，掘進条件を数値で把握し，狙いの掘進条(2) 言語化結果件に調整し，掘進条件の変化を数値で捉えることが可能

言語化した熟練技術者判断のうち，送水圧上昇時の熟となった．さらに，掘進条件変化時の熟練技術者判断を練技術者判断について詳細を述べる．送水圧上昇の主要言語化することで，孔内で発生している現象と機械操作因は，図-4に示したウォーターウェイが粘性土で目詰ま方法の理解が大幅に促進された．

りすることである．この目詰まりという孔内現象を，送掘進条件の数値化と熟練技術者の判断の言語化を組み水圧上昇という掘進条件変化で捉えた際の熟練技術者判合わせることで，判断根拠が明確化され，若手技術者が断を，図-5のフローチャートにまとめた．

自信を持って掘進することができるようになり，若手技送水圧が急激に上昇した場合，ウォーターウェイ全箇術者の技能向上が図られた．

所が目詰まりしたと考えられる．一方，送水圧が徐々に今後は，言語化の取り組みをさらに推し進めるととも上昇した場合は，一部が目詰まりしたと考えられる．送に，掘進条件変化時に適切な機械操作を促す仕組みの高水圧上昇後に安定する場合を除き，送水圧が下がるまで度化や，部分的な自動化などに取り組み，若手技術者の次の対処を行う．

掘進技能向上に寄与したい．

まず，ビット給圧を下げ，ビット回転を止め，ビットを1-2cm 上昇させ，ビットと孔底の間に隙間を作る．次《引用・参考文献》に，1-2速でビットを回転させて遠心力を与える．
さらに，

1) 須佐美俊和，西村博幸，坂本正幸，谷﨑優也（2023）：

ビットを孔底まで下降させ，ビット上昇とビット回転をボーリング掘進条件数値化による掘進技能向上の試

2-3回繰り返す．それでも解決しない場合は，1速でビッみ,全地連技術フォーラム2023論文集，論文 No. OP4.

ト回転させ，ビットを1-2cm 上昇させ，送水量を徐々に

2) 森和夫（2020）：実践 現場の能力管理 生産性が向上

上げて送水圧を高める．ヒアリングした熟練技術者は，この一連の操作によって，送水圧上昇という掘進条件変化を対処している．

する人材育成マネジメント，p.86.
3) 全国地質調査業協会連合会編（2023）:ボーリングポ
ケットブック[第6版]，p.158.