DD251198A1 - Sonde zur messung der gebirgsaufblaetterung um bergmaennische hohlraeume - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Gebirgsbewegung um bergmaennische Hohlraeume. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine moeglichst ortsgetreue und genaue Bestimmung der Aufblaetterungszone und -geschwindigkeit moeglich ist. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass eine Sonde zum Einsatz in Bohrungen entwickelt wurde, die aus mehreren gegeneinander in axialer Richtung beweglicher Glieder besteht, wobei die Enden benachbarter Sondenglieder durch je 2 Federbuegel miteinander verbunden sind und auf der Innen- und Aussenseite je eines Federbuegels ein Dehnmessstreifen als Messwertgeber angebracht ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Bewegung des Gebirges um bergmännische Hohlräume, wie Abbaue, Strecken, Tunnel, untertägige Werkhallen i_oc|_er sonstige Spezialauffahrungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Infolge des herrschenden Gebirgsdruckes ist in untertägigen Hohlräumen immer eine Bewegung des Gebirges in Richtung zum Hohlrauminneren zu beobachten. Diese Bewegung dokumentiert sich bis in unterschiedliche Entfernung von der Hohlraumkontur durch die Bildung von Klüften, die sich ständig verbreitern können.

Diese Aufblätterung des Gebirges birgt große Gefahren hinsichtlich einer dauernden Zunahme von Firstfällen oder Stoßabklappungen in sich.

Im Sohlenbereich treten Hebungen auf, die eine fortlaufende Sohleninstandsetzung erfordern. Zur Beobachtung dieser Gebirgsbewegung existieren zum gegenwärtigen Zeitpunkt verschiedene Verfahren und Vorrichtungen, die mit unterschiedlicher Genauigkeit und technischem Aufwand in vielen Bereichen eingesetzt sind.

Das einfachste Verfahren ist der Einsatz sogenannter Fühlhaken. Diese Geräte bestehen nur aus einem Stahlstab mit einem seitlichen Dorn am Ende. Dieser Stab wird in Bohrungen im Konturbereich der bergmännischen Hohlräume hin- und hergeführt, wobei Verhakungen des Doms Hinweise auf entstandene Klüfte sind. Der Mangel dieses Gerätes besteht in der Subjektivität der Beurteilung des Ergebnisses und der Problematik beim Einsatz in hohen oder nicht zugänglichen Stoß- und Firstbereichen.

Genauere und objektive Ergebnisse liefert dagegen der Einsatz von Extensometern. Diese Extensometer bestehen aus 3 bis 4 in den Bohrungen verankerten Übertragungsvorrichtungen der Gebirgsbewegungen (Stangen, Drahtseile) bis zum Bohrlochmund, wo verschiedenartige Feinmeßgeräte (Schwingsaitensensoren oder induktive Wegeaufnehmer) installiert werden.

Der Nachteil dieser Meßmethoden beruht auf der Begrenztheit der Anzahl der in einem Bohrloch installierbaren Übertragungsvorrichtungen, wodurch eine genaue Ortsangabe der Kluftbildung nicht möglich ist, was jedoch für eine zielgerichtete Beraubung und den Ausbau der Hohlräume bekannt sein muß.

Weiterhin können Meßwertverfälschungen durch Temperatureinflüsse auftreten, die durch Verwendung von Materialien mit sehr kleinen Temperaturkoeffizienten möglichst klein gehalten werden.

Während das Schwingsaitenverfahren und die induktiven Geber wegen ihres relativ großen Meßbereiches verbreitet Eingang in die meßtechnische Überwachung der Hohlraumkontur von bergmännischen Auffahrungen gefunden haben, ist der Einsatz von Dehnmeßstreifen wegen ihres geringen Meßbereiches (maximal 30 bis 40μηι) zu dem hier untersuchten Zweck nicht üblich.

Das verbreitete Einsatzgebiet von Dehnmeßstreifen ist die technische Überwachung in Industriebetrieben bei der Herstellung hochpräziser Werkstücke oder in der Feinmeßtechnik von Drücken oder Kräften, wo die zu messende physikalische Größe auf die elektrische Widerstandsänderung von Spezialdrähten übertragen wird.

Der Einsatz zur Untersuchung von Gebirgsbewegungen erfordert dagegen die exakte Messung von 0,1 mm bis mindestens

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, eine möglichst ortsgetreue und genaue Bestimmung der Auf blätterungszone und-geschwindigkeit zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit deren Hilfe die Gebirgsbewegung um bergmännische Hohlräume in einem Meßbereich von 0,1 bis 10 mm und einer genaueren Ortsangabe ermöglicht wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe folgendermaßen gelöst: Es wurde eine Meßsonde zum Einsatz in Bohrungen entwickelt, die aus mehreren stabförmigen Gliedern besteht, die außen jeweils ringförmig mit Stahldrahtbürsten ausgestattet sind, die der Verankerung im Bohrloch dienen. Größe und Anzahl der Sondenglieder sind wählbar.

Die gegeneinander beweglichen Sondenglieder sind zur Stabilisierung untereinander an ihren Trennstellen mit Hülsen versehen, wobei die Hülsen jeweils an einem Ende benachbarter Sondenglieder fest angebracht sind und über das Ende des anderen Sondengliedes übergreifen, so daß eine Abstandsveränderung der Sondenglieder zueinander nicht in lateraler, sondern nur in axialer Richtung möglich ist. Benachbarte Sondenglieder sind an ihren Enden außerdem mit je 2 Federbügeln verbunden, wobei als Meßwertgeber auf der Innen- und Außenseite je eines Federbügels ein Dehmmeßstreifen angebracht ist, so daß sich je nach Anzahl der Sondenglieder eine wählbare Anzahl von Meßstellen ergibt. Zur Durchführung der Messung wird die Sonde in das Bohrloch eingebracht, wo sie durch die an jedem Sondenglied vorhandenen Stahldrahtbürsten verankert ist. Bei Kluftbildung oder -Schließung erfolgt über die Federbügel eine Übertragung der Abstandsänderung zwischen den in axialer Richtung beweglichen Sondengliedern auf die an den Federbügeln angebrachten Dehnmeßstreifen, die in den Dehmeßstreifen eine Änderung des elektrischen Widerstandes auslöst.

Die Messung der Größe der Widerstandsänderung, die Anzeige sowie die Eichung der Meßanordnung erfolgen in an sich bekannterWeise und mit handelsüblichen Geräten.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erstmals eine genaue Bestimmung der KlufWRißbildung beziehungsweise -Schließung im Konturbereich bergmännischer Hohlräume hinsichtlich Ort, Größe und Geschwindigkeit erreicht, was für die Beraubung und den Ausbau bergmännischer Hohlräume aus bergbausicherheitlicher Sicht Voraussetzung ist.

Ausführungsbeispiel

Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungsoll anhand von Figur 1 erläutert werden.

In eine Bohrung 1, die von einem bergmännischen Hohlraum 2 ausgestoßen wurde, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 mit Hilfe einer Stange eingebracht, die durch die als Hohlglieder ausgeführten Sondenglieder gesteckt wird und nach dem Einbringen der Sonde in die Bohrung herausgezogen wird. Die Sonde ist jetzt durch die Stahldrahtbürsten 4, die ringförmig an jedem Sondenglied angebracht sind, im Bohrloch verankert.

Im vorliegenden Fall wurde eine Sonde mit 6 Meßstellen im Abstand von je 15cm verwendet.

An den Trennstellen 5 zwischen benachbarten Sondengliedern werden durch einseitig befestigte Hülsen 6 laterale Bewegungen der Sondenglieder gegeneinander verhindert.

Benachbarte Sondenglieder werden durch je 2 Federbügel 7 verbunden, wobei jeweils einer der Federbügel innen und außen einen Dehnmeßstreifen 8 trägt, der mit Spezialkleber befestigt wurde.

Bei Entstehung einer Kluft 9 erfolgt eine Spreizung der Trennstelle im Kluftbereich, die eine Streckung der Federbügel und damit eineÄnderung des elektrischen Widerstandes in den an der betroffenen Trennstelle angebrachten Dehnmeßstreifen hervorruft.

Zur Messung der Widerstandsänderung werden 2 Kompensationsmeßstreifen mit den beiden Dehnmeßstreifen in Vollbrückenschaltung parallel geschaltet. Durch Meßstellenumschalter werden sämtliche Meßstellen der Sonde in festgelegten Zeitabständen abgefragt und die Meßwerte, das heißt die den Widerstandsänderungen in den Dehnmeßstreifen entsprechende Aufblätterung um den bergmännischen Hohlraum erfaßt.

Meßstellenumschaltung und Meßwertanzeige erfolgt mit handelsüblichen Geräten 10 und 11. Im Ergebnis der Aufblätterungsmessungen wurde festgelegt, daß die Beraubung die Firste des bergmännischen Hohlraumes nicht wie bisher halbjährlich, sondern monatlich vorzunehmen war, da Kluftbildung und Geschwindigkeit der Kluftbildung im konturnahen Bereich über den festgelegten Werten lagen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Messung der Gebirgsaufblätterung um bergmännische Hohlräume in Form einer Sonde zum Einsatz in Bohrungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Sonde aus mehreren stabförmigen Gliedern besteht, die außen jeweils ringförmig mit Stahldrahtbürsten ausgestattet sind, und daß an benachbarten Sondengliedern jeweils an einem Ende eine Hülse befestigt ist, die über das Ende des anderen Sondengliedes übergreift, daß benachbarte Sondenglieder an ihren Enden außerdem mit je
2. 2 Federbügeln verbunden sind, wobei auf der Innen- und Außenseite je eines Federbügels ein Dehnmeßstreifen als Meßwertgeber angebracht ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung