DD299677A5

DD299677A5 - Verfahren und vorrichtung zur spannungsmessung im elasto- plastischen gebirge

Info

Publication number: DD299677A5
Application number: DD34232990A
Authority: DD
Inventors: Joachim Kowarik
Original assignee: Kowarik,Joachim,De
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-04-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Spannungsmessung im elasto-plastischen Gebirge vorzugsweise unter der Nutzung vorhandener Grubenbaue. Ziel der Spannungsermittlung ist es, die Standsicherheit dieser zu bewerten. Die erfindungsgemaesze Loesung besteht in dem Einpressen von Druckstempeln mit hydraulischen Mitteln in das Gebirge von einem Bohrloch aus. Der Druck pro Flaecheneinheit liegt dabei mindestens ca. 10% ueber der zu erwartenden Gebirgsspannung. Die Aufgabe des Druckes erfolgt in wenigen Sekunden, und der hydraulische Kreislauf wird danach sofort geschlossen. Nach mehreren Tagen entspricht dann der hydraulische Druck der herrschenden Gebirgsspannung. Die dazugehoerige Vorrichtung besteht aus einem bohrlochgaengigen Grundkoerper, in dem mindestens eine durchgehende radiale Bohrung angeordnet ist. In diese sind stiftartige nach auszen wirkende Kolben eingepaszt.{Verfahren; Spannungsmessung; elasto-plastisches Gebirge; Bewertung; Standsicherheit; Grubenbau; Bohrloch; hydraulischer Druck; Gebirgsspannung; Vorrichtung; Grundkoerper; radiale Bohrung; Druckstempel}

Description

Die dazugehörige Vorrichtung besteht aus einem bohrlochgängigen Grundkörper mit einer durchgehenden radialen Bohrung, in

der 2 stiftartige Kolben eingepaßt sind. Weiterhin ist in dem Grundkörper eine axiale, bis zur Querbohrung reichende Bohrungvorgesehen.

In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere radiale Bohrungen nebeneinander vorgesehen, die verschiedene Durchmesser

aufweisen und jeweils eine gesonderte Anschlußbohrung besitzen.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1: die Vorrichtung in einem Schnitt in einem Bohrloch und Fig. 2: einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit mehreren radialen Bohrungen.

Zur Ermittlung der Spannung in einer Kalilagerstätte wird von einer Strecke aus eine Bohrung von ca. 50mm 0 in das Gestein gestoßen. Bei einer zu erwartenden Geblrgsspannung zwischen 19 und 20 MPa wird eine Vorrichtung mit einem Kolbendurchmesser von 20mm eingesetzt und der aufzubringende Druck auf 25 MPa festgelegt.

Nach der Druckaufgabe in wenigen Sekunden und der Bildung eines geschlossenen hydraulischen Systems fällt der Druck in der folgenden Stunde um 3 bis 4MPa eb.

In der darauffolgenden Stunde sinkt der Druck dann um weniger als 0,5MPa ab, was eine richtig gewählte Kolbenflär/ie anzeigt. Nach 7 Tagen beträgt der am Manometer ablesbare Druck 20MPa, was damit zugleich die Höhe der Gebirgsspannung Ist. Die dazugehörige Vorrichtung zeigt in Figur 1 das Bohrloch 1 mit dem Grundkörper 2. Dieser weist eine durchgehende Querbohrung 3 auf, in die die radial nach außen wirkenden Kolben 4 eingepaßt sind. Bis zur Querbohrung 3 reicht eine axiale Bohrung 5, an die eine Druckzuleitung 6 angeschlossen ist. Mit dieser verbunden ist ein Druckanzeiger 7, ein Absperrventil 8 und ein Druckstromerzeuger 9. Die Figur 2 zeigt einen Grundkörper 10 mit drei Querbohrungen 3 mit unterschiedlichen Durchmessern. Von jeder Querbohrung geht jeweils ein Kanal 11 zu einer Stirnseite für je einen Anschluß mit einer Druckzuleitung 6.

Claims

1. Verfahren zur Spannungsmessung im elasto-plastischen Gebirge, bei dem untertage in den betreffenden Bereich vorzugsweise söhlige Bohrlöcher gestoßen werden, in denrn danach auf die Bohrlochwandung ein hydraulischer Druck aufgebracht wird, gekennzeichnet dadurch, daß gegenüberliegend auf zwei gleichgroße Flächen in bekannter Lage in wenigen Sekunden mit. hydraulischen Mitteln ein Flächondruck aufgebracht wird, der mindestens ca. 10% über der zu erwartenden Gebirgsspannung liegt, danach ein geschlossenes hydraulisches System gebildet wird, wobei ein Absinken der Druckabfallgeschwindigkeit nach ca. einer Stunde gegen O eine zur herrschenden Gebirgsspannung richtig gewählte belastete Fläche anzeigt, und nach mehreren Tagen der Hydraulikdruck der Gebirgsspannung in der untersuchten Richtung entspricht.

2. Vorrichtung zur Spannungsmessung im elasto-plastischen Gebirge, bestehend aus einem bohrlochgängigen Grundkörper, in dem auf die Bohrlochwandung einwirkende Druckkörper eingepaßt sind, gekennzeichnet dadurch, daß der Grundkörper (2) eine durchgehende zum Bohrloch (1) radiale Querbohrung (3) aufweist, in die nach jeder Seite ein stiftförmiger Kolben (4) eingepaßt ist, dessen nach der Bohrlochwandung gerichtete Seite der Wölbung des Bohrloches (1) entspricht, und in dem Grundkörper (2) eine bis zur Querbohrung (3) reichende axiale Bohrung (5) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Grundkörper (10) vorgesehen ist, der mehrere Querbohrungen (3) mit verschiedenen Druckmessern aufweist und von diesen jeweils ein Kanal (11) abgeht, dem sich jeweils eine Druckzuleitung (6) anschließt.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Spannungsmessung im elasto-plastischen Gebirge unter der Nutzung vorhandener Grubenbaue zu deren sicherheitlichen Bewertung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Lösungen bekannt, bei denen weitgehend richtungsorientiert mit einer Sonde ein hydraulischer Druck auf eine Bohrlochwandung aufgebracht wird. Nach einer vorgegebenen Zeit entspricht die herrschende Gebirgsspannung unter Beachtung eines Korrekturfaktors dem hydraulischen Druck. Die Genauigkeit derartiger Messungen ist jedoch sehr gering, da u.a. auch die Eigenspannung des z.B. bei dem DD WP 268023 verwendeten Druckkissens mit in die Messung eingeht. Eine bessere Lösung ist aus der US PS 4 596151 bekannt. Nachteilig ist hier, daß die Kolbenfläche des Druckfühlers von der Druckübertragungsfläche abweicht und eine gleichgroße Anlage beider Flächen insbesondere im Bergbau nicht gewährleistet ist. Die Messung hoher Spannungen erfordert weiter bedingt durch das Flächenverhältnis sehr hohe, schwer realisierbare hydraulische Drücke. ,

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestatten, mit einfachen Mitteln und hoher Genauigkeit im elasto-plastischen Gebirge Spannungen zu messen, um daraus Maßnahmen zur Erhöhung der Bergbausicherheit abzuleiten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die auf direktem Wege die herrschende Gebirgsspannung und deren Veränderungen in einer Richtung erfassen und anzeigen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem durch einen hydraulischen Druck, der mindestens ca. 10% über der zu erwartenden Gebirgsspannung liegt, radial jeweils die gleichgroßen Flächen zweier gegenüberliegender Kolben an die Wandung eines Bohrloches gepreßt werden. Wesentlich ist dabei, daß die Kolben an der Bohrlochwandung eine plastische Verformung erzeugen. Die üruckaufgabe erfolgt in wenigen Sekunden, und die Druckabfallgeschwindigkeit geht bei richtig gewählter Kolbenfläche nach ca. 1 Stunde gegen 0 zurück. Nach mehreren Tagen entspricht die Gebirgsspannung in der Kolbenrichtung dem ablesbaren hydraulischen Druck, wobei sofort nach der Druckaufgabe das hydraulische System geschlossen wird. Zur Erleichterung der richtigen Wahl der Kolbendurchmesser sind in einer weiteren Ausführungsform mehrere Kolben mit unterschiedlichen Querschnittsflächen angeordnet.