DD277492A1 - ARRANGEMENT AND METHOD FOR MONITORING TECTONIC DARK ZONES IN THE DECK MOUNTAIN - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Ueberwachung von tektonischen Schwaechezonen im Deckgebirge. Anwendungsgebiete: Ueberwachung von Bergwerken und untertaegigen Deponie von Kernbrennstoffen. Erfindungsgemaess besteht die Anordnung aus ueber- und untertaegigen Netzen von Faultueberwachungsmessstellen (FUeM). Eine uebertaegige FUeM wird durch zwei langbasige Niveauvariometer 10 realisiert, die zwischen Bezugspunkten 11 ueber dem Unverritzten und beiden Ufern der tektonischen Schwaechezonen 13 messen. Zu einer untertaegigen FUeM gehoeren zwei Anordnungen von jeweils zwei Neigungsmessern 8 und einem Druckkissensensor 9, die beiderseits der Schwaechezone sprunghafte Aenderungen des Pfeilerbelastungsdruckes registrieren. Die im 1. Verfahrensschritt separierten Messresultate von beiden Faultufern werden im 2. Schritt kalibriert, im 3. Schritt aufeinander normiert und die erhaltenen Parameter im 4. Schritt mit den Ergebnissen frueherer Messungen verglichen. Fig. 1The invention relates to an arrangement and a method for the monitoring of tectonic weak zones in the overburden. Areas of application: Monitoring of mines and underground landfill of nuclear fuel. According to the invention, the arrangement consists of over- and underground networks of fault monitoring stations (FUeM). An overseas FUeM is realized by two long-base level variometers 10 measuring between reference points 11 above the scratches and both banks of the tectonic weakness zones 13. To a subordinate FUeM belong two arrangements of two inclinometers 8 and one pressure pad sensor 9, which register sudden changes in the piercing pressure on both sides of the weakening zone. The measurement results of both fault levels separated in the first step are calibrated in step 2, normalized in step 3, and the parameters obtained in step 4 are compared with the results of earlier measurements. Fig. 1
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Überwachung von tektonischen Schwächezonen im Deckgebirge von Grubenfeldern bzw. untertägigen Deponien von Kernbrennstoffen mit dem Ziel der Bestimmung der aktuellen geomechanischen Verhaltensweise von Deckgebirgsausschnitten. Von dieser Verhaltensweise hängt die Akkumulation von bergbaubedingter Deformationsen'jrgie im Deckgebirge und damit auch die Neigung zu tektonischen Gebirgsschlägen ab. Im Falle der untertägigen Endlagerstetten von Kernbrennstoffen kommt gemäß Patentschrift DE 3403521 als bergbaufremdß Energiequelle noch die strahlungsbedingte Aufheizung des Gebirges in Deponienähe auf Temperaturen bis zu 2000C hinzu, was zu entsprechenden thermoelast'schen Spannungen führt.The invention relates to an arrangement and a method for monitoring tectonic weak zones in the overburden of minefields or underground dumps of nuclear fuel with the aim of determining the current geomechanical behavior of tailings cutouts. From this behavior, the accumulation of mining-related deformation energy in the overburden and thus also the tendency to tectonic rock strikes depends. In the case of underground storage of nuclear fuel days comes according to patent DE 3403521 as bergbaufremdß energy source nor the radiation-induced heating of the mountains in landfill close to temperatures up to 200 0 C added, resulting in corresponding thermoelastic voltages.
Potentielle Anwendungsgebiete der Erfindung sind z. B. der Bergbau, insbesondere verlustarm geführter Bergbau in großen Tiefen, und die gewöhnlich in Salzstöcken angelegten untertägigen Endlagerstätten von Kernbrennstoffen. Darüber hinaus ergeben sich noch Anwendungsmöglichkeiten in bestimmten Zweigen der gebirgsmechanischen Grundlagenforschung.Potential applications of the invention are, for. Mining, in particular low-loss mining at great depths, and the underground sediment deposits of nuclear fuel, usually in salt mines. In addition, there are still applications in certain branches of basic mountain mechanics research.
Die im Talsperronbau längst üblich gewordene Überwachung tektonischer Schwächezonen (8ALAVDSE, ABASCHIDSE: Noklony i deformacii zemnoj kory ν rsyone Ingurskoj GES, Tbilisi [ 1985]) gewinnt auch im Bergbau zunehmend an Bedeutung, je mohr dioser nach erfolgtem Abbau der günstiger gelegenen Lagerstättenteilo in größere Abbauteufen und in Gebiete mit komplizierterer geologisch-tektonischor Struktur vordringt. Zur Überwachung werden in erster Linie Neigungsmesser und Strainmotor eingesetzt.The monitoring of tectonic zones of weakness (8ALAVDSE, ABASCHIDSE: Noklony i deformacii zemnoj kory ν rsyone Ingurskoj GES, Tbilisi [1985]), which has long become common practice in the valley, is also becoming increasingly important in mining, the more so after the less favorable reservoir has been dismantled and penetrates into areas with more complex geological-tectonic structure. To monitor primarily inclinometer and strain motor are used.
Für den Bergbau, insbesondere den verlustarm geführten Bergbau in größeren Teufen, ist die Überwachung der tektonischen Sci.wächezonen des Deckgebirges deshalb wichtig, weil man anhand der dabei gewonnenen Meßinformationen die aktuelle geomechanische Verhaltensweise von Deckgebirgsausschnitten bestimmen kann. Nach KNOLL(Neue Bergbautechnik? [1981], S.384-389) unterscheidet man 2 Arten der geomechanischen Verhaltensweise.For mining, especially the low-loss mining in larger depths, the monitoring of the tectonic Sci.wächezonen the overburden is important because you can determine the current geomechanical behavior of Deckgebirgsausschnitten based on the obtained measurement information. According to KNOLL (Neue Bergbautechnik? [1981], p.384-389), two types of geomechanical behavior are distinguished.
Im ersten Falle reagiert der Dockgebirgsausschnitt ungeachtet der ihn begrenzenden potentiellen Schwächezonen als normaler Bestandteil einos größeren Kontinuums (Verhaltensweise I). Im zweiten Falle verhält er sich zwischen den nunmehr geöffneten tektonischen Schwächezonen wie eine kompakte Platte, die unter dem Einfluß ihres Eigengewichts steht und auf die noch weitere, aus dem Grundspannungszustand des Gebirges resultierende. Spannungen wirken (Verhaltensweise II). Die Deckgebirgsausschnitte können ihre geometrische Verhaltensweise sprunghaft vom Kontinuumsverhalten zum Plattenverhalten ändern. Dieser Übergang ist mit einem lokalen seismischen Ereignis verbunden.In the first case, regardless of the potential weakness zones limiting it, the dock cliff responds as a normal component of a larger continuum (Behavior I). In the second case it behaves like a compact plate under the influence of its own weight between the now opened tectonic zones of weakness and on the still further, resulting from the basic state of tension of the mountains. Tensions act (Behavior II). The overburden clippings can change their geometric behavior abruptly from continuum behavior to plate behavior. This transition is associated with a local seismic event.
Während bei Verhaltensweise I im Deckgebirgsausschnitt relativ wenig berugbaubedingte Deformationsenergie gespeichert ist, kann es bei Verhaltensweise Il zur Akkumulation beträchtlicher Energiemengen in den Deckgebirgsplatten, besonders in deren Randzonen, kommen. So hat die Auswertung des letzten im Werrakaligebiet aufgetretenen tektonischen Gebirgsschlages durch KNOLL (1981), s.o., ergeben, daß von der dabei umgesetzten Energiemenge von 1013J mehr als 90% aus dem Deckgebirge stammte, wobei freilich ein nicht genau bekannter Anteil aus dem Grundspannungszustand des Gebirges resultierte. Dieser Gebirgsschlag, vom 23.6.1976 war mit starken Änderungen im Durchtrennungsgrad der den betreffenden Deckgebirgsausschnitt begrenzenden tektonischen Schwächezonen verbunden. Doch für die Menge der infolge des Überganges zur geomechanischen Verhaltensweise Il im Deckgebirge gespeicherten bergbaubedingten Deformationsenergie ist es letztlich gleichgültig, ob die entsprechenden Trennflächenerweiterungen in wenigen großen oder in vielen kleinen Schritten erfolgen. Die Ansatzpunkte für Trennflächenerweiterungen von partiell offenen Störungen oder für das Neuaufreißen von potentiellen tektonischen Schwächezonen dürften vor allem in der Umgebung des Lagerhorizonts bzw. nahe der Tagesoberfläche liegen. Unter Tage ist das die Auflockerungszone in der Umgebung der bergmännischen Hohlräume, über Tage sind es die Ausbisse der tektonischen Schwächezonen, letztere von dem Zeitpunkt an, zu dem sie in die Randzone des Lehrmann'schen Trogs geraten. Mit dem bekannten seismischen Grubenüberwachungssystem (MILITZER, SCHÖN, STÖTZNER: Ingenieur- und Bergbaugeophysik, Leipzig [1986]) ist eine Überwachung der tektonischen Schwächezonen auf Trennflächenerweiterungen hin besonders in Lagerstättennähe schlecht möglich. Das liegt an der geringen Ortungsgenauigkeit in der vertikalen Ortungsrichtung. Seismische üeckgebirgsereignisso mit vertikalen Herdabständen von 50-10Om von der Abbausohle lassen sich als solche nicht identifizieren und werden infolgedessen pauschal dem Abbauhorizont zugeordnet. Bessere Ortungschancen ergeben sich für die seltener auftretenden Ereignisse mit Herden nahe der Tagesoberfläche. Neben den seismischen Überwachungssystemen gibt es im Bergbau noch eine Reihe von markscheiderischen bzw. gebirgsmechanischen Meßstellennetzen. Hier werden beispielsweise relative Höhenänderungen durch über- und untertägige Nivellements, Abstandsäsiderungen mit Pfeilerquerdehnungs- und Konvergenzmessern, Zug- oder Druckänderungen mit Dehnungsmeßstreifen, Kraftmeßdosen mit induktiven oder kapazitiven Gebern, Meßstempeln, Meßdosen, Druckpatronen (s. GIMM: Kali- und Salzbergbau, Leipzig [1968], oder DREYER, Gebirgsmechanik im Salz, Stuttgart [1974]), Druckkissen (s. Patentschrift DE 3403521 KESSELS, FLENTGE, KOLDITZ [1985]) flächenmäßig erfaßt.While in Behavior I in Deckgebirgsausschnitt relatively little Berugbaubedingte deformation energy is stored, it can lead to the accumulation of considerable amounts of energy in the decking slabs, especially in the edge zones, in the mode II. For example, the evaluation of the last tectonic rock strike in the Werra valley by KNOLL (1981) showed that more than 90% of the amount of energy of 10 13 J was from the overburden, although this was not exactly known from the ground state of the mountains resulted. This rockfall, dated 23.6.1976, was associated with major changes in the degree of severity of the tectonic zones of weakness delimiting the overburden. But for the amount of mining-related deformation energy stored as a result of the transition to the geomechanical behavior Il in the overburden, it is ultimately irrelevant whether the corresponding Trennflächenerweiterungen done in a few large or in many small steps. The starting points for interfacial expansion of partially open perturbations or for the tearing up of potential tectonic weak zones are likely to be mainly in the vicinity of the storage horizon or near the daily surface. Underground this is the loosening zone in the vicinity of the mining cavities, over days it is the outgrowth of the tectonic zones of weakness, the latter from the time they reach the edge zone of Lehrmann's trough. With the well-known seismic mine monitoring system (MILITZER, SCHÖN, STÖTZNER: Engineering and Mining Geophysics, Leipzig [1986]), monitoring of the tectonic weak zones for interfacial expansion, especially near the reservoir, is hardly possible. This is due to the low positioning accuracy in the vertical detection direction. Seismic oeckgebirgsereignisso with vertical focal distances of 50-10Om from the mining base can not be identified as such and are therefore assigned a flat rate to the mining horizon. Better locating opportunities arise for the rarer events with herds near the surface of the day. In addition to the seismic monitoring systems, there are still a number of maritime mechanical or mountain mechanical measuring point networks in mining. Here are, for example, relative height changes by over and underground leveling, Abstandäsiderungen with Pfeilerquerdehnungs- and convergence knives, tensile or pressure changes with strain gauges, load cells with inductive or capacitive encoders, Meßstempeln, load cells, print cartridges (see GIMM: potash and salt mining, Leipzig 1968], or DREYER, rock mechanics in salt, Stuttgart [1974]), pressure pad (see Patent DE 3403521 KESSELS, FLENTGE, KOLDITZ [1985]) recorded in terms of area.
Die mit den genannten Meßverfahren erreichbare Auflösung von 10~5m bei Höhen-und Abstandsmessungen und 105Pa bei Druckmossungen reicht nicht aus, um mit einer ökonomisch vertretbaren Meßstellendichte die Wirkungen aller gebirgsmechanisch wesentlichen lokalen seismischen Einzelereignisse auf die Pfeiler meßtechnisch zu erfassen. Ein in der Patentanmeldung WP E21 F 3194523 (SIMON, NEUMEYER [1988]) gegebenes Rechenbeispiel zeigt, daß die entsprechenden Meßschwellen auf 10~9m bzw. 102Pa herabgesetzt werden müssen, um diese Aufgabe zu lösen. Das wird im Abbauhorizont mit Hilfe eines Netzes von Klinometermeßstellen erreicht, wobei die an jeder Meßstelle beiderseits eines Pfeilers installierten Klinometer als (iebirgsdruckmosser arbeiten und mit Hilfe von Druckkissensensoren geeicht werden (Patentanmeldung WP E21 F 3194523, SIMON, NEUMEYER [1988]).The achievable with the above methods of measurement resolution of 10 ~ 5 m in height and distance measurements and 10 5 Pa in Druckmossungen is not sufficient to record the effects of all mountain mechanical essential local seismic events on the pillars with an economically acceptable Meßstellendichte metrologically. An in patent application WP E21 F 3,194,523 (SIMON, NEUMEYER [1988]) shows calculation example given that the corresponding Meßschwellen to 10 -9 m 2 Pa or 10 must be decreased in order to achieve this object. This is achieved in the degradation horizon using a network of Klinometermeßstellen, the installed at each measuring point on both sides of a pillar clinometer as (iebirgsdruckmosser work and with the aid of pressure pad sensors are calibrated (Patent Application WP E21 F 3194523, SIMON, NEUMEYER [1988]).
Für die hier gestellte Aufgabe der Bestimmung der geomechanischen Verhaltensweise von Deckgebirgsausschnitten genügt es nicht, ihre Bewegungen nur in einem Niveau (Abbauhorizont) zu messen. Ein zweites Meßstellen' etz muß in der Nähe der Tagesoberfläche instabilisiert werden, das die dort ablaufenden Bewegungen des Deckgebirges erfaßt und die tektonischen Schwächezonen in der Randzone des Lehmann'schen Trogs über dem Unverritzten mit in die Überwachung einbezieht.For the task of determining the geomechanical behavior of overburden clippings, it is not sufficient to measure their movements only in one level (degradation horizon). A second measuring point must be unstabilized near the surface of the day, which detects the movements of the overburden that are taking place there and also includes the tectonic weak zones in the marginal zone of the Lehmann trough above the uncircumcised.
Ziel der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Grubenüberwachungssysteme hinsichtlich der Erfassung der aktuellen geomechanischen Verhaltensweise von Deckgebirgsausschnitten durch die Überwachung der tektonischen Schwächezonen im Deckgebirge zu beseitigen. Dabei soll der Meßaufwand unter Beachtung der lokalen gebirgsmechanischen Situation und der geologisch-tfiktonischen Verhältnisse bei Gewährleistung der vollen Bergbausicherheit so niedrig wie möglich gehalten werden.The aim of the invention is to eliminate the shortcomings of the known mine monitoring systems with regard to the detection of the current geomechanical behavior of tailings cutouts by monitoring the tectonic zones of weakness in the overburden. The measurement effort should be kept as low as possible taking into account the local mountain mechanical situation and the geological-tfiktonischen conditions while ensuring full mining safety.
Dor Erfindung liogt clio Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überwachung von tektonischen Schwächezonen im Deckgebirge so auszubilden, daß die mit lokalen seismischen Ereignissen verbundenen Änderungen im Durchtrennungsgrad dieser Schwöchezonon meßtochnisch orfaßt werden, um die aktuelle geomechanische Verhaltensweise der überwachten Dockgobirgsausschnitte zu bestimmen.The invention is based on the object of devising an arrangement for monitoring tectonic weak zones in the overburden in such a way that the changes in the degree of separation of this sulfur zone are associated with local seismic events in order to determine the current geomechanical behavior of the monitored dockyard segments.
Eine nur auf der Auswertung eroignisbodingtor Effekte beruhende Überwachung liefert die Meßinformationen sporadisch, d. h. zii den nicht vorhoisagbaron Torminen der onorgiereichoron lokalen seismischen Ereignisse. Daher liegt der Erfindung weiter die Aufgabe zugrunde, oin Verfahren auszuarbeiten, das es gestattet, zu jedem beliebig wählbaren Termin die überwachten Schwächezonen im Dockgobirge von untertägigen Hohlräumen auf Änderungen ihres Durchtrennungsgrades hin zuA monitoring based only on the evaluation eroignisbodingtor effects provides the measurement information sporadically, d. H. not the pre-Hoisagbaron tormins of onorgiereichoron local seismic events. It is therefore an object of the present invention to devise a method which allows, at any arbitrary date, the monitored zones of weakness in the dockyard of underground cavities for changes in their degree of separation
kontrollieren. Erfindungsgemäß wird die erste Teilaufgabe mittels zweier Netze von Faultüberwachungsmeßstellen (FuM) gelöst, von denen gemäß Fig. 1 eines über Tage, d. h. 1,5-2 m unter der Erdoberfläche, das zweite unter Tage auf einer Abbausohle installiert werden.check. According to the invention, the first partial task is achieved by means of two networks of fault monitoring measuring stations (FuM), one of which, according to FIG. H. 1.5-2 m below the surface of the earth, the second one will be installed underground on a mining base.
Eine FuM des oberen Netzes wird durch ein paar langbasiger registrierender Niveauvariometer 10 realisiert, die zwischen Bezugspunkten 11 über dem Unverritzten und solchen an beiden Ufern von tektonischen Schwächezonen 13 messen. Durch Meßstellen dieses übertägigen Netzes werden auch tektonische Schwächezonen über dem Unverritzten im Bereich der stark belasteten Randzone des Lehmann'schen Troges überwacht.An upper network FMS is realized by a pair of long base registering level variometers 10 measuring between reference points 11 over the scratches and those on both banks of tectonic weaknesses 13. By measuring points of this surface network also tectonic weakness zones are monitored over the Unrrritzten in the region of the heavily loaded edge zone of the Lehmann trough.
Zu einer FuM des untertägigen Netzes gehören zwei der bekannten, aus zwei Neigungsmessern 8 und einem Druckkissensensor 9 bestehenden. Anordnungen zur Messung sprunghafter Änderungen des Pfeilerbelastungsdruckes. Sie werden beiderseits der Schwächezone an eng benachbarten Pfeilern in der Weise installiert, wie es Fig. 3 erläutert. Das heißt zwischen den beiden sogenannten Meßpfeilcrn befindet sich etwa im Bereich der Schwächezone ein meßgerätefreier dritter Pfeiler, dessen Stoß abgeklappt werden kann, um die zur Eichung erforderliche drastische Änderung des Pfeilerbelastungsdruckes zu erzeugen.To a FuM of the underground network include two of the known, consisting of two inclinometers 8 and a pressure pad sensor 9. Arrangements for measuring abrupt changes in pier load pressure. They are installed on both sides of the weak zone at closely adjacent pillars in the manner as Fig. 3 explains. That is, between the two so-called Meßpfeilcrn located approximately in the region of the weak zone, a meter-free third pillar, the shock can be folded down to produce the required for calibration drastic change in the pillar load pressure.
Von den vier Stoßen der quadratischen Meßpfeiler werden drei mit den Sensoren 8 und 9 besetzt. Die sensorfreien vierten Meßpfeilerstöße liegen dem Mittelpfeiler gegenüber. Wie bei der bekannten Anordnung zur Messung sprunghafter Änderungen des Pfeilerbelastungsdruckes werden die Sensoren 8 und 9 in Vertikalebenen installiert, die etwa in der Mitte der Meßpfeiler parallel zu den sensorfreien Stoßen verlaufen.Of the four joints of the square measuring pillars, three are occupied by the sensors 8 and 9. The sensor-free fourth Meßpfeilerstöße lie opposite the center pillar. As in the known arrangement for measuring abrupt changes in the pillar loading pressure, the sensors 8 and 9 are installed in vertical planes which run approximately in the center of the measuring pillars parallel to the sensor-free joints.
ZurGewährleistung einer flächendeckenden Überwachung des Deckgebirges installiert man die über- und untertägigen FuM auf Meßprofilen, d. h. Vertikalebenen 15, die senkrecht zum mittleren Streichen der Deckgebirgsausschnitte verlaufen und in der letzteren Richtung gleiche Abstände voneinander haben (s. Fig. 2).To ensure a comprehensive monitoring of the overburden, the above and below ground FuM are installed on measuring profiles, ie. H. Vertical planes 15 which are perpendicular to the middle strike of the overburden cut-outs and are equidistant from each other in the latter direction (see Fig. 2).
Die Meßschwellen der Sensoren des FüM-Netzes werden so klein gewählt, daß neben den Wirkungen lokaler seismischer Ereignisse und Gas-Salz-Ausbrüche auf die durch Ein- und Abschaltungen der Hauptgrubenlüfter verursachten Vertikalbewegungen der Erdoberfläche sowie sprunghaften Änderungen des Pfeilerbelastungsdruckes meßtechnisch erfaßt werden. Letztere haben den Vorteil, daß die im gesamten Grubenfeld mit vergleichbar großen Amplituden auftreten, reversibel und wiederholbar sind, was ihre Identifizierung erleichtert.The thresholds of the sensors of the FüM network are chosen so small that in addition to the effects of local seismic events and gas salt outbreaks on the vertical movements of the earth's surface caused by switching on and off the main pit fan and sudden changes in the pillar load pressure are detected by measurement. The latter have the advantage that in the entire pit field with comparable large amplitudes occur, are reversible and repeatable, which facilitates their identification.
Wie bei anderen Überwachungssystemen kann sowohl fortlaufend als auch ereignisgetriggert registriert werden. Die Signale werden an den Müßstellen vorverstärkt und über Kabel einer zentralen Meßwarte zugeführt. Hier erfolgt die Datenauswertung mittels eines Mikrorechners.As with other monitoring systems, both continuous and event triggered can be registered. The signals are pre-amplified at the points of need and fed via cable to a central control room. Here, the data is evaluated by means of a microcomputer.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht entweder auf der Auswertung der durch Grubenlüfterschaltungen verursachten Belastungseffekte (Verfahrensvariante A) oder der direkten Wirkungen von lokalen seismischen Ereignissen und größeren Gas-Salz-Ausbrüchen (Variante B).The method according to the invention is based either on the evaluation of the load effects caused by pit ventilator circuits (process variant A) or the direct effects of local seismic events and larger gas-salt outbreaks (variant B).
Variante A ermöglicht zu jedem beliebig wählbaren Termin eine Kontrolle der überwachten Schwächezonen hisnichtlich eingetretener Änderungen ihres Durchtrennungsgrades. Die erforderlichen Vergleichswerte liefern die einmal wöchentlich zu Wartungszwecken durchgeführten Grubenlüfterabschaltungen.Variant A allows a control of the monitored weakness zones of any changes in their degree of separation, which can be chosen at any time. The required comparative values are provided by the once a week maintenance muffler shutdowns.
Durch Variante B werden kurze Zeit nach einem lokalen seismischen Ereignis oder Gas-Salz-Ausbruch entsprechende Meßinformationen zumindestens für den Teil des Überwachungsgebietes geliefert, in dem dec ereignisbedingte Meßeffekt hinreichend groß ist.By variant B, a short time after a local seismic event or gas-salt outbreak corresponding measurement information is supplied at least for the part of the surveillance area in which dec event-induced measurement effect is sufficiently large.
Bei Störungen der Registrierungen während des Ereignisses, z. B. durch Übersteuerung oder durch Neizausfaii, können die gewünschten Informationen über die ereignisbedingten Änderungen des Durchtrennungsgranes der Schwächezonen nachträglich nach Variante A mittels Grubenlüfterschaltungen gewonnen werden.In case of disturbances of registrations during the event, eg. As by overdrive or by Neizausfaii, the desired information on the event-related changes of the Durchgennungsgranes the weakness zones can be obtained subsequently to variant A by means of mine ventilation circuits.
Unabhängig vom Typ der sprunghafte1"· ueckgebirgsbewegungen, d. h. unabhängig von der Verfahrensvariante, erhält man die genannten Informationen aus den Meßdaten in vier Verfahrensschritten:Regardless of the type of sudden 1 ' ' mountain movements, ie independent of the variant of the method, the information given is obtained from the measured data in four process steps:
Im ersten Verfahrensschritt werden in gleicherweise wie beim bekannten Verfahren zur Messung sprunghafter Änderungen des Pfeilerbelastungsdruckes mit einem Iterationsverfahren unter Verwendung des Sprungtests von LECOLAZET die ereignisbedingten (sprunghaften) von den nicht ereignisbedingten (glatten) Neigungskomponenten getrennt und gei ätebedingte Störanteile durch Vergleich der Registrierungen benachbarter Meßstellen hinsichtlich der Signalform eliminiert.In the first method step, in the same way as in the known method for measuring abrupt changes of the pillar loading pressure with an iteration method using the LECOLAZET jump test, the event-related (erratic) components are separated from the non-event (smooth) pitch components and geo-related noise components by comparison of the registrations of adjacent measurement sites eliminated the waveform.
Im zweiten Verfahrensschritt werden durch Vergleich der ereignisbedingten Neigungsvariationen mit den entsprechenden Kalibriersignalen die sprunghaften Änderungen des Pfeilerbelastungsdruckes bzw. relativen Vertikalbewegungen der Tagesoberfläche ermittelt.In the second method step, the sudden changes in the pillar loading pressure or relative vertical movements of the daily surface are determined by comparing the event-related inclination variations with the corresponding calibration signals.
Im dritten Verfahrensschritt werden die Quotienten der Beträge der der beiderseits der Schwächezonen gemessenen Effekte bestimmt und damit vergleichbare Parameter für die Ergebnisse der über- und untertägigen Messungen eingeführt.In the third method step, the quotients of the amounts of the effects measured on both sides of the weak zones are determined and thus comparable parameters for the results of the above and below-ground measurements are introduced.
Im vierten Verfahrensschritt bestimmt man die eingetretenen Änderungen im Durchtrennungsgrad der Schwächezonen durch Vergleich der erhaltenen Quotienten mit den entsprechenden Ergebnissen früherer Messungen mit anschließender Einarbeitung der Resultate in das aktuelle Deckgebirgsmodell. Anhand des Deckgebirgsmodells bestimmt man die aktuelle geomechanischc Verhaltensweise von Deckgebirgsausschnitten.In the fourth method step, the changes which have occurred in the degree of separation of the zones of weakness are determined by comparing the quotients obtained with the corresponding results of previous measurements and then incorporating the results in the current covering mountain model. On the basis of the deck mountain model one determines the current geomechanischc behavior of deck mountain cutouts.
Ausführungsbeispielembodiment
Im folgondon wird die Erfindung anhand oines Ausführungsboispiels mittels der Zeichnung näher erläutert. In der zugehörigen Zoichnung beschreiben:In succession, the invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment by means of the drawing. Describe in the accompanying drawings:
Fig. 1: oin untortägigos Hnhlraumsystom (Aufriß) mit über- und untertägigen Netzen von Faultüberwachungsmeßstellen Fig. 2: das zu Fig. 1 gohörondo Netz von übertägigen Faultüborwachungsmeßstellen Fig. 3: dio Anordnung dor Sonsoron bei einer untertägigen Faultüberwachungsmeßstelle. Es werdun zwei Druchkissonsensoren 9 und zwei odor vier Neigungsmesser 8 verwendet.Fig. 1: oin Untortägigos Hnhlraumsystom (elevation) with over and underground networks of Faultüberwachungsmeßstellen Fig. 2: gogehondo to Fig. 1 network of surface Faultüborwachungsmeßstellen Fig. 3: the arrangement of the Sonsoron at an underground Faultüberwachungsmeßstelle. Two pressure sensors 9 and two or four inclinometers 8 are used.
Zur Überwachung des Deckgebirges über Hohlraur. systemen von relativ geringer horizontaler Ausdehnung, z. B. im Falle der vorwiegend in Salzstöcken installierten Endlagerstätten von Kernbrennstoffen, wird die in Fig. 1 im Aufriß und Fig. 2 im Grundriß dargestellte Lösung bevorzugt. Dabei werden die übertägigen Faultüberwachungsmeßstellen (FüM) durch Paare von langbasigen Niveauvariomatern 10 realisiert. Letztere messen zwischen Bezugspunkten 11 über dem Unverritzten außerhalb der Randzone 14 und solchen an beiden Ufern der tektonischen Schwächezonen 13 (Bezugspunkte 4 und 5).To monitor the overburden via hollow. systems of relatively small horizontal extent, e.g. As in the case of the installed mainly in salt deposits final deposits of nuclear fuel, the solution shown in plan view in Fig. 1 in elevation and Fig. 2 in plan is preferred. The above-mentioned Faultüberwachungsmeßstellen (FüM) by pairs of langbasigen Niveauvariomatern 10 are realized. The latter measure between reference points 11 over the scratches outside of the edge zone 14 and those on both shafts of the tectonic weakness zones 13 (reference points 4 and 5).
Zur Überwachung des Deckgebirges über ausgedehnten Grubenfeldern wird hinsichtlich der ubertägigen FüM eine Lösung bevorzugt, die einen Kompromiß zwischen ökonomischen und meßtechnischen Anforderungen eingeht. Zur Senkung des Installationsaufwandes werden die Bezugspunkte 11 von jeweils nur einem die Schwächezone 13 überwachenden Niveauvariometer 10 in das Gebiet über dem Unverritzten jenseits der Randzon« vorlegt. An den anderen FüM derselben Schwächezone installiert man jeweils drei kurzbasige Niveauvariometer (Pasisl'.nge 20-25m), von denen eines über die Schwächezone hinweg mißt, während die Vergleichsinstrumente die Neigungsbewegungen der beiden Ufer der Schwächezone registrieren.To monitor the overburden over extensive minefields, a solution is preferred with regard to the day-to-day life, which compromises between economic and metrological requirements. To reduce the installation effort, the reference points 11 of only one of the weakness zone 13 monitoring level variometer 10 in the area above the Unrritzten beyond the Randzon «presents. At the other fuses of the same zone of weakness one installs three short-basal level-variometers (pausing length 20-25m), one of which measures across the weak zone, while the comparison instruments register the tilting movements of the two banks of the weak zone.
Alle an den FüM derselben Schwächezone eingesetzten Niveauvariometer registrieren im selben Azimut. Auf das Paar von langbasigen Niveauvariometern kann aus Gründen der Signalidentifizierung und SNR-Verbesserung nicht verzichtet werden.All level variometers used in the same weak zone register in the same azimuth. For the sake of signal identification and SNR enhancement, the pair of long-baseline level vari- ables can not be dispensed with.
Als bevorzugte Lösung zur Realisierung der untertägigen FüM gilt eine Anordnung von zwei Neigungsmessern 8 und zwei Druckkissensensoren 9. Sie werden beiderseits der Schwächezone an eng benachbarten Pfeilern in der Weise installiert, wie es Fig. 3 erläutert. Das heißt zwischen den beiden sogenannten Meßpfeilern befindet sich etwa im Bereich der Schwächezone ein meßgerätefreier dritter Pfeiler, dessen Stoß abgeklappt werden kann, um die zur Eichung erforderliche drastische Änderung des Pfeilerbelastungsdruckes zu erzeugen.As a preferred solution for the realization of the underground FüM applies an arrangement of two inclinometers 8 and two pressure pad sensors 9. They are installed on both sides of the weak zone to closely adjacent pillars in the manner as Fig. 3 explains. That is, between the two so-called Meßpfeilern located approximately in the region of the weak zone a meter-free third pillar, the shock can be folded down to produce the required for calibration drastic change in the pillar load pressure.
Die hier bevorzugte Lösung für die untertägige Standard-FüM unterscheidet sich von der im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen durch die aus Kostengründen verminderte Zahl der verwendeten Neigungsmesser (zwei statt vier). Wie Fig. 3 andeutet, wurden die beiden Neigungsmesser an Meßpfeilerstößen weggelassen, die einander diagonal gegenüberliegen.The preferred solution for the standard underground daytime model differs from that described in the previous section by the reduced number of inclinometers used (two instead of four) for cost reasons. As indicated in Fig. 3, the two inclinometers have been omitted from meter butt joints which are diagonally opposite each other.
Dadurch wird erreicht, daß die belastungsbedingten Neigungskomponenten mit entgegengesetzten Vorzeichen in die Registrierungen eingehen. Die regionalen Neigungskomponenten werden von den im Azimut messenden Neigungsmessern dagegen mit gleichen Vorzeichen registriert.This ensures that the stress-related inclination components are received with opposite signs in the registrations. By contrast, the regional inclination components are registered by the azimuth-measuring inclinometers with the same sign.
Zur Gewährleistung einer flächendeckenden Überwachung des Deckgebirges wird eine Lösung bevorzugt, bei der die über- und untertägigen FüM in Vertikalebenen (Meßprofilen) 15 installiert werden, die senkrecht zum mittleren Streichen der Ueckgebirgsausschnitte verlaufen und in der letzteren Richtung gleiche Abstände voneinander haben.To ensure a comprehensive monitoring of the overburden, a solution is preferred in which the over- and underground-FüM in vertical planes (measuring profiles) 15 are installed, which are perpendicular to the middle strike the Ueckgebirgsausschnitte and have the same distance from each other in the latter direction.
Von den beschriebenen Verfahrensvarianten wird die Variante A bevorzugt, weil sie eine Feststellung von Änderungen im Durchtrennungsgrad der überwachten tektonischen Schwächezonen zu beliebig wählbaren Terminen ermöglicht. Letzteres schließt nicht aus, daß nach Variante B bei gelegentlich auftretenden energiereichen lokalen seismischen Ereignissen oder Gas-Salz-Ausbrüchen ereignisgetriggert mitregistriert und ausgewertet wird.Variant A is preferred by the described variants of the method because it enables a determination of changes in the degree of separation of the monitored tectonic weak zones to arbitrary dates. The latter does not rule out that according to variant B with eventual high-energy local seismic events or gas-salt outbreaks event-triggered registered and evaluated.
Zur ereignisgetriggerten Inbetriebsetzung der Registriereinrichtungen und zur Auswertung der Meßdaten werden untertägige Luftdruckregistrierungen sowie die Meßinformationen des seismischen Grubenüberwachungssystems über Herdzeit, Herwege und Magnitude der lokalen seismischen Ereignisse und dergleichen benötigt.For event-triggered commissioning of the registration devices and for the evaluation of the measurement data, underground air pressure registrations as well as the measurement information of the seismic mine monitoring system about the duration of the hearth, the way and magnitude of the local seismic events and the like are required.
Um die Anwendung der Verfahrensvariante A auch bei Endlagerstätten von Kernbrennstoffen zu ermöglichen, müssen innerhalb des abgeschlossenen Hohlraumsystems ein oder mehrere Lüfter installiert werden, die beim Einschalten im untertägigen Hohlraumsystem Zonen mit erhöhtem oder verminderten Luftdruck erzeugen.In order to enable the application of process variant A also in nuclear fuel repositories, one or more fans must be installed within the closed cavity system, which generate zones with increased or reduced air pressure when switched on in the underground cavity system.
Zur Verdichtung eines weitmaschigen Netzes von FüM, in dessen Zwischenräumen keine tektonischen Pchwächezonen kartiert wurden, sieht die bevorzugte Lösung die Einrichtung von Zusatzmeßstellen mit einfacherer Sensorausstattung vor. Eine übertägige Zusatzmeßstelle wird durch ein einzelnes langbasiges Niveauvariometer 10 realisiert. Unter Tage reduziert sich die Sensorausstattung einer solchen Meßstelle auf zwei Neigungsmesser 8 und einen Druckkissensensor 9.For compressing a wide-meshed network of rooms, in whose interstices no tectonic areas were mapped, the preferred solution provides for the establishment of additional measuring points with simpler sensor equipment. An overlying additional measuring point is realized by a single long-base level variometer 10. Underground, the sensor equipment of such a measuring point is reduced to two inclinometer 8 and a pressure pad sensor. 9
Die hier bevorzugte Lösung unterscheidet sich leistungsmäßig vr η einem nur aus Druckkissensensoren gemäß Patentschrift DE 3403521 bestehenden untertägigen Überwachungssystem für Endlagerstätten von Kernbrennstoffen in folgenden Punkten:The solution preferred here differs in terms of performance from an underground monitoring system for nuclear fuel repositories consisting only of pressure pad sensors according to DE 3403521 in the following points:
- die um mehrere Größenordnungen niedrigere Meßschwelle ermöglicht die Früherkennung und Weiterverfolgung von möglichen schrittweisen Veränderungen im Durchtrennungsgrad der überwachten Schwächezonen lange Zeit bevor die Druckkissensensoren ansprechen,the measurement threshold which is lower by several orders of magnitude enables the early detection and follow-up of possible stepwise changes in the severity of the monitored weak zones long before the pressure pad sensors respond,
- die tektonischen Schwijchezonen in der durch bergbaubedingte Spannungen besonders stark bt-Jasteten Randzone 14- the tectonic Schwijche zones in the zone Bt-Jasteten due to mining-related tensions edge zone 14
- Geräteeffekte infolge der strahlungsbedingten Aufheizung des Gebirges werden zumindestens bei den ubertägigen Meßeinrichtungen ausgeschlossen,- Equipment effects due to the radiation-induced heating of the mountains are excluded at least in the daytime measuring devices,
- der aktuelle Zustand der überwachten Schwächezonen kann in regelmäßigen Abständen bzw. zu einem beliebigen Termin kontrolliert werden.- The current state of the monitored weak zones can be checked at regular intervals or at any time.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32250588A DD277492A1 (en) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | ARRANGEMENT AND METHOD FOR MONITORING TECTONIC DARK ZONES IN THE DECK MOUNTAIN |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32250588A DD277492A1 (en) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | ARRANGEMENT AND METHOD FOR MONITORING TECTONIC DARK ZONES IN THE DECK MOUNTAIN |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD277492A1 true DD277492A1 (en) | 1990-04-04 |
Family
ID=5604505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD32250588A DD277492A1 (en) | 1988-12-02 | 1988-12-02 | ARRANGEMENT AND METHOD FOR MONITORING TECTONIC DARK ZONES IN THE DECK MOUNTAIN |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD277492A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4132749A1 (en) * | 1991-09-27 | 1993-04-08 | Zentralinstitut Fuer Physik De | Measuring appts. of sudden changes in vertical strain in pillars, esp. for monitoring tectonic weak zones in ground over hollow underground chambers - contains conventional inclination meters and vertical strain sensors used in conjunction with horizontal calibration bolts |
DE4302098A1 (en) * | 1993-01-20 | 1994-08-18 | Dietrich Dr Simon | Validation method for prognostic calculations for the stability of mine workings |
-
1988
- 1988-12-02 DD DD32250588A patent/DD277492A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4132749A1 (en) * | 1991-09-27 | 1993-04-08 | Zentralinstitut Fuer Physik De | Measuring appts. of sudden changes in vertical strain in pillars, esp. for monitoring tectonic weak zones in ground over hollow underground chambers - contains conventional inclination meters and vertical strain sensors used in conjunction with horizontal calibration bolts |
DE4302098A1 (en) * | 1993-01-20 | 1994-08-18 | Dietrich Dr Simon | Validation method for prognostic calculations for the stability of mine workings |
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