DE10006197C1

DE10006197C1 - Anchor monitor at mining works has a fixed register with integrated movement sensors at the anchor head with coupling wires to detect movements through shifts in the rock formation

Info

Publication number: DE10006197C1
Application number: DE2000106197
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Grantz; Karl-Heinz Pucher; Karl-Heinz Redeker
Original assignee: RAG AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2020-02-12

Abstract

The monitor to register shifts in the position of anchors (3) at underground mining works (1), through movements in the rock formation (5), has a fixed register (6) with integrated movement sensors (7) with a rotary movement. The sensors have a wire (9) link which gives movements of the anchor head (4) of an anchor (3). A force (14) on the rock formation, which changes the position of the anchor head (4), is transmitted by the wire (9) link to the movement sensors (7) and onwards to a display.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung der Lageverschie bung von Ankerköpfen aufgrund von Gebirgsbewegungen eines mit Ankern ausgebauten untertägigen Grubenbaus.The invention relates to an arrangement for monitoring the situation Exercise anchor heads due to mountain movements one with anchors upgraded underground mining.

Jeder Grubenbau unterliegt dem Druck, der von dem Gewicht der darüber liegenden Gesteinsschichten erzeugt wird. Dieser Druck wird als Überlage rungsdruck bezeichnet. Bei einem Abbau in großen Tiefen gibt es im Prinzip keinen Ausbau, der diese Last tragen könnte. Dies ist aber auch nicht nötig, da das überlagernde Gebirge sich selbst trägt. Um den durch den Gruben bau entstandenen Hohlraum bildet sich ein etwa ovales Druckgewölbe aus mit erhöhtem Druck in den Stößen. Das Gebirge innerhalb des Druckgewöl bes entspannt sich und kann sich auflockern.Any mine construction is subject to the pressure of the weight of it above lying rock layers is generated. This print is called a overlay pressure. In principle, when mining at great depths no expansion that could bear this burden. But this is not necessary either because the overlying mountains support themselves. To the one through the pits When the cavity is formed, an approximately oval pressure vault is formed with increased pressure in the bumps. The mountains within the pressure vault bes relaxes and can loosen up.

Der eingebrachte Ausbau hat das Gestein des aufgelockerten Druckgewöl bes zu tragen und dem Stoßdruck entgegenzuwirken. Dadurch soll eine weitere Bewegung des Gebirges verhindert werden. The installed expansion has the rock of the loosened pressure vault bes to wear and counteract the shock pressure. This is supposed to further movement of the mountains can be prevented.

In diesem Zusammenhang ist der sogenannte Ankerausbau eine gängige Ausbauart (siehe hierzu beispielsweise "Grundriss der Bergtechnik", 3. Auf lage, Verlag Glückauf GmbH, S. 229 ff.). Hierbei werden Anker in Bohr löchern in das Gebirge eingebracht, deren Aufgabe es ist, die Gleitbewe gungen mehrerer geringmächtiger Schichten gegeneinander zu verhindern und die Widerstandsfähigkeit des Gebirges so zu erhöhen, dass dieses sich selbst trägt. Die Anker vermindern die Aufblätterung und auch die Schubbe wegungen zwischen benachbarten Schichtpaketen. Diesen Eigenschaften verdankt der Ankerausbau seine zunehmende Verbreitung.In this context, the so-called anchor removal is a common one Type of expansion (see, for example, "Floor plan of the mining technology", 3rd on location, Verlag Glückauf GmbH, p. 229 ff.). Anchors in Bohr holes in the mountains, the task of which is to slide the prevent several minor layers against each other and to increase the resilience of the mountains in such a way that even carries. The anchors reduce the exfoliation and also the thrust movements between neighboring layer packages. These characteristics the anchor expansion owes its increasing spread.

Jedoch kann es infolge besonderer Gebirgsverhältnisse sowie der Druck- und Bewegungsmechanismen der unter Abbaueinwirkung geratenen Gru benbaue zu Gebirgsbewegungen kommen. Das Gebirge strebt durch Span nungsumlagerung einen neuen Gleichgewichtszustand an. Überschreiten die dabei auftretenden Spannungen die örtliche Gesteinsfestigkeit, kommt es zu einer Rissbildung. Durch hohe Spannungen kann es dann insbesondere zum Zerbrechen der Stöße und zur Bildung von Bruchkörpern kommen, die in den Streckenhohlraum geschoben werden. Hieraus kann eine sowohl be triebstechnisch als auch sicherheitlich bedenkliche Situation entstehen.However, due to special mountain conditions and the pressure and movement mechanisms of the group under the influence of degradation benbaue come to mountain movements. The mountains strive through span rearrangement a new state of equilibrium. Exceed the the resulting stresses the local rock strength, it comes to a crack. High voltages can then lead to Breaking the bumps and forming fragments that come in the track cavity are pushed. From this one can be both drive-related as well as safety-critical situation arise.

In "Berg- und Hüttenmännische Monatshefte", 127. Jahrgang, Heft 6, 1982, Seiten 214 bis 218 werden die praktische Anwendung und Auswertung einer gebirgsmechanischen Messtechnik bei verschiedenen Stollen und Tunnel baustellen beschrieben. Bei schwierigen Gebirgsverhältnissen sollen hier neben den Extensometermessungen auch Messankermessungen zur Inter pretation der Bruchvorgänge herangezogen werden.In "Berg- und Hüttenmännchen Monthly Notebooks", Volume 127, Issue 6, 1982, Pages 214 to 218 are the practical application and evaluation of a rock mechanics measurement technology in different tunnels and tunnels construction sites described. In difficult mountain conditions, here in addition to the extensometer measurements also measurement anchor measurements for the Inter pretation of the breaking processes can be used.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine zuverläs sig arbeitende technisch praktikable Anordnung zur Überwachung der Lage verschiebung von Ankerköpfen aufgrund von Gebirgsbewegungen eines mit Ankern ausgebauten untertägigen Grubenbaus zu schaffen, welche insbe sondere eine Überwachung der Stoßwanderungen ermöglicht. Proceeding from this, the object of the invention is to provide a reliable one sig working technically practicable arrangement for monitoring the situation displacement of anchor heads due to mountain movements with a Anchored to create underground mine construction, which in particular a special monitoring of the impact migrations enables.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach Anspruch 1 in einer Anordnung, welche eine im Grubenbau örtlich fixierte Registrierstation mit integrierten Bewegungsmeldern umfasst, bei der die Bewegungsmelder jeweils mit dem Ankerkopf eines Ankers gekoppelt sind.This object is achieved according to claim 1 in an arrangement which is a locally fixed registration station with integrated Motion detectors, in which the motion detectors each with the Anchor head of an anchor are coupled.

Kerngedanke der Erfindung bildet die Maßnahme, die Gebirgsbewegungen durch Erfassung der Position der Ankerköpfe zu bestimmen. Die Lagever schiebung eines Ankerkopfs wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anord nung erfasst und zur Anzeige gebracht. Hierdurch können Gebirgsbewegun gen frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen wer den. Insbesondere ist eine Anzeige von Gebirgsbewegungen in den beson ders gefährdeten Stoßbereichen möglich. Stellt sich infolge der Gebirgs druckeinwirkung an den seitlichen Begrenzungsflächen des Grubenbaus eine Verschiebung ein, kann durch geeignete Maßnahmen rechtzeitig einem Stoßeinbruch entgegengewirkt werden.The core idea of the invention is the measure, the mountain movements by determining the position of the anchor heads. The situation ver sliding an anchor head is with the help of the arrangement according to the invention recorded and displayed. This can cause mountain movements recognized early and appropriate countermeasures taken the. In particular, a display of mountain movements in the particular vulnerable impact areas possible. Arises as a result of the mountains pressure on the lateral boundary surfaces of the mine a shift can be taken in time by suitable measures Collapse can be counteracted.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist einfach in ihrem Aufbau und ihrer Be dienung bzw. Kontrolle. Grundsätzlich ist sowohl eine Fernüberwachung als auch eine manuelle Kontrolle mit entsprechender Protokollierung möglich.The arrangement according to the invention is simple in structure and loading service or control. Basically, both remote monitoring is manual control with appropriate logging is also possible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des grundsätzlichen Er findungsgedankens bilden Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.Advantageous refinements and developments of the basic Er inventive concept form the subject of dependent claims 2 to 7.

Vorzugsweise sind die Bewegungsmelder mit den Ankerköpfen mechanisch gekoppelt, wie dies Anspruch 2 vorsieht. Die Kopplung kann durch geeignete Koppelglieder erfolgen. Für die Praxis bietet sich der Einsatz von Drähten als Koppelglieder an, die einerseits jeweils mit einem Ankerkopf und anderer seits mit einem Bewegungsmelder verbunden sind. Über den Draht wird die Lageverschiebung eines Ankerkopfs zum Bewegungsmelder übertragen.The motion detectors with the anchor heads are preferably mechanical coupled, as provided for in claim 2. The coupling can be done by suitable Coupling links take place. In practice, the use of wires is recommended Coupling links, each with an anchor head and the other are connected to a motion detector. Over the wire, the Transfer the position of an anchor head to the motion detector.

Die Lageänderung eines Ankerkopfs wird am Bewegungsmelder erfasst und zur Anzeige gebracht. Möglich ist auch, dass die Lageänderung in elektri sche Signale umgesetzt und einer Auswerteeinheit zugeführt werden. The change in position of an anchor head is recorded on the motion detector and brought to the display. It is also possible that the change in position in electri cal signals are implemented and fed to an evaluation unit.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 3 sind die Bewegungsmelder an der Registrierstation drehbeweglich gelagert. Diese Maßnahme ermöglicht eine geradlinige Ausrichtung der Bewegungsmelder in Richtung auf einen Anker kopf und eine selbsttätige Anpassung bei auftretenden Lageverschiebungen.According to the features of claim 3, the motion detector Registration station rotatably mounted. This measure enables one rectilinear alignment of the motion detectors towards an anchor head and an automatic adjustment when the position changes.

Die Registrierstation ist örtlich fixiert. Hierzu bietet es sich an, die Registrier station an einem Anker aufzuhängen, wie dies Anspruch 4 vorsieht. Vor zugsweise ist die Registrierstation an dem Ankerkopf eines etwa in der Firstmitte eingebrachten Ankers festgelegt.The registration station is fixed locally. For this it is advisable to register to hang station on an anchor, as provided for in claim 4. Before preferably the registration station on the anchor head is approximately in the Ridge center of the anchor inserted.

Grundsätzlich können elektrische Bewegungsmelder (Anspruch 5) oder me chanisch arbeitende Bewegungsmelder (Anspruch 6) zur Anwendung gelan gen.Basically, electrical motion detectors (claim 5) or me Chan working motion detector (claim 6) gelan application gene.

In der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist vorgesehen, dass die Registrierstation mit einer Visualisierungseinheit gekoppelt ist. Die Visu alisierungseinheit dient zur Anzeige einer aufgetretenen Lageverschiebung eines Ankerkopfs, insbesondere wenn diese vorgebbare zulässige Grenz werte überschreitet.In the advantageous embodiment according to claim 7 it is provided that the registration station is coupled to a visualization unit. The visu Alization unit is used to display a position shift that has occurred an anchor head, especially if this predeterminable permissible limit values exceeds.

Die Visualisierungseinheit kann an der Registrierstation vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Leuchtanzeige, von der ein optisches Signal ausgeht. Möglich ist es ferner, dass die Registrierstation mit einer überge ordneten Betriebswarte in Verbindung steht. Von hier aus ist die Registrier station fernabfragbar und in das Betriebsüberwachungssystem eingebunden. Die durch die Anordnung festgestellten Gebirgsbewegungen können so di rekt an einem Bildschirm zur Anzeige gebracht werden.The visualization unit can be provided at the registration station, for example in the form of a light indicator, of which an optical signal going out. It is also possible for the registration station to have a trans associated control room. From here is the registrar station can be queried remotely and integrated into the operational monitoring system. The mountain movements determined by the arrangement can di be displayed on a screen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments described in more detail. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen bogenförmigen Grubenbau; Figure 1 is a schematic cross section through an arcuate pit.

Fig. 2 und 2a einen schematischen Querschnitt durch einen Grubenbau in Rechteckform; Figs. 2 and 2a is a schematic cross section through a mine opening in a rectangular shape;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Registrierstation der erfindungsge mäßen Anordnung mit mechanischen Bewegungsmeldern; Fig. 3 is a schematic diagram of a registration station of the arrangement according to the invention with mechanical motion detectors;

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Registrierstation der erfindungsge mäßen Anordnung mit elektrischen Bewegungsmeldern und Fig. 4 is a schematic diagram of a registration station of the inventive arrangement with electrical motion detectors and

Fig. 5 in vergrößerter Darstellungsweise den bodenseitigen Aus schnitt eines Bewegungsmelders gemäß Fig. 4. Fig. 5 in an enlarged representation the bottom of cut of a motion detector of FIG. 4.

In allen Zeichnungen tragen einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen.Corresponding components bear the same in all drawings Reference numerals.

Bei den in den Fig. 1, 2 und 2a dargestellten Grubenbauen handelt es sich um Ankerstrecken 1, 2, 2', wobei die Ankerstrecke 1 gemäß Fig. 1 einen bogenförmigen Querschnitt und die Ankerstrecken 2, 2' (Türstock strecke) gemäß Fig. 2 sowie Fig. 2a einen rechteckigen Querschnitt auf weisen. Die beiden Ankerstrecken 2 bzw. 2' unterscheiden sich grundsätzlich nur in ihrer relativen Lage zum Flöz F. Die Ankerstrecke 2 ist am Flözliegen den FL ausgerichtet, wohingegen die Ankerstrecke 2' am Flözhangenden FH angehalten ist.In the illustrated in FIGS. 1, 2 and 2a workings is anchor lines 1, 2, 2 ', wherein the anchor section 1 of FIG. 1 has an arcuate cross section and the anchor lines 2, 2' (door frame distance) shown in FIG. 2 and Fig. 2a have a rectangular cross section. The two anchor sections 2 and 2 'differ fundamentally only in their relative position to the seam F. The anchor section 2 is aligned with the FL at the seam lying, whereas the anchor section 2 ' is stopped at the seam end FH.

Ankerausbau zählt zum sogenannten starren Ausbau. Hierbei werden Anker 3, meist Stahlstangen, in hierfür hergestellte Bohrlöcher eingeführt und in diesen durch Spreizhülsen oder Kunststoffklebepatronen festgehalten. Am in die Strecke 1 bzw. 2 ragenden freien Ende eines Ankers 3, dem sogenann ten Ankerkopf 4, ist ein Absetzmechanismus mit einer Tragplatte aufge schraubt und fest gegen das Gebirge 5 verspannt. Auf diese Weise verbin den die Anker 3 mehrere Gebirgsschichten zu einem tragfähigen Gebirgs mantel. Anchor expansion is part of the so-called rigid expansion. Anchors 3 , usually steel rods, are inserted into boreholes made for this purpose and held in place by expansion sleeves or plastic adhesive cartridges. At the distance 1 or 2 projecting free end of an anchor 3 , the so-called th anchor head 4 , a settling mechanism with a support plate is screwed up and firmly clamped against the rock 5 . In this way, the anchors 3 connect several mountain layers to a stable mountain jacket.

Zur Überwachung der Bewegungen des Gebirges 5 in den Strecken 1, 2 ist eine örtlich fixierte Registrierstation 6 vorgesehen. Diese weist integrierte Bewegungsmelder 7, 8 auf. Die Bewegungsmelder 7 bzw. 8 sind jeweils mit einem Ankerkopf 4 mechanisch durch einen Draht 9 gekoppelt.A locally fixed registration station 6 is provided for monitoring the movements of the mountains 5 in the sections 1 , 2 . This has integrated motion detectors 7 , 8 . The motion detectors 7 and 8 are each mechanically coupled to an anchor head 4 by a wire 9 .

Die Registrierstation 6 ist in der Firstmitte an dem dortigen Ankerkopf 4' auf gehängt. Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, umfasst eine Re gistrierstation 6 einen Tragarm 10 mit einer oberen Aufnahme 11 zur Be festigung am Ankerkopf 4' und einen Tragkopf 12. Am Tragkopf 12 sind die Bewegungsmelder 7 bzw. 8 drehbeweglich gelagert. Die Drehlagerung ist mit 13 bezeichnet. Auf diese Weise richten sich die Bewegungsmelder 7, 8 in Richtung der über die Drähte 9 wirkenden Zugkräfte linear zu diesen aus.The registration station 6 is suspended in the middle of the ridge from the anchor head 4 'there. As shown particularly in FIGS. 3 and 4 show, includes a Re gistrierstation 6 a bracket 10 having an upper receiver 11 to the loading attachment to the anchor head 4 'and a support head 12. The movement detectors 7 and 8 are rotatably mounted on the support head 12 . The pivot bearing is designated 13. In this way, the motion detectors 7 , 8 align themselves linearly with the tensile forces acting on the wires 9 .

Kommt es infolge des Überlagerungsdrucks zu Gebirgsbewegungen, wobei insbesondere die Stoßbereiche 14 zu Stoßwanderungen neigen, werden die hiermit einhergehenden Lageverschiebungen der Ankerköpfe 4 über die Drähte 9 an den jeweilszugeordneten Bewegungsmelder 7 bzw. 8 übertra gen und hier zur Anzeige gebracht.If there is mountain movement as a result of the superimposed pressure, with the impact areas 14 in particular tending to impact migration, the associated positional displacements of the anchor heads 4 are transmitted via the wires 9 to the respectively assigned motion detectors 7 and 8 and are displayed here.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Registrierstation 6 kommen mechanische Bewegungsmelder 7 zur Anwendung.In the registration station 6 shown in FIG. 3, mechanical motion detectors 7 are used.

Ein solcher Bewegungsmelder 7 weist ein zylinderförmiges Gehäuse 15 auf, in der eine Anzahl von teleskopartig zueinander verlagerbarer Messkolben 16 unter dem Einfluss einer Zugfeder 17 gehalten sind. Am freien Ende des äußeren Messkolbens 16' ist der Draht 9 festgelegt und mit einem Ankerkopf 4 verspannt. So entsteht ein Wegmeßsystem, welches eine Lageverschie bung eines Ankerkopfs 4 verursacht durch Gebirgsbewegungen zur Anzeige bringt. Bewegt sich ein Ankerkopf 4 infolge einer Stoßwanderung in Richtung auf das Streckeninnere, verkürzt sich der Abstand zwischen Bewegungs melder 7 und Ankerkopf 4. Die Messkolben 16, 16' verlagern sich relativ zueinander, so dass die Lageverschiebung hier abgelesen werden kann. Such a motion detector 7 has a cylindrical housing 15 in which a number of measuring pistons 16 which can be displaced telescopically relative to one another are held under the influence of a tension spring 17 . The wire 9 is fixed at the free end of the outer measuring piston 16 'and braced with an anchor head 4 . This creates a position measuring system which causes a position displacement of an anchor head 4 caused by mountain movements to be displayed. If an anchor head 4 moves as a result of a shock migration towards the interior of the route, the distance between the movement detector 7 and anchor head 4 is reduced. The measuring pistons 16 , 16 'are displaced relative to one another so that the positional shift can be read off here.

Eine alternative Ausführung eines elektrischen Bewegungsmelders 8 zeigen die Fig. 4 und 5.An alternative embodiment of an electrical motion detector 8 is shown in FIGS. 4 and 5.

Im Gehäuse 18 des Bewegungsmelders 8 ist am Schalterboden 19 ein Fe derkontakt 20 vorgesehen. Dieser steht über eine Feder 21 mit dem Draht 9 in Verbindung. Bei einer anzeigenrelevanten Lageveränderung des Anker kopfs 4 schließt der Federkontakt 20. Diese Situation wird durch eine Visua lisierungseinheit in Form einer Leuchtdiodenanzeigen 22 zur Anzeige ge bracht. Optional kann die Ankerbewegung auch nach Übertage zur Be triebswarte übertragen werden. In the housing 18 of the motion detector 8 a Fe derkontakt 20 is provided on the switch bottom 19 . This is connected to the wire 9 via a spring 21 . In a display-relevant change in position of the armature head 4 , the spring contact 20 closes. This situation is brought to display by a visualization unit in the form of a light-emitting diode display 22 . Optionally, the anchor movement can also be transmitted to the control room after work.

List of reference symbols

11

Ankerstrecke
Anchor line

22

Ankerstrecke
Anchor line

22

' Ankerstrecke
'' Anchor line

33rd

Anker
anchor

44

Ankerkopf
Anchor head

44

' Ankerkopf in der Firstmitte
'' Anchor head in the middle of the ridge

55

Gebirge
Mountains

66

Registrierstation
Registration station

77

Bewegungsmelder
motion detector

88th

Bewegungsmelder
motion detector

99

Draht
wire

1010th

Tragarm
Beam

1111

Aufnahme
admission

1212th

Tragkopf
Support head

1313

Drehlagerung
Pivot bearing

1414

Stoß
Shock

1515

Gehäuse v. Housing v.

77

1616

Messkolben
volumetric flask

1616

' Messkolben
' Volumetric flask

1717th

Zugfeder
Tension spring

1818th

Gehäuse v. Housing v.

88th

1919th

Schalterboden
Switch base

2020th

Federkontakt
Spring contact

2121

Feder
feather

2222

Leuchtdioden-Einheit
F Flöz
FL Flözliegende
FH Flözhangende
LED unit
F seam
FL seamed
FH seam end

Claims

1. Arrangement for monitoring the positional displacement of anchor heads due to mountain movements of an underground mine ( 1 , 2 , 2 ') which has been expanded with anchors ( 3 ), characterized by a locally fixed registration station ( 6 ) with integrated motion detectors ( 7 , 8 ), each a motion detector ( 7 , 8 ) is coupled to the anchor head ( 4 ) of an anchor ( 3 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the motion detectors ( 7 , 8 ) with the anchor heads ( 4 ) are mechanically coupled.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the motion detectors ( 7 , 8 ) at the registration station ( 6 ) are rotatably mounted.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the registration station ( 6 ) is suspended from an anchor ( 3 ).

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that electrical motion detectors ( 8 ) are easily seen.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that mechanical motion detectors ( 7 ) are easily seen.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the registration station ( 6 ) with a visualization unit ( 22 ) is coupled.