DE102007021399A1 - Geoelectrical parameter determining method for measuring device for e.g. gas exploration, involves utilizing shield and measuring electrodes for frequency-dependent determination based on analysis of measuring circuit resistances - Google Patents

Geoelectrical parameter determining method for measuring device for e.g. gas exploration, involves utilizing shield and measuring electrodes for frequency-dependent determination based on analysis of measuring circuit resistances Download PDF

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Abstract

The method involves monitoring and quantifying relative earth resistances of a shield electrode (A1) and counter electrodes (B, C) by successive resistance measurements between two electrode groups. Insulation conditions between the shield electrode and measuring electrodes (A0) are tested by three-point measurements. The shield electrode and the measuring electrodes are utilized for frequency-dependent determination indicative of formation resistances for areas of the measuring electrodes or electrode groups based on analysis of measuring circuit resistances at the counter electrodes. An independent claim is also included for a measuring device comprising a geoelectrical apparatus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter für geologische Voraus- und Umfelderkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben zur Untergrunderschließung und mit diesen in Zusammenhang stehenden Hohlräumen und Oberflächen. Es ist bekannt, dass z. B. mit Hilfe der Geoelektrik physikalische Eigenschaften aus einem Untergrund endlichen ohmschen Widerstandes von Tunnel- und Hohlraumvortrieben aus zu erkunden sind ( DE 198 42 975 B4 , Kaus & Kopp, 2004). Das bekannte Verfahren verwendet dabei fokussierende Messanordnungen mit mindestens drei beteiligten Elektroden, um z. B. das konzentrische Vortriebsvorfeld einer Tunnelbohrmaschine geoelektrisch voraus zu erkunden. Schirmstromelektroden, z. B. A1, A2, und zentrale Messströme über A0, mit entsprechenden, im Gebirge angeordneten Gegenelektroden B0, B1, bilden die Grundlage für das Materialvorfeld kennzeichnende Parameterermittlungen, insbesondere spezifische Widerstände. Dabei werden u. a. die Vortriebswerkzeuge als isolierte Elektroden, separate Erdungselektroden sowie z. B. den Tunnel insgesamt auskleidende Metallstrukturen, wie Maschinenkörper, zum Eintrag der Mess- und Schirmströme benutzt. Isolierte Spannungselektroden M und N finden teilweise Anwendung zur Kontrolle der geometrischen Lage der Nullpotentiallinie bei der Messstromfokussierung. Eine unabhängige Bestimmung von lokalen scheinbaren spezifischen Widerständen über 4-Punkt-Messungen erfolgt nicht. Weiterhin erfolgt keine konsequente Bestimmung aller Erdungswiderstände für die involvierten Elektroden. Dadurch werden Amplitudenwechsel der Messströme, insbesondere durch ggf. auftretende veränderliche Erdungswiderstände an den Gegenelektroden, nicht als solche registriert noch quantifiziert. Migrierende Gegenelektroden kommen nicht vor. Mittel zur fortlaufenden meßtechnischen Erkennung potentiell auftretender Leckagen an den Isolationen zwischen Schirmstrom- und Messelektroden, bilden keine integralen Bestandteile der Messvorrichtungen.The invention relates to a method for the determination of geoelectrical parameters for geological prediction and environmental exploration from axial central, transverse and pivoting drives for underground development and related cavities and surfaces. It is known that z. B. with the help of geoelectrics physical properties of a subsoil of finite ohmic resistance of tunnel and cavity operations are to be explored ( DE 198 42 975 B4 , Kaus & Kopp, 2004). The known method uses focusing measuring arrangements with at least three electrodes involved, in order to obtain, for. B. geoelectric to explore the concentric jacking apron of a tunnel boring machine ahead. Shield current electrodes, z. B. A1, A2, and central measuring currents over A0, with corresponding, arranged in the mountains counterelectrodes B0, B1, form the basis for the material apron characterizing parameter determinations, in particular specific resistances. Among other things, the propulsion tools as isolated electrodes, separate ground electrodes and z. B. the tunnel overall lining metal structures, such as machine body, used to enter the measuring and shielding currents. Isolated voltage electrodes M and N are sometimes used to control the geometric position of the zero potential line in the measuring current focusing. An independent determination of local apparent specific resistances via 4-point measurements is not carried out. Furthermore, there is no consistent determination of all grounding resistances for the electrodes involved. As a result, amplitude changes of the measuring currents, in particular by possibly occurring variable grounding resistances at the counterelectrodes, are not registered as such nor quantified. Migrating counterelectrodes do not occur. Means for the continuous metrological detection of potentially occurring leaks at the insulation between shield current and measuring electrodes, do not form integral parts of the measuring devices.

Richtungsabhängige Setzungen und Nutzungen von Gegenelektroden sind nicht bekannt ( Kopp, Th. (2006): BEAM – Bore-Tunnelling Electrical Ahead Monitoring for TBM and Drill & Blast Drivages, Proceedings of 2006 China International Symposium in High Speed Railway Tunnels ). Weitere geoelektrische Erkundungsverfahren über Erdelektroden stammen z. B. aus der Öl- und Gasexploration und finden Anwendung über Bohrwerkzeuge oder andere Systeme für die Tiefbohrindustrie und verwandte Bereiche.Direction-dependent settlements and uses of counterelectrodes are not known ( Kopp, Th. (2006): BEAM - Bore Tunneling Electrical Ahead Monitoring for TBM and Drill & Blast Drivages, Proceedings of 2006 China International Symposium in High Speed Railway Tunnels ). Further geoelectric exploration methods on earth electrodes come z. From oil and gas exploration, and find application through drilling tools or other systems for the deep drilling and related industries.

Ähnlich wie bei bohrlochgeophysikalischen Tomographien kommen hierbei jeweils im wesentlichen Erkundungsrichtungen in das radiale Umfeld der Bohrachse in Betracht. Geoelektrische Vorauserkundungen in Bohrrichtung, welche unmittelbar von der Bohrkrone ausgehen, um gezielt mit genügender Reichweite Formationswiderstände zu bestimmen, sind nicht bekannt.Similar as in borehole geophysical tomography come here in each case essentially exploratory directions in the radial environment of the drilling axis into consideration. Geoelectric preliminary explorations in the drilling direction, which go straight from the drill bit to specifically with sufficient reach Formation resistances are not known.

Zunehmender Bedarf an der Lösung qualifizierter geoelektrischer Voraus- und Umfelderkundungsaufgaben besteht in den Bereichen Tunnel- und Bergbau, sowie für bohrbegleitende Vorauserkundungen bei Horizontal- und Vertikalbohrungen, insbesondere in der Öl- und Gasexploration. Zu ermittelnde geoelektrische Parameter sind hierbei z. B. elektrodenort- und -artspezifische Erdungswiderstände, Formationswiderstände, scheinbare spezifische Widerstände und zugehörige IP-Effekte, temperaturabhängige Widerstände, sowie Wassergehalte und abgeleitete Wärmeleitfähigkeiten.increasing Need for solving qualified geoelectrical requirements and environmental exploration tasks exists in the areas of tunneling and Mining, as well as for drill-accompanying exploration Horizontal and vertical bores, especially in the oil and gas exploration. To be determined geoelectric parameters are hereby z. B. electrode-type and ground-specific grounding resistances, Formation resistances, apparent specific resistances and related IP effects, temperature-dependent Resistors, as well as water contents and derived thermal conductivities.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierender und nicht-fokussierender Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben und mit diesen in Zusammenhang stehenden Hohlräumen und Oberflächen sowie Messvorrichtung dazu zu schaffen, sodass eine zuverlässige Prognose insbesondere über Gebirgseigenschaften und Materialarten des Vortriebs- oder Abbauvorfeldes mit genügender Reichweite sowie eine sensorische Erkennung des unmittelbar geförderten Materials bei Kontrolle der vorherrschenden Messbedingungen ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand fortlaufend erfolgen kann.It Object of the invention, a method for the determination of geoelectric Parameters by means of focusing and non-focusing arrangements for underground propulsion-accompanying geological preliminary explorations starting from axial central, transverse and pivoting drives and with these related cavities and surfaces As well as to provide measuring device, so that a reliable Forecast in particular about mountain properties and types of material the driving or mining apron with sufficient reach as well as a sensory recognition of the directly promoted Material under control of the prevailing measurement conditions without additional work can be done continuously.

Dabei kommen ruhende und/oder migrierende Elektroden und Elektrodenzonen unterschiedlicher Geometrien und Anzahlen für Stromeinträge und Spannungsmessungen in Mehrpunktanordnungen zum Einsatz, welche freistehend, metallmatrix-umschlossen oder einander nachbarlich beeinflussend und z. B. gekühlt oder geheizt sein können, um temperaturabhängige Widerstände und Wärmeleitfähigkeiten im Kontaktbereich des Abbaus zu ermitteln. Betriebsbegleitende Kontaktvariabilitäten der Gegenelektroden sollen erkannt und quantifiziert, sowie deren bestimmte radiale Orientierung zur gezielten Lenkung von Erkundungsströmen 10 genutzt werden. Ebenso betriebsbegleitend soll fortlaufend Leckageerkennung zwischen Schirm- und Messelektroden betrieben werden. Durch Nutzung jeweils dreier niederohmig angekoppelter Erdungselektroden, z. B. A1, B und C, sollen sowohl bei räumlich konstanten, als auch bei im einzelnen wechselnden Elektrodenpositionen und -erdungszuständen, insbesondere für im Verhältnis zum Tunneldurchmesser kleine integrierte Messelektroden A0() indikative Messströme und IP-Effekte mit erhöhter Genauigkeit ermittelt werden.there come dormant and / or migrating electrodes and electrode zones different geometries and numbers for current entries and Voltage measurements in multi-point arrangements are used, which are free-standing, Metal matrix-enclosed or adjacent to each other and Z. B. may be cooled or heated to temperature-dependent resistors and thermal conductivities in the contact area of the degradation. In-service contact variability The counterelectrodes should be recognized and quantified, as well as their certain radial orientation for the targeted steering of exploration streams 10 are used. As well as in-service leakage detection is continuously be operated between shield and measuring electrodes. By use in each case three low-impedance coupled earth electrodes, z. B. A1, B and C, both in spatially constant, as even with individually changing electrode positions and ground conditions, especially for in relation to the tunnel diameter small integrated measuring electrodes A0 () indicative measuring currents and IP effects can be determined with increased accuracy.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung verfahrensgemäß nach den Ansprüchen 1 bis 14 und vorrichtungsgemäß nach den Ansprüchen 15 bis 20 gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen verfahrens- und vorrichtungsgemäßer Lösungen dar.The object is Verfah according to the invention according to claims 1 to 14 and according to the device according to claims 15 to 20 solved. The dependent claims represent advantageous embodiments of procedural and device-based solutions.

Die technische Durchführung der Erfindung nach Anspruch 1 erfolgt mittels Geoelektrikapparaturen für fokussierte und unfokussierte Zwei- und Mehrpunkt-Messungen mit Schnittstellen zu Vermessungsvorrichtungen für axiale Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben, sodass über stehende und migrierende Elektroden lokal einzelne Erdungs- und Formationswiderstände und scheinbare spezifsche Widerstände frequenzabhängig und stationsbezogen für das Vortriebsvorfeld ermittelt werden können. Im Vortriebsbereich befindet sich mindestens eine, relativ zum Erkundungsquerschnitt kleine, isolierte Erkundungselektrode A0(), welche z. B. die Form einer Quasi-Punktelektrode für hochauflösende Abtastungen einnehmen kann und dabei z. B. als Vortriebselektrode auf einer Kreisbahn mit dem Schneidrad rotiert. Ausgehend von A0() werden fokussierte Messströme appliziert, um z. B. Formationswiderstände des kontaktierten Gebirges aus dem Materialvorfeld zu erhalten. Maschinenkörper oder Teile derselben, Baustahlmattenbewehrungen etc. dienen als große flächenhafte, gut geerdete Schirmelektroden A1. Als ortsfeste Gegenelektroden dienen z. B. zwei gut geerdete Stabelektroden B und C, welche dauerhaft elektrisch wirksam mit dem aufzufahrenden Gebirge in Bereichen vergleichbarer Geologie verbunden werden. Alle Elektroden werden mit entsprechenden, teilweise flexiblen Kabelzuläufen bekannter technischer Spezifikationen mit dem geoelektrischen Messsystem verbunden. Danach erfolgt z. B. in gegenseitiger Abhängigkeit mit insgesamt mindestens drei Elektroden oder Elektrodengruppen und unter Einbeziehung jeweils zweier der gut geerdeten Nicht-A0-Elektroden fortlaufend die Bestimmung der einzelnen Erdungswiderstände, z. B. Re(A0()), Re(A1), Re(A0() + A1), Re(B), Re(C), Re(B + C), und Re(B + A1) mittels hinreichender Anzahlen Gleichungen und entsprechenden Gleichsetzungen und ggf. Mittelwertbildungen nach dem Ohmschen Gesetz. Leckagekontrollen erfolgen zwischen zwischen Schirm- und Messelektroden mittels 3-Punkt-Messtechnik unter Nutzung von Gegen-, Schirm- und Messelektroden, z. B. B oder C, A1 und der jeweiligen A0(), wobei der Stromeintrag bei bekannter Spannung z. B. über B und A1, und entsprechend vergleichende Spannungsmessungen zwischen B und A1 und B und A0() erfolgen, sodass ein anfänglich unabhängig vom gemeinsamen Gebirgskontakt festgestellter Isolationszustand bei einer Initialmessung am Gebirge Eichwerte liefert, welche zur fortlaufenden qualitativen Beurteilung der Beibehaltung des gegebenen Isolationszustandes durch Vergleichsmessungen der genannten Art herangezogen werden können.The Technical implementation of the invention according to claim 1 takes place using geoelectrical equipment for focused and unfocused Two- and multi-point measurements with interfaces to surveying equipment for axial central, transverse and pivoting drives, so over standing and migrating electrodes locally individual grounding and Formation resistances and apparent specific resistances frequency-dependent and station-related for the advance apron can be determined. In the propulsion area is located at least one small, isolated relative to the exploratory cross-section Exploration electrode A0 (), which z. B. the shape of a quasi-point electrode for high-resolution scans and thereby z. B. as a driving electrode on a circular path with the Cutting wheel rotates. Starting from A0 (), focused measuring currents are generated applied to z. B. formation resistances of the contacted To get mountains from the material apron. machine body or parts thereof, reinforcing steel mesh reinforcements, etc. serve as large planar, well grounded shielding electrodes A1. As stationary counter electrodes z. B. two well grounded Stick electrodes B and C, which are permanently electrically effective with the mountains to be driven up in areas of comparable geology get connected. All electrodes are with appropriate, partial flexible cable feeds of known technical specifications connected to the geoelectric measuring system. Thereafter, z. B. in interdependence with a total of at least three Electrodes or electrode groups and including each two of the well grounded non-A0 electrodes continue to determine the individual grounding resistances, z. Re (A0 ()), Re (A1), Re (A0 () + A1), Re (B), Re (C), Re (B + C), and Re (B + A1) by means of adequate Number of equations and corresponding equations and, if necessary, averaging according to Ohm's law. Leakage checks are carried out between and measuring electrodes by means of 3-point measuring technology using Counter, shield and measuring electrodes, z. B. B or C, A1 and the respective A0 (), wherein the current input at a known voltage z. B. over B and A1, and corresponding comparative voltage measurements between B and A1 and B and A0 () take place so that an initial regardless of common mountain contact detected Insulation state in an initial measurement on the mountain which provides for the continuous qualitative assessment of the Retention of the given state of insulation by comparative measurements of the type mentioned can be used.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann z. B. während und ohne Unterbrechung eines laufenden Bohrbetriebes, Exkavationsprozesses oder Gewinnungsbetriebes, sukzessive die sensorische Erkennunng des räumlichen Vorkommens und der Verbreitung von Untergrundmaterialien im geologischen Vorfeld fortlaufend mit angemessenen Reichweiten erfolgen, um z. B. Steuerungsparameter für Abbau- und Vortriebsvorrichtungen, bereitzustellen. Die geoelektrischen Messungen erfolgen unter teilweiser und/oder gesamtheitlicher Nutzung bestehender tunnelbau-, bohr- oder bergbautechnischer Vorrichtungen aus dem konventionellen oder maschinellen Untergrundbau mit elektrisch wirksamen Gebirgskontakten, z. B. von bergmännischen Stollen mit bewehrtem Ausbau, Strebbau, über Sicherungs- und Ausbaumittel, Ausbaubögen bzw. die gesamte Sicherungsschale von Zugangsstollen, Bohrgestänge, Tunnelbohrmaschinen (TBM), rotierende Schneidräder von TBMs, Continious Miner, Bohr-Jumbos, Bohrwerkzeuge usw. Diese dienen sowohl als Elektroden als auch als Träger integrierter Elektrodenzonen, welche in Einzelfällen isolierte Löse- und Abbauwerkzeuge selbst sein können. integrierte Elektrodenzonen innerhalb einer Metallmatrix werden verfahrensspezifisch elektrisch vom umgebenden Werkstoff z. B. über Beschichtungen mit mechanisch widerstandsfähigen, elektrisch isolierend wirkenden Materialien wie Teflon auf den Montageflächen oder z. B. durch Einbringung von Isolationskörpern zwischen Elektrodenträger und Implantatelektrode oder Elektrodenpad aus geeigneten Kunst- und Keramikstoffen getrennt. Alle im Einsatz befindlichen Elektrodenkontakte werden elektrisch über getrennte, isolierte Kabel, Schleifringverbindungen o. ä. mit den beteiligten geoelektrischen Einheiten verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass insbesondere unabhängig von zeitlich veränderlichen Übergangswiderständen an den Gegenelektroden durch Korrosion oder dgl. fortlaufend vortriebs- oder ortsstationsbezogen geoelektrisch erkundet werden kann, bei gezielter qualitativer Kontrolle der Konstanz von Isolationszuständen zwischen einzelnen A0() und A1, sodass die prognostisch verwerteten Messstromniveaus über A0() von Variabilitäten an den Gegenelektroden und Leckagen unbeeinflußt bleiben und mit erhöhter Genauigkeit erfasst werden. Die fortlaufende Ermittlung indikativer scheinbarer spezifischer Vorauserkundungs-Formationswiderstände ρSA0() erfolgt mit: ρSA0()= Kfokus·Re(A0()) [Ωm], mit Re(A0()) = U/I0 – Re(B, C) – RTAK [Ω]

ρSA0()
– scheinb. spez. Formationswiderstand im Bereich einer Messelektrode A0() in [Ωm]
Kfokus
– zugehöriger Geometriefaktor in [m]
Re(A0())
– Formationswiderstand im Bereich einer Messelektrode A0() in [Ω]
U
– Messspannung in [V]
I0
– Messstrom in [A]
Re(B, C)
– Erdungswiderstand der eingesetzten Gegenelektrode B oder C in [Ω]
RTAK
– Widerstand des technischen Anschlußkreises in [Ω]
With the method according to the invention z. B. during and without interruption of a current drilling operation, excavation process or extraction operation, successively the sensory Erkennunng the spatial occurrence and the dissemination of underground materials in the geological frontier continuously with reasonable ranges to z. B. control parameters for mining and propulsion devices to provide. The geoelectric measurements are carried out under partial and / or total use of existing tunnel construction, drilling or mining equipment from conventional or mechanical underground construction with electrically effective mountain contacts, z. As mining tunnels with reinforced construction, longwall construction, over securing and expansion means, expansion arches or the entire safety shell of access tunnels, drill pipe, tunnel boring machines (TBM), rotating cutting wheels of TBMs, Continious Miner, drilling jumbos, drilling tools, etc. These serve both as electrodes and as a carrier of integrated electrode zones, which in isolated cases may be isolated dissolving and disassembling tools themselves. integrated electrode zones within a metal matrix are process-specific electrically from the surrounding material z. B. on coatings with mechanically resistant, electrically insulating materials such as Teflon on the mounting surfaces or z. B. by introducing insulation bodies between electrode carrier and implant electrode or electrode pad made of suitable plastics and ceramics. All electrode contacts in use are electrically connected to the participating geoelectric units via separate, insulated cables, slip ring connections or similar. The method according to the invention has the advantage that geoelectrically, in particular, independently of time-varying contact resistances at the counterelectrodes by corrosion or the like can be explored geoelectrically by targeted corrosion or the like, with targeted qualitative control of the constancy of insulation states between individual A0 () and A1, so that the prognostically utilized measurement current levels above A0 () remain uninfluenced by variabilities at the counterelectrodes and leaks and are detected with increased accuracy. The continuous determination of indicative apparent specific exploration formation resistances ρ SA0 () is done with: ρ SA0 () = K focus · Re (A0 ()) [Ωm], with Re (A0 ()) = U / I0 - Re (B, C) - R TAK [Ω]
ρ SA0 ()
- apparently. spec. Formation resistance in the range of a measuring electrode A0 () in [Ωm]
K focus
- associated geometry factor in [m]
Re (A0 ())
- Formation resistance in the range of a measuring electrode A0 () in [Ω]
U
- measuring voltage in [V]
I0
- Measuring current in [A]
Re (B, C)
- Earth resistance of the counterelectrode B or C in [Ω]
R TAK
- Resistance of the technical connection circuit in [Ω]

Hierdurch können z. B. bei Produktionsbetrieben insgesamt verbesserte geotechnischabbautechnische Bewertungen erfolgen, um diese Betriebe z. B. rechtzeitig an neue Bedingungen anzupassen und potentielle Ausbauschwierigkeiten und Schäden zu vermeiden, wodurch z. B. neben der potentiellen Verbesserung der Sicherheit für Bergleute, Maschinen und Bohrung auch ein Zeitgewinn und eine Reduzierung der Betriebskosten insgesamt bewirkt werden kann. Die fortlaufende rechnerische Umwandlung von von der Ortslage innerhalb des Gebirges oder einer Lagerstätte abhängigen Messwerten führt z. B. zu gesicherten realzeitlichen Erfassung von abbau- und/oder vortriebsrelevanten Untergrundinformationen. Durch die Verbindung von geoelektrischen Vorfeldinformationen mit Vermessungsdaten in computergestützten Abbauleitsystemen ermöglicht es die Erfindung, eine wesentlich verbesserte Datengrundlage für eine geologische Interpretation und Prognose der potentiellen Änderungen der Gebirgseigenschaften bereitzustellen. insbesondere können hierdurch z. B. Vorkommen von Wasser und leitfähigen Störungen innerhalb des aufgefahrenen Gebirges sukzessive und voraus erkannt und geortet werden. Eine lückenlose geoelektrische Dokumentation im Verlauf eines Untergrundvortriebes kann darüber hinaus als Basis für die Erstellung zukünftiger Gebirgsmodelle herangezogen werden, indem ein anwachsendes Datennetz auf elektronischer Basis generiert wird, welches durch dreidimensionale geometrische Verknüpfungen z. B. einen Gebirgsbereich charakterisiert.hereby can z. B. improved overall at production plants Geotechnischabbautechnische ratings done to these farms z. B. to adapt in good time to new conditions and potential Ausbauschwierigkeiten and to avoid damage, whereby z. B. in addition to the potential improvement safety for miners, machines and drilling too a time saving and a reduction of total operating costs can be effected. The ongoing computational transformation of from the local situation within the mountains or a deposit dependent measured values leads z. B. to secured real-time recording of degradation and / or propulsion relevant Under Information. By connecting geoelectrical apron information with surveying data in computer-aided excavation control systems allows the invention, a much improved Data basis for a geological interpretation and Forecast of potential changes in mountain properties provide. In particular, this can z. B. Occurrence of water and conductive interference within of the ascended mountain successively and in advance recognized and located become. A complete geoelectric documentation in the course In addition, an underground propulsion system can serve as the basis for the creation of future mountain models be used by an expanding data network on electronic Base is generated by three-dimensional geometric links z. B. characterizes a mountain area.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für relativ zum Erkundungsquerschnitt kleine Messelektroden gemäß Anspruch 1 z. B. über Tunnelbohrmaschinen oder die Tiefbohrtechnik und verwandte Bohrverfahren mittels mindestens zweier vortriebsbegleitender migrierender und niederohmig angekoppelter Gegenelektroden B und C über sukzessive Erdungswiderstandsmessungen und messtechnische Leckagekontrollen ebenfalls frequenzabhängig indikative Messströme über A0()-Elektroden und abgeleitete Größen ermitteln.With Another measuring method can be used for relative to Investigation cross section small measuring electrodes according to claim 1 z. B. over tunnel boring machines or deep drilling technology and related drilling methods by means of at least two propulsion-accompanying migrating and low impedance coupled counter electrodes B and C on successive earthing resistance measurements and metrological Leakage controls are also frequency-dependent indicative Measuring currents via A0 () electrodes and derived Determine sizes.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für relativ zum Erkundungsquerschnitt große, flächenhafte und niederohmig angekoppelte Messelektroden, z. B. bei Sprengvortrieben durch zusammengeschlossene temporäre Erdsonden in der Ortsbrust zu A0() und der niederohmig angekoppelten Bewehrung zu A1, und entsprechend z. B. bei axialen Bohr- und Sprengvortrieben mittels nur einer ortsfesten oder vortriebsbegleitenden migrierenden und niederohmig angekoppelten Gegenelektrode B, über sukzessive Erdungswiderstandsmessungen und messtechnische Leckagekontrollen frequenzabhängig indikative Messströme über A0() und abgeleitete Größen ermitteln.With Another measuring method can be used for relative to Seam large, areal and Low-impedance coupled measuring electrodes, eg. B. at blasting operations through joined together temporary geothermal probes in the working face A0 () and the low-resistance coupled to A1, and accordingly z. B. axial drilling and blasting using only one stationary or propulsion-accompanying migrating and low-impedance coupled Counter electrode B, via successive ground resistance measurements and metrological leakage controls frequency-dependent indicative Measuring currents over A0 () and derived quantities determine.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben nach den Ansprüchen 1 bis 3 durch den Einsatz einer oder mehrerer zusätzlicher Schirmelektroden A2, A3 usw. neben einer z. B. längenbegrenzten isolierten A1-Elektrode stufenweise Fokussierungen der Messströme über A0() aufgrund entsprechender zusätzlicher Aufaddition in der Länge gradweise variieren und/oder insbesondere durch deren entsprechende segmenthafte Ausbildungen gezielt Richtungsauslenkungen der Messströme über A0() bewirken.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying geological surveys based on axial central, transverse and Swivel drives according to claims 1 to 3 by the Use of one or more additional shielding electrodes A2, A3, etc. next to a z. B. length-limited isolated A1 electrode gradual focusing of the measuring currents A0 () due to corresponding additional addition in vary in length and / or in particular by their length appropriate segmental training targeted directional deflections the measuring currents over A0 () cause.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen nach den Ansprüchen 1 bis 4 von Messelektroden A0() ausgehende Messströme gezielt unter Verwendung einer oder mehrerer gut geerdeter Gegenelektroden, welche z. B. im Rückraum des Untergrundvortriebes radial bestimmt zur Vortriebsrichtung angeordnet werden, auslenken, sodass für die über A1 usw. geschirmten Messströme ausgehend von A0() bei Verwendung einzelner Gegenelektroden oder Gegenelektrodengruppen richtungsabhängige Messwertbildungen im Sinne eine Abtastvorganges selektiv erfolgen können.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying Geological surveys according to claims 1 to 4 of Measuring electrodes A0 () outgoing measuring currents under Use of one or more well-grounded counter electrodes, which z. B. determined radially in the rear space of the underground propulsion be arranged for propulsion direction, deflect, so for the shielded via A1, etc. measuring currents starting from A0 () when using single counter electrodes or counterelectrode groups direction-dependent measured value formation in the sense of a selective scanning process can be done.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen nach den Ansprüchen 1 bis 5 unter Nutzung der Möglichkeit der messtechnischen Überprüfung von Isolationszuständen gemäß Anspruch 1 Materialkennwerte ermitteln, indem im Falle intakter Isolationen zwischen Schirm- und Messelektrode frequenzabhängig jeweils ein materialspezifischer Spannungswert für A0() gemessen wird, der durch Vergleich mit bekannten geologischen Messsituationen eine entsprechende fortlaufende Materialzuordnung des kontaktierten Untergrundes erlaubt.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying Geological surveys according to claims 1 to 5 below Use of the possibility of metrological verification of isolation states according to claim 1 Determine material characteristics by using intact insulation between screen and measuring electrode frequency dependent respectively a material specific voltage value for A0 () is measured is made by comparison with known geological measurement situations a corresponding continuous material assignment of the contacted Underground allowed.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben mit betriebskonstanten oder von der Drehzahl abhängigen periodischen Abbaukontakten durch die Einrichtung und Nutzung von mindestens einer elektrisch isolierten Elektrode oder Elektrodenzone A() für fokussierte 2-Punkt-Widerstandsmessungen, z. B. gegenüber dem Schneidrad einer Tunnelbohrmaschine oder dem rotierenden Schaufelrad eines Schaufelradbaggers oder der Walze eines Walzenladers oder einer Untergrundfräse oder einem Kohlehobel, fortlaufende Messungen zur Materialerkennung durchführen.With a further measuring method can be used for underground propulsion-accompanying geological investigations starting from axial central, lateral and rotary drives with constant operating or speed-dependent periodic breakdown contacts through the establishment and use of at least one electrically isolated electrode or electrode zone A () for focused 2-point resistance measurements, e.g. B. compared to the cutting wheel of a tunnel boring machine or the rotating blade wheel of a bucket wheel excavator or the roller of a shearer or a subsoiler or a coal planer, carry out continuous measurements for material detection.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen ausgehend von axialen Schwenkvortrieben durch Einrichtung und Nutzung von mindestens vier elektrisch isolierten Elektroden oder Elektrodenzonen A, B, M und N dem bergmännischen Abtrag des Schaufelrades folgend, spiralisch-lateral migrierend, an jeweils neu entstehenden Oberflächensegmenten des Untergrundes in Verbindung mit exakten Positionsbestimmungen und angepassten Geometriefaktoren, zwei- oder dreidimensionale räumliche Verteilungen von scheinbaren spezifischen Widerstandswerten und abgeleiteten Größen ermitteln, ohne den Abbaubetrieb zu unterbrechen oder zu beeinträchtigen.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying geological surveys based on axial slewing drives by setting up and using at least four electrically isolated ones Electrodes or electrode zones A, B, M and N the mining Following removal of the impeller, spiraling laterally, at each newly emerging surface segments of the substrate in connection with exact position determinations and adapted Geometry factors, two- or three-dimensional spatial distributions of apparent resistivity values and derived ones Determine sizes without interrupting the mining operation or affect.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen ausgehend von axialen Schwenkvortrieben durch Einrichtung und Nutzung von mehr als vier elektrisch isolierten Elektroden oder Elektrodenzonen A, B, M(), und N() bei genügender Anzahl tomographische Momentaufnahmen des Untergrundes aufgrund zeitgleicher geoelektrischer Messungen mit Mehrkanalmesstechnik ermöglichen und durch die Sukzession der Messungen und Auswertungen ein räumliches Datenabbild des aufgefahrenen Untergrundes erzeugen.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying geological surveys based on axial slewing drives by setting up and using more than four electrically isolated ones Electrodes or electrode zones A, B, M (), and N () when sufficient Number of tomographic snapshots of the ground due to simultaneous geoelectric measurements with multi-channel measurement technology allow and through the succession of measurements and Evaluations a spatial data image of the ascended Create underground.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen nach den Ansprüchen 1 bis 7 über temperierbare Messelektroden A0() oder A() vorhandene Wasseranteile und Wärmeleitfähigkeiten von Abbaumaterialien identifizieren. Insbesondere im Braunkohletagebau ist die Kenntnis von Wassergehalten von Nebengesteinssedimenten von besonderer Bedeutung, da wasserhaltige Mischmaterialien erst nach der Produktion über die Bandförderung zunehmend von der Konsistenz her breiig werden können, und damit die Geräteführer von Schaufelradbaggern das gebaggerte Material beim Angraben optisch nicht gleich richtig hinsichtlich der Eigenschaften beim nachfolgenden Verstürzen einschätzen können.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying Geological surveys according to claims 1 to 7 Temperature-controlled measuring electrodes A0 () or A () existing water content and thermal conductivities of decomposition materials identify. Especially in lignite mining is the knowledge of water contents of by-product sediments of particular importance, since water-containing mixed materials only after production over the band promotion increasingly pulpy consistency can be, and thus the device operator of bucket wheel excavators the dredged material when digging optically not right with regard to the properties of the following Estimate devastation.

Mit einer weiteren Messmethode nach den Ansprüchen 1 bis 10 lässt sich bei Vortriebsstillständen Wertemonitoring in der Zeit durchführen.With A further measuring method according to claims 1 to 10 can be monitored for propulsion stoppages value monitoring perform in time.

Mit einer weiteren Messmethode läßt sich für Untergrundvortriebe-begleitende sensorische Erkundungen von Materialarten ausgehend von axialen Schwenkvortrieben zur Untergrunderschließung das Füllungsverhalten von Schaufeln beim Graben ermitteln und z. B. zur Führung eines energiesparenden Schaufelradbaggerbetriebes nutzen.With Another measuring method can be used for underground propulsion-accompanying Sensory explorations of material types from axial pivoting drives for underground development, the filling behavior of blades when digging and z. B. for leadership use an energy-saving bucket wheel excavator operation.

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich die Erdungswiderstände Re() [Ω] von einzelnen Elektroden bei definierten Geometrien nach unabhängigen geoelektrischen 4-Punkt-Messungen zur ρs-Bestimmung an den entsprechenden Erdungsbereichen vornehmen, z. B. für Stabelektroden nach: Re() = ρs/2πL·LN((r + L)/r) [Ω], undz. B. für Halbkugelelektroden nach: Re() = ρs/2πr [Ω], mit

ρs
– scheinbarer spezifischer Widerstand des Erdungsuntergrundes in [Ωm]
L
– Länge der Elektrode in [m]
r
– Radius der Elektrode in [m]
With a further measuring method, the grounding resistances Re () [Ω] of individual electrodes with defined geometries can be carried out according to independent geoelectrical 4-point measurements for ρ s determination at the corresponding grounding areas, eg. For example, for stick electrodes: Re () = ρ s / 2πL·LN ((r + L) / r) [Ω], and z. B. for hemispherical electrodes according to: Re () = ρ s / 2πr [Ω], with
ρ s
- apparent resistivity of grounding ground in [Ωm]
L
Length of the electrode in [m]
r
- radius of the electrode in [m]

Mit einer weiteren Messmethode lassen sich für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen durch messtechnische Bestimmungen und/oder Berechnungen prozentuale Frequenzeffekte, sowie Phasenwinkel zwischen den Strom- und Spannungsverläufen und spektrale IP-Effekte als Materialkennwerte für die erfassten Messbereiche ermitteln.With Another measurement method can be used for underground propulsion-accompanying geological surveys by metrological determinations and / or Calculations percentage frequency effects, as well as phase angle between the current and voltage curves and spectral IP effects determine as material characteristic values for the acquired measuring ranges.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels mit Bezug auf beiliegende Figuren näher erläutert. Es zeigtin the In the following, the invention will be described by way of example with reference to FIG attached figures explained in more detail. It shows

1a–1c: Fokussierende Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend vom axialen Bohrvortrieb einer Tunnelbohrmaschine mit zwei ortsfesten Gegenelektroden nach Anspruch 1 und möglichen Betriebsmodi. 1a - 1c : Facing arrangements for underground propulsion-accompanying geological prospecting based on the axial drilling of a tunnel boring machine with two fixed counterelectrodes according to claim 1 and possible modes of operation.

1d–1e: Fokussierende Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend vom axialen Bohrvortrieb einer Tunnelbohrmaschine mit zwei migrierenden Gegenelektroden nach Anspruch 2 und möglichen Betriebsmodi. 1d - 1e [0003] Focusing arrangements for subsurface advance geological prospecting from the axial drilling of a tunnel boring machine with two migrating counterelectrodes according to claim 2 and possible modes of operation.

2a: Fokussierende Anordnung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend vom axialen Bohrvortrieb einer Tiefbohrung mit drei migrierenden, radial ausgerichteten Gegenelektroden nach den Ansprüchen 2 und 5 und im Verhältnis zum Erkundungsquerschnitt großen Messelektroden A0(a–c) nach Anspruch 3. 2a : Focusing arrangement for underground propulsion-accompanying geological prospecting from the axial drilling of a deep hole with three migrating, radially oriented counterelectrodes according to claims 2 and 5 and in relation to the exploratory cross section large measuring electrodes A0 (a-c) according to claim 3.

2b: Fokussierende Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend vom axialen Bohrvortrieb einer Tiefbohrung mit drei migrierenden, radial ausgerichteten Gegenelektroden nach den Ansprüchen 2 und 5, einer zusätzlichen Schirmelektrode A2 nach Anspruch 4 und einer im Verhältnis zum Erkundungsquerschnitt großen Messelektrode A0 nach Anspruch 3. 2 B : Focusing arrangements for Underground propulsion-accompanying geological preliminary investigations based on the axial drilling of a deep hole with three migrating, radially oriented counter electrodes according to claims 2 and 5, an additional shielding electrode A2 according to claim 4 and a relation to the exploratory cross section large measuring electrode A0 according to claim 3.

3a: Parallel zu einer Abbaukante eines Zwischenschneiders oder einer Schaufel eines Schaufelradbaggers ausgerichtete schleifende 4-Punkt-Anordnung für geologische Vorauserkundungen, zur Aufösung von dünnen Materialstreifen einer söhlig aufgebauten Lagerstätte nach Anspruch 8. 3a [0002] A 4-point abrasive grind aligned parallel to a mining edge of an intermediate cutter or a bucket of a bucket wheel excavator, for the purpose of geological prospecting, for the dissolution of thin strips of material of a well-built deposit according to claim 8.

3b: Parallel zu einer Abbaukante eines Zwischenschneiders oder einer Schaufel eines Schaufelradbaggers ausgerichtete schleifende 4-Punkt-Anordnung für geologische Vorauserkundungen, zur Aufösung von dünnen Materialstreifen einer söhlig aufgebauten Lagerstätte nach Anspruch 9. 3b [0002] Paralleling a mining edge of an intermediate cutter or a bucket of a bucket wheel excavator, a rubbing 4-point arrangement for geological preliminary investigations, for the dissolution of thin strips of material of a well-constructed deposit according to claim 9.

3c: Fokussierende 2-Punkt-Anordnungen zur Untergrundvortriebe-begleitenden geologischen Materialerkennung eines Abbauvorfeldes ausgehend vom axialen Schwenkvortrieb eines Schaufelradbaggers mit einer lauffähigen unbeheizten Messelektrode A(1) und einer lauffähigen beheizten Elektrode A(2) montiert an einem Schaufrad, welches insgesamt als Gegenelektrode B dient, z. B. zum Nachweis von Wassergehalten nach Anspruch 10. 3c Focusing 2-point arrangements for underground propeller-accompanying geological material detection of a mining apron starting from the axial tilting propulsion of a bucket wheel excavator with a running unheated measuring electrode A (1) and a running heated electrode A (2) mounted on a vanes, which serves as a total counter electrode B. , z. B. for the detection of water contents according to claim 10.

3d: Eine zwei Schaufeln und/oder Zwischenschneider eines Schaufelradbaggers übergreifende Dipol-Dipol-Anordnung, wobei jeweils eine Elektrodenreihe an einer Abbaukante eines Zwischenschneiders oder einer Schaufel ausgerichtet ist, und drei Spannungsabgriffe/Erkundungstiefen für mehrkanalige Messtechnik nach Anspruch 9 vorgesehen sind. 3d A dipole-dipole arrangement spanning two blades and / or intermediate cutters of a bucket wheel excavator, one row of electrodes each being aligned with a mining edge of an intermediate cutter or blade, and three voltage taps / depths of detection for multi-channel measuring equipment according to claim 9.

Zur Durchführung einer geoelektrischen Parameterermittlung für eine betriebsbegleitende Vorauserkundung der Geologie während eines Bohrvortriebes mittels einer Tunnelbohrmaschine nach Anspruch 1, wird ein PC-gesteuertes geoelektrisches Messsystem mit Grafikbildschirm für fokussierende und nicht-fokussierende Anordnungen im Steuerstand untergebracht und über isolierte elektrische Leitungen bekannter technischer Spezifikationen mit insgesamt mindestens vier Elektroden verbunden, wovon zwei ortsfeste Gegenelektroden B und C z. B. im Rückraum des Tunnels sind. Die geometrischen Stationsdaten des Vortriebes werden z. B. fortlaufend über einen CAN-Bus vom Leitsystem der TBM übernommen und den jeweiligen Messdaten zugeordnet. Im Schneidrad der TBM befindet sich z. B. eine eigens gegenüber dem Werkzeugträger isolierte Schneidrolle als A0 mit einer Kabelverbindung über Elektrorotor. Der gesamte Bohrkopf dient z. B. als A1. Zuerst werden einzelne Elektrodenzonen außer A0 gegeneinander hinsichtlich der jeweiligen Stromkreiswiderstände bemessen. Dazu werden mit dem ggf. eigensicheren geoelektrischen Messsystem Sendeströme 1 unter limitierten Spannungen erzeugt, die über je mindestens zwei angeschlossene Elektrodenzonen, z. B. A1 und B usw., sukzessive in den Untergrund eingeleitet werden, und den Zustand vortriebsbegleitend hinsichtlich potentieller Widerstandsänderungen überwachen. Während der Bohrphasen wird weiterhin der Isolationszustand zwischen A1 und A0 durch 3-Punktmessungen dargestellt, wobei der Stromeintrag bei bekannter Spannung z. B. über B und A1 erfolgt und entsprechend vergleichende Spannungsmessungen zwischen B und A1 und B und A0() vorgenommen werden, sodass der anfänglich unabhängig vom Untergrundkontakt festgestellte Isolationszustand durch eine Initialmessung am Untergrund die Eichwerte liefert, welche fortlaufend vergleichend zur Beurteilung der Beibehaltung dieses Isolationszustandes herangezogen werden, und bei dessen Konstanz zeitgleich zur vergleichenden Materialidentifikation gemäß Anspruch 6 dienen. Weiterhin erfolgt die Nutzung von A1 als Schirmstrom- und A0 als Messelektrode zur frequenzabhängigen Bestimmung indikativer Formationswiderstände für die Bereiche, welche von der A0-Elektrode ausgehen, aufgrund der Analyse aller jeweils beteiligten Messkreiswiderstände, insbesondere der Erdwiderstände an den beteiligten Gegenelektroden. Die gewonnenen Daten werden zusammen mit den Positionsdaten in Echtzeit visualisiert und zu Dokumentationszwecken digital archiviert.to Carrying out a geoelectric parameter determination for an in-service preliminary exploration of geology during a Bohrvortriebes means of a tunnel boring machine according to claim 1, is a PC-controlled geoelectric measuring system with graphics screen for focusing and non-focusing Arrangements housed in the helm and isolated over electrical lines of known technical specifications with a total of at least four electrodes are connected, of which two fixed counterelectrodes B and C z. B. in the rear space of the tunnel. The geometric station data the propulsion z. B. continuously over a CAN bus taken from the control system of the TBM and the respective measured data assigned. The cutting wheel of the TBM is z. B. a special insulated against the tool carrier cutting roller as A0 with a cable connection via electric motor. Of the entire drill head is used for. B. as A1. First, individual electrode zones except A0 against each other with respect to the respective circuit resistances sized. To do this, the possibly intrinsically safe geoelectric Measuring system generates transmission currents 1 under limited voltages, the at least two connected electrode zones, z. B. A1 and B, etc., are gradually introduced into the underground, and monitor the condition propulsion-related for potential resistance changes. During the drilling phases, the state of isolation continues between A1 and A0 represented by 3-point measurements, the Current input at known voltage z. B. over B and A1 takes place and accordingly comparative voltage measurements between B and A1 and B and A0 () are made so that the initial regardless of the underground contact detected insulation state supplied by an initial measurement on the ground the calibration values, which continuously comparing to assessing the retention of this Isolation state are used, and its constancy at the same time as the comparative material identification according to claim 6 serve. Furthermore, the use of A1 as shielding current and A0 as a measuring electrode for frequency-dependent determination indicative formation resistances for the areas which emanate from the A0 electrode, due to the analysis of each one involved measuring circuit resistors, in particular the earth resistances at the participating counter electrodes. The data obtained will be visualized and displayed in real time together with the position data Documentation purposes digitally archived.

Aufgrund der Entwicklung der Messdaten und deren Visualisierung auf dem Steuerstand können Widerstandsänderungen des Gebirges und damit Änderungen der Geologie im Vorfeld der TBM frühzeitig vor Erreichen derselben erkannt werden. Es können ggf. die sachdienlichen Maßnahmen, z. B. eine Verringerung der Vortriebsgeschwindigkeit, eingeleitet, und/oder z. B. verstärkte Ausbaumittel bevorratet werden etc., bevor z. B. eine als niederohmig anomal hervortretende Störzone angefahren wird.by virtue of the development of measurement data and their visualization on the helm can change the resistance of the mountains and thus early changes in geology in advance of the TBM be recognized before they are reached. It may possibly the pertinent measures, eg. B. a reduction in Propulsion speed, initiated, and / or z. B. reinforced Ausbaumittel be stored etc., before z. B. anomalous as low emergent fault zone is approached.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19842975 B4 [0001] - DE 19842975 B4 [0001]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Kopp, Th. (2006): BEAM – Bore-Tunnelling Electrical Ahead Monitoring for TBM and Drill & Blast Drivages, Proceedings of 2006 China International Symposium in High Speed Railway Tunnels [0002] - Kopp, Th. (2006): BEAM - Bore Tunneling Electrical Ahead Monitoring for TBM and Drill & Blast Drivages, Proceedings of 2006 China International Symposium in High Speed Railway Tunnels [0002]

Claims (20)

Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierender und nicht-fokussierender Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben und mit diesen in Zusammenhang stehenden Hohlräumen und Oberflächen, gekennzeichnet durch, – die Verwendung von im Verhältnis zum Erkundungsquerschnitt kleinen isolierten Messelektroden A0() innerhalb einer umgebenden Metallmatrix, z. B. als Vortriebselektroden in einer Bohrkrone oder im Schneidrad einer Tunnelbohrmaschine, oder als temporäre Ortsbrustelektroden z. B. am Ende einer bewehrten Tunnelröhre; – die Nutzung der bewehrten Tunnelröhre, des Bohrmaschinen- oder -gestängekörpers o. ä. in Verbindung mit Ausbaumitteln, als flächig und niederohmig mit dem Untergrund verbundene Elektrode A1; – die Einrichtung von mindestens zwei ortsfesten Gegenelektroden B und C, welche durch geeignete Maßnahmen niederohmig mit dem Untergrund entfernt von A1 verbunden werden; – die fortlaufende messtechnische Überwachung und Quantifizierung der relativen Erdungswiderstände von A1, B, C über sukzessive Widerstandsmessungen zwischen jeweils zwei Elektroden oder Elektrodengruppen; – die fortlaufende messtechnische Überprüfung der Isolationszustände zwischen zwischen A1- und A0()-Messelektroden mittels 3-Punkt-Messungen unter Nutzung z. B. von B oder C, A1 und der jeweiligen A0(), wobei der Stromeintrag bei bekannter Spannung z. B. über B und A1 erfolgt und entsprechend vergleichende Spannungsmessungen zwischen B und A1 und B und A0() vorgenommen werden, sodass ein anfänglich unabhängig vom Untergrundkontakt festgestellter Isolationszustand durch eine Initialmessung am Untergrund Eichwerte liefert, welche vergleichend zur Beurteilung der Beibehaltung dieses Isolationszustandes herangezogen werden; – die Nutzung von A1 als Schirm- und A0() als Messelektroden für frequenzabhängige Bestimmungen indikativer Formationswiderstände für die Bereiche der A0()-Elektroden oder -elektrodengruppen aufgrund der Analyse aller jeweils beteiligten Messkreiswiderstände, insbesondere derjenigen an den Gegenelektroden.Method for determining geoelectric parameters by means of focusing and non-focusing arrangements for Subsoil propulsion-accompanying geological preliminary explorations based on axial central, transverse and pivoting drives and with these in Related cavities and surfaces, marked by, - the use of in proportion for the investigation cross section of small isolated measuring electrodes A0 () within a surrounding metal matrix, e.g. B. as driving electrodes in a drill bit or in the cutting wheel of a tunnel boring machine, or as temporary working face electrodes z. B. at the end of a reinforced tunnel tube; - the use of reinforced tunnel tube, drill or rod body o. Ä. In connection with Ausbaumitteln, as a flat and low-resistance electrode A1 connected to the ground; - the Establishment of at least two fixed counterelectrodes B and C, which by suitable measures low impedance with the Underground to be connected away from A1; - the continuous metrological monitoring and quantification the relative ground resistances of A1, B, C over Successive resistance measurements between two electrodes or electrode groups; - the continuous metrological check the isolation states between A1 and A0 () measuring electrodes using 3-point measurements using z. B. from B or C, A1 and the respective A0 (), wherein the current input at a known voltage z. B. via B and A1 and correspondingly comparative Voltage measurements made between B and A1 and B and A0 () so that one initially independent of the ground contact determined insulation condition by an initial measurement on the ground Provides calibration values which are comparative to the assessment of retention be used this isolation state; - the Use of A1 as shield and A0 () as measuring electrodes for frequency-dependent determinations of indicative formation resistances for the areas of A0 () electrodes or electrode groups based on the analysis of all involved measuring circuit resistances, especially those at the counter electrodes. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in Anspruch 1 beschrieben, jedoch für migrierende Gegenelektroden, gekennzeichnet durch, – mindestens zwei den Vortrieb begleitende, migrierfähige Gegenelektroden oder -gruppen, welche gegeneinander isoliert und jeweils niederohmig, z. B. über Schleif- und/oder radähnliche Kontakte, an den Untergrund angekoppelt sind.Method for determining geoelectric parameters as described in claim 1, but for migrating counterelectrodes, marked by, - at least two accompanying the propulsion, migratable counterelectrodes or groups, which against each other isolated and each low impedance, z. B. on grinding and / or Radähnliche contacts are coupled to the ground. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in den Ansprüchen 1 und 2 beschrieben, jedoch für grolle Messelektroden und Reduktionsmöglichkeit bei der Anzahl der Gegenelektroden, gekennzeichnet durch, – den Einsatz einer oder mehrerer im Verhältnis zum Erkundungsquerschnitt großer Messelektroden oder entsprechender -gruppen A0(), sodass deren niederohmige Ankopplung an den Untergrund gegeben ist; – die Einrichtung mindestens einer Gegenelektrode B; – die fortlaufende messtechnische Überwachung und Quantifizierung der relativen Erdungswiderstände von A0(), A1 und B über sukzessive Widerstandsmessungen zwischen jeweils zwei der Elektroden oder Elektrodengruppen.Method for determining geoelectric parameters as described in claims 1 and 2, but for Grolle measuring electrodes and reduction possibility in the Number of counterelectrodes, marked by, - the Use of one or more in relation to the exploratory cross section large measuring electrodes or corresponding groups A0 () so that their low-impedance coupling is given to the ground; - the Device for at least one counterelectrode B; - the continuous metrological monitoring and quantification the relative ground resistances of A0 (), A1 and B over successive resistance measurements between each two of the electrodes or Electrode groups. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in den Ansprüchen 1 bis 3 beschrieben, jedoch mit mehr als einer Schirmelektrode, gekennzeichnet durch, – den Einsatz einer oder mehrerer zusätzlicher Schirmelektroden A2, A3 usw. neben einer längenbegrenzten isolierten A1-Elektrode, sodass eine stufenweise Fokussierung der Messströme über A0() aufgrund entsprechender zusätzlicher Aufaddition in der Länge gradweise variiert werden kann, und/oder durch entsprechende segmenthafte Ausbildungen derselben gezielt Richtungsauslenkungen der Messströme über A0() bewirken werden können; – die fortlaufende messtechnische Überprüfung der Isolationszustände zwischen zwischen A2, A3 und A1 usw. mittels entsprechender 3-Punkt-Messungen wie in Anspruch 1 beschrieben.Method for determining geoelectric parameters as described in claims 1 to 3, but with more as a shield electrode, marked by, - the Use of one or more additional shielding electrodes A2, A3, etc. next to a length-limited isolated A1 electrode, so that a gradual focusing of the measuring currents over A0 () due to corresponding additional addition in the length can be varied gradually, and / or by corresponding segmental formations of the same targeted directional deflections the measuring currents over A0 () can be effected; - the continuous metrological verification of the insulation states between A2, A3 and A1, etc. using appropriate 3-point measurements such as described in claim 1. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in den Ansprüchen 1 bis 4 beschrieben, jedoch mit gezielt radial positionierten Gegenelektroden, gekennzeichnet durch, – die Verwendung von einer oder mehreren gut geerdeten Gegenelektroden, welche in Bezug auf die Vortriebsachse radial bestimmt angeordnet sind, sodass geschirmte Messströme ausgehend von A0() bei Verwendung einzelner Gegenelektroden oder -gruppen aus der Vortriebsrichtung gezielt ausgelenkt werden und dafür richtungsabhängige Messwertbildungen erfolgen können, welche z. B. bei Verwendung mehrerer radial verteilter Gegenelektroden selektiv und schrittweise die azimuthale Abtastung des Formationswiderstandes im Vortriebsvorfeld erlauben.Method for determining geoelectric parameters as described in claims 1 to 4, but with targeted radially positioned counterelectrodes, marked by, - the Using one or more well-grounded counterelectrodes, which is arranged radially determined with respect to the drive axis are, so that shielded measuring currents from A0 () at Use of individual counterelectrodes or groups from the advancing direction be specifically deflected and direction-dependent Measurement can be done, which z. B. when using several radially distributed counterelectrodes selectively and stepwise the azimuthal scanning of the formation resistance in the advancing apron allow. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben, jedoch mittels nichtfokussierter 3-Punkt-Widerstandsmessungen, gekennzeichnet durch, – die Nutzung der Möglichkeit der messtechnischen Überprüfung von Isolationszuständen gemäß Anspruch 1 zur Ermittlung von Materialkennwerten, indem im Falle intakter Isolationen zwischen Schirm- und Messelektrode frequenzabhängig jeweils ein materialspezifischer Spannungswert für A0() erhalten wird, der durch Vergleich mit bekannten geologischen Messsituationen eine entsprechende fortlaufende Materialzuordnung des kontaktierten Untergrundes erlaubt.Method for determining geoelectric parameters as described in claims 1 to 5, but by means of non-focused 3-point resistance measurements, characterized by, - the use of the possibility of metrological verification of insulation states according to claim 1 for the determination of material characteristics, in in the case of intact insulation between screen and measuring electrode frequency-dependent respectively a material-specific voltage value for A0 () is obtained, which allows a comparison of known geological measurement situations a corresponding continuous material assignment of the contacted ground. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierter Anordnung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben mit betriebskonstanten oder von der Drehzahl abhängigen periodischen Abbaukontakten, gekennzeichnet durch, – die Einrichtung und Nutzung von mindestens einer elektrisch isolierten Elektrode oder Elektrodenzone A() – z. B. in Form von isolierten Meißeln, Fräszähnen, Schleif-, Abroll- oder Laufkettenelektroden – für fokussierte 2-Punkt-Widerstandsmessungen zur Materialerkennung ausgehend z. B. vom Schneidrad einer Tunnelbohrmaschine oder dem rotierenden Schaufelrad eines Schaufelradbaggers oder der Walze eines Walzenladers oder einer Untergrundfräse oder einem Kohlehobel, welche ansonsten in Form einer umschließenden Metallmatrix den Untergrund flächig kontaktieren und als niederohmig mit dem Untergrund verbundene, allseits umschließende Gegenelektrode B dienen, wobei das zugehörige, über geschützte Kabelanschlüsse verbundene geoelektrische Messsystem sich selbst auf dem Rotor oder Hobelschlitten befindet, und drahtlos mit dem Stator für Befehls- und Datenaustausch verbunden ist; – die Triggerung der Messungen bei periodischen Abbaukontakten durch dieselben.Method for determining geoelectric parameters by means of a focussed arrangement for underground propulsion-concomitant geological preliminary investigations starting from axial central, transverse and Slew drives with operating constants or speed-dependent periodic dismantling contacts, marked by, - the Setup and use of at least one electrically isolated Electrode or electrode zone A () - z. B. in the form of isolated Chiselling, milling teeth, grinding, unwinding or track electrodes - for focused 2-point resistance measurements for material detection starting z. B. from the cutting wheel of a tunnel boring machine or the rotating paddle wheel of a bucket wheel excavator or the Roller of a shearer or a subsoiler or a coal planer, which is otherwise in the form of an enclosing Metal matrix contact the substrate surface and as low impedance connected to the ground, all around enclosing Counter electrode B serve, with the associated, over protected Cable connections connected geoelectric measuring system itself itself located on the rotor or planing slide, and wirelessly connected to the stator for command and data exchange is; - The triggering of measurements at periodic breakdown contacts through them. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels nicht-fokussierender 4-Punkt-Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Schwenkvortrieben, gekennzeichnet durch, – Einrichtung und Nutzung von mindestens vier elektrisch isolierten Elektroden oder Elektrodenzonen A, B, M und N, mit deren Hilfe auslagen- und damit tiefenabhängige Messwerte gewonnen werden können; – dem bergmännischen Abtrag des Schaufelrades folgenden Werteermittlungen – spiralisch-lateral migrierend und ohne den Abbaubetrieb zu unterbrechen oder zu beeinträchtigen –, an jeweils neu entstehenden Oberflächensegmenten des Untergrundes in Verbindung mit exakten Positionsbestimmungen und aufgrund angepasster Geometriefaktoren bezüglich der parallelen Metallmatrix, sodass zwei- oder dreidimensionalen räumlichen Verteilungen von scheinbaren spezifischen Widerstandswerten und abgeleiteten Größen erhalten werden.Method for determining geoelectric parameters by means of non-focusing 4-point arrangements for underground propulsion-accompanying geological preliminary investigations based on axial slewing drives, marked by, - Establishment and use of at least four electrically insulated electrodes or electrode zones A, B, M and N, with the help of which expenses and thus depth-dependent Measured values can be obtained; - the mining Removal of the impeller following value determinations - spiral-lateral migrating and without interrupting or affecting the mining operation - at each newly emerging surface segments of the substrate in connection with exact position determinations and due to adapted Geometry factors with respect to the parallel metal matrix, so that two- or three-dimensional spatial distributions of apparent resistivity values and derived ones Sizes are obtained. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter nach Anspruch 8, jedoch mit mehrkanaligen Messwertaufnahmen, gekennzeichnet durch, – tomographische Momentaufnahmen des Untergrundes aufgrund zeitgleicher geoelektrischer Messungen mit Mehrkanalmesstechnik über A, B, M() und N(), und die Erstellung eines räumlichen Datenabbildes des gesamten aufgefahrenen Untergrundes durch Zusammensetzung der einzelnen tomographischen Messergebnisse.Method for determining geoelectric parameters according to claim 8, but with multi-channel measured value recordings, marked by, - Tomographic snapshots of the underground due to simultaneous geoelectric measurements with multi-channel measurement technology A, B, M () and N (), and the creation of a spatial Data image of the entire excavated subsoil by composition the individual tomographic measurement results. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierter Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Voraus- und Umfelderkundungen nach den Ansprüchen 1 bis 7, jedoch mit temperierbaren Messelektroden, gekennzeichnet durch, – eine oder mehrere temperierbare Messelektroden A0() oder A(), sodass z. B. im Kontakt mit wasserhaltigem Material an den Messelektroden Verdampfungen vorhandener Wasseranteile bewirkt werden können und die z. B. unter Beheizung gewonnenen Messwerte und -kurven dann im Vergleich mit solchen von unbeheizten Messelektroden das Vorhandensein von Wasser aufgrund eines entsprechenden Widerstandsanstieges und/oder zeitabhängigen Signalrauschens durch die bewirkte verschlechterte Ankopplung aufgrund von Dampfbildungen anzeigen; – die Messung der Heiz- oder Kühlleistung zur Konstanthaltung einer künstlichen Temperaturstufe während des Abbaukontaktes zur Abschätzung des Materialkennwertes der Wärmeleitfähigkeit des kontaktierten Materials; – die Erzeugung unterschiedlicher Temperaturstufen und Heiz-/Kühlleistungen, sodass graduelle Unterschiede bei den Wassergehalten und/oder z. B. die Erforschung des Vorkommens anderer Flüssigkeiten in Lockergesteinsmaterialien oder der Gesteinsmatrix aufgrund von frequenzabhängigen Widerstandsmesskurven ermöglicht wird.Method for determining geoelectric parameters by means of focussed arrangements for underground propulsion-accompanying Geological preliminary and environmental exploration according to the claims 1 to 7, but with temperature-measuring electrodes, marked by, - one or more temperature-sensitive measuring electrodes A0 () or A (), so z. B. in contact with hydrous material causes the measuring electrodes evaporations existing water shares can be and the z. B. measured values obtained under heating and curves then in comparison with those of unheated measuring electrodes the presence of water due to a corresponding resistance increase and / or time-dependent signal noise caused by the indicate deteriorated coupling due to vapor formation; - the Measurement of heating or cooling capacity for constant maintenance an artificial temperature level during the Degrading contact for estimating the material characteristic value of the Thermal conductivity of the contacted material; - the Generation of different temperature levels and heating / cooling capacities, so that gradual differences in water content and / or z. B. the study of the occurrence of other liquids in Loose rock materials or the rock matrix due to frequency dependent Resistance measurement curves is possible. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parametern nach den Ansprüchen 1 bis 10, jedoch mittels ortskonstanter Wiederholungsmessungen, gekennzeichnet durch, – ein Wertemonitoring in der Zeit z. B. bei Vortriebsstillständen, welches in Echtzeit mögliche Zustandsänderungen im Bereich des kontaktierten Untergrundes anzuzeigen vermag.Method for determining geoelectric parameters according to claims 1 to 10, but by means of locally constant Repeat measurements, marked by, - one Value monitoring in time z. B. in propulsion stoppages, which in real time possible state changes in the area of the contacted surface is able to indicate. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter für Untergrundvortriebebegleitende geologische Erkundungen ausgehend von axialen Schwenkvortrieben zur Untergrunderschließung zur Ermittlung des Füllungsverhaltens von Schaufeln beim Graben zur Führung eines energiesparenden Schaufelradbaggerbetriebes, gekennzeichnet durch, – elektrisch isolierte Zonen auf den Schaufelinnenseiten mit für Füllstandsmessungen typischen oder erweiterten räumlichen Anordnungen hergestellt werden und ein elektrisches Messsystem, welches darüber hinaus über entsprechende Kabelverbindungen alle zur Verfügung stehenden Einzelelektroden im Schaufelinnenbereich in beliebiger Weise als Strom- oder Spannungselektroden nutzen kann; – die sensorischen Beobachtung der Schaufelfüllungsvorgänge über unterschiedliche Schaufelradpositionen im Zusammenhang mit den maschinellen Leistungsaufnahmen des Baggerbetriebes; – die Ermittlung spezifischer Leistungskennzahlen, welche zur werkzeugtechnischen Optimierung und zur energiesparenden Betriebsführung laufender und künftiger Abbauvorhaben genutzt werden können.Method for determining geoelectrical parameters for subsurface advance accompanying geological surveys from axial swiveling drives for subsurface development to determine the filling behavior of buckets during trenching to guide an energy saving bucket wheel excavator operation, characterized by: - electrically insulated zones on the inside of the vanes with or for level measurements extended spatial arrangements are made and an electrical measuring system, which can also use all available individual electrodes in the blade inner region in any way as current or voltage electrodes via appropriate cable connections; - the sensory observation of the bucket filling operations over different bucket wheel positions in connection with the mechanical power consumption of the excavator operation; - the determination of specific performance indicators that can be used for tool optimization and energy-saving operation of current and future mining projects. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierender und nicht-fokussierender Anordnungen für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Zentralvortrieben wie in den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5 beschrieben, jedoch gekennzeichnet durch, – die Ermittlung der Erdungswiderstände mittels entsprechender Geometriedaten der eingesetzten Metallelektroden im Zusammenhang mit 4-Punkt-Messungen zur ρs-Wertbestimmung der jeweiligen Erdungsstellen.Method for determining geoelectric parameters by means of focussing and non-focussing arrangements for underground propulsion-accompanying geological advance investigations starting from axial central propulsion systems as described in claims 1, 3, 4 and 5, but characterized by the determination of the earth resistances by means of corresponding geometric data of the used Metal electrodes in connection with 4-point measurements for ρ s value determination of the respective earthing points. Verfahren zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter wie in den Ansprüchen 1 bis 12 beschrieben, jedoch gekennzeichnet durch, – zusätzliche messtechnische Bestimmungen und/oder Berechnungen von prozentualen Frequenzeffekten, sowie Phasenwinkeln zwischen den Strom- und Spannungsverläufen und spektraler IP-Effekte als Materialkennwerte für die erfassten Messbereiche.Method for determining geoelectric parameters as described in claims 1 to 12, however marked by, - additional metrological provisions and / or Calculations of percentage frequency effects and phase angles between the current and voltage curves and spectral IP effects as material characteristics for the acquired ranges. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen ausgehend von axialen Zentral-, Quer- und Schwenkvortrieben, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zur Ermittlung von geoelektrischen Parameter mittels fokussierender und nicht-fokussierender Anordnungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, – eine geeignete multifunktionale Geoelektrikapparatur mit Grafikbildschirm und Schnittstellen z. B. zu Vermessungsvorrichtungen.Measuring device for underground propeller-accompanying geological preliminary investigations starting from axial central, lateral and pivoting drives, in particular for carrying out the Method for determining geoelectric parameters by means of focusing and non-focusing arrangements according to claim 1, marked by, - a suitable multifunctional Geoelectric device with graphics screen and interfaces z. B. to surveying devices. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch, – ein geeignetes mitrotierendes geoelektrisches Messsystem für 2-Punkt-Messungen mit Funkschnittstelle; – Funkschnittstellen zum Geräteführerstand, sodass Messdaten oder Steuersignale übertragen und z. B. als Geräteführerhilfen angezeigt werden, und/oder abgeleitete Erkundungsgrößen als Steuerungsbefehle direkt zur automatisierten Geräteführung eingesetzt werden können.Measuring device for underground propeller-accompanying Geological preliminary investigations according to claim 7, marked by, - a suitable co-rotating geoelectric measuring system for 2-point measurements with radio interface; - Radio interfaces to the device operator's station so that measurement data or control signals are transmitted and Z. Be displayed as device driver aids, and / or derived exploration quantities as control commands directly used for automated device management can be. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch, – ein geeignetes mitrotierendes geoelektrisches Messsystem für 4-Punkt-Messungen; – Funkschnittstellen zum Geräteführerstand, sodass Messdaten oder Steuersignale übertragen und z. B. als Geräteführerhilfen angezeigt werden, und/oder abgeleitete Erkundungsgrößen als Steuerungsbefehle direkt zur automatisierten Geräteführung eingesetzt werden können.Measuring device for underground propeller-accompanying Geological preliminary surveys according to claim 8, marked by, - a suitable co-rotating geoelectric measuring system for 4-point measurements; - Radio interfaces to the device operator's station so that measurement data or control signals are transmitted and Z. Be displayed as device driver aids, and / or derived exploration quantities as control commands directly used for automated device management can be. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen wie in Anspruch 17 beschrieben, jedoch für tomografische Momentaufnahmen nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch, – ein mehrkanaliges Messsystem, welches mehrere Spannungsabgriffe und ggf. Stromeinträge gleichzeitig bewältigen kann.Measuring device for underground propeller-accompanying geological preliminary explorations as described in claim 17, however for tomographic snapshots according to claim 9, marked by, - A multi-channel measuring system, which several voltage taps and, if necessary, manage electricity entries at the same time can. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Vorauserkundungen nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch, – temperierbare Elektroden z. B. über Widerstandsheizungen, Laser- oder Wärmeelementebestrahlungen oder mittels Wärmepumpen und Zirkulation von Kühl-/Wärmemitteln; – stufenlos regelbare Heiz-/Kühlleistungen mit integrierter Energieverbrauchsmessung.Measuring device for underground propeller-accompanying geological preliminary surveys according to claim 10, marked by, - Temperature-controlled electrodes z. B. over Resistance heaters, laser or heat element irradiations or by means of heat pumps and circulation of cooling / heating means; - stepless Adjustable heating / cooling performance with integrated energy consumption measurement. Messvorrichtung für Untergrundvortriebe-begleitende geologische Erkundungen nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch, – ein geeignetes Messsystem für Füllstandsmessungen und zur Materialerkennung.Measuring device for underground propeller-accompanying Geological surveys according to claim 12, marked by, - one suitable measuring system for level measurements and for material recognition.
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