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Vorrichtung zur Bestimmung von Gebirgseinflüssen auf einen Schachtausbau
Zur Messung der Einflüsse von Gebirgskräften auf einen Schachtausbau ist es bekannt,
im Schachtinnenraum einen Meßring anzuordnen und gegen den Meßring Meßuhren abzustützen,
an denen Aussagen über Verformungen des Schachtausbaues abgelesen werden können.
Bei dieser Beobachtung der Verformung eines Schachtausbaues erhält man über die
Größe der Gebirgskräfte nur qualitative Schätzungen. Man kann daher nicht durch
exakte Senkungsvorausberechnungen einen Abbau so leiten, daß dessen nachteilige
Wirkungen auf Schächte weitgehend eingeschränkt werden.
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Ausgehend von dem bekannten Verfahren liegt dem Hauptpatent die Aufgabe
zugrunde, qualitative Aussagen über Gebirgskräfte möglichst nach deren Größe und
Richtung zu machen und zu solchen Aussagen schon zu gelangen, bevor nachteilige
Verformungen eines Ausbaus, z. B. eines Schachtausbaus, durch Gebirgskräfte eingetreten
sind.
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Gegenstand des Hauptpatents ist ein Verfahren zur Bestimmung von Einflüssen
der Gebirgskräfte auf einen Schachtausbau mit Hilfe von Meßringen, welches dadurch
gekennzeichnet ist, einen verformbar ausgebildeten Meßring einerseits gegen den
Schachtausbau abzustützen und andererseits gegen das Gebirge anzulegen sowie Meßringverformungen
als Maß für die wirkenden Gebirgskräfte zu messen. Gegenstand des Hauptpatents ist
ferner die Gestaltung eines zur Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent
besonders geeigneten Meßringes.
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Die Erfindung betrifft in weiterer Ausbildung des Gegenstandes nach
dem Hauptpatent eine meßringartig einsetzbare Vorrichtung zur Bestimmung von Gebirgseinflüssen
auf einen Schachtausbau, die auch in dem bekannten Verfahren mit im Schachtinnenraum
angeordnetem Meßring Verwendung finden kann und erfindungsgemäß gekennzeichnet ist
durch eine Ausbildung als offener oder ringförmig geschlossener, in bezug auf die
aufgespannte Fläche verformbarer Polygonzug mit Meßvorrichtungen zur Erfassung von
Änderungen des vom Polygonzug aufgespannten Querschnittes; zum Beispiel können die
Elemente des polygonzuges an den Enden den Polygons zumindest teilweise gelenkig
miteinander verbunden und/oder auch längenveränderlich ausgebildet sein.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Polygonelemente möglichst
biegesteif und längenstarr ausgebildet und den veränderlichen Winkeln an den Poiygonecken
1,leßvorrichtungen zugeordnet. Zu diesem Zweck können an den Polygonecken auf die
Polygonelernente Verformungsringsegmente aufgesetzt und diese mit Meßelementen,
wie Dehnungsmeßstreifen, Saitenmesser od. dgl.., versehen sein. In besonders einfacher
Weise und auswechselbar lassen sich die V erformungsringsegmente an den Enden der
Polygonecken anbringen, wenn diese mit Führungen zum Einsetzen der Verformungsringseginente
versehen sowie eventuell mit radienartigen Armen an den Polygongelenkpunkten angelenkt
sind.
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In ähnlicher Weise kann man an Stelle von V erformungsringsegmenten
an den Polygongelenkpunkten Haltestücke anbringen und an diesen gegen die Polygonelemente
abgestützte Verformungsstäbe befestigen sowie diese mit Meßelementen, wie Dehnungsmeßstreifen.
Saitenmesser u. dgl., versehen.
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Bei dem Vorschlag der Erfindung, die Polygonel_emente längenveränderlich,
z. B. zusammenschiebbar oder auseinanderziehbar, auszubilden und den längenveränderbaren
Teilen Meßvorrichtungen zuzuordnen, kann man sowohl die Polygonelemente längenveränderlich
ausbilden als auch die Winkel an den Polygonecken verstellbar gestalten und sowohl
den Winkel an den Polygonecken als auch den längenveräntlerbaren Teilen der Polygonelemente
Meßvorrichtungen zuordnen. Es ist jedoch auch möglich, die Polygonelemente an den
Polygonecken starr miteinander zu verbinden. Um die Längenanordnungen der Polygonelemente
zu ermöglichen, empfiehlt es sich, in den Polygonelementen Zylinder- und Kolbenanordnungen
der Polygonelemente vorzusehen. In diesem Falle wird man an den letzteren die Meßvorrichtungen
anbringen. Bevorzugt verfährt man dabei so, daß der Kolben im
Zylinder
gegen den Druck einer Feder gelagert und auf der Feder Meßelemente, wie Dehnungsmeßstreifen,
Saitenmesser od. dgl., angeordnet sind. Dabei kann man, abgesehen von Zylinder-
und Kolbenanordnungen, auch andere Tachgiebigkeitsmechanismen in den Polygonelementen
vorsehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet nicht notivendig einen geschlossenen
Polygonzug. Man kann vielmehr auch weniger als -zum geschlossenen Polygon erforderliche
Polygonelemente polygonartig, aber nicht geschlossen miteinander verbinden und mit
den offenen Enden gegen Gebirgsteile und/oder Ausbauteilic abstützen. Bei der Ausführungsform,
bei der der Winkel an den Polvgonecken Meßyorrichtungen zu-_ geordnet bind, sind
zweckmäßig die offenen Enden der Polygonelemente gelenkig abgestützt, wobei auch
an den gelenkigen Abstützstellen Meßv or richtungen angebracht sein können.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß mit verhältnismäßig einfachen ivIeßv orrichtungen die Verformungen des
von Polygonzug aufgespannten Querschnitts genauestens ermittelt werden können, was
ebenso genaue J Rii 1c lzschlüsse-auf -die G-eWirgslzüäfte und damit -auf den Gebirgsdruck
zuläßt. In bezug auf Größe und sonstige Dimensionierungen wird man die erfindungsgemäße
Vorrichtung dem zu vermessenden Körper anpassen.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung erläutert; es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung
eine Vorrichtung nach der Erfindung in Form eines regelmäßigen Polygonzuges, Fig.
2 in vergrößerter Darstellung einen Winkel an <len Polvgonecken, dem Verformungsringsegmente
mit Meßvorrichtungen zugeordnet sind, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch
den Gegenstand nach Fig. 2, Fig.4 einen Winkel an den Polygonecken, dem Verformungsstäbe
mit Meßvorrichtungen zugeordnet sind,
Fig.5 einen Schnitt in Richtung B-B
durch den Gegenstand nach Fig. 4, Fig.6 eine Ausführungsform mit längenveränderlichen
Polygonelementen sowie den längenveränderbaren Teilen zugeordnete Meßelemente und
Fig. 7 und 8 den Fig. 2 -und 4 entsprechende Ausführungsformen bei nicht- geschlossenen
Polygonzügen.
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In Fig. 1 ist ein regelmäßiger Polygonzug als Achteck dargestellt.
An den Eckpunkten 1, die in diesem Fall gleichzeitig Meßpunkte sein sollen, sind
Meßgeräte, die in den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5 deutlich erkennbar sind, eingebaut.
Zwischen diesen Meßpunkten 1 befinden sich die Polygonstäbe 2. Es ist möglich,
derartig geformte Polygonringe entweder wie bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent
um die äußere Schachtröhre herum oder in den eigentlichen Schachtausbau hinein oder
im Innern der Schachtröhre einzubauen. Fig. 2 und 3 stellen eine Ausführungsmöglichkeit
dar, 1 ist wieder der Gelenkdrehpunkt, auf den sich Verformungsringsegmente 3a und
3b mit radienwrtig angeordneten Armenaa, 4b abstützen. Die Enden 5a, 5b der Ringsegmente
3a, 3b gleiten in Führungen 6a, 6b, die an den Polygonstäben 2 starr befestigt sind.
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An den freien Stellen der Ringsegmente3c" 3b sind Meßelemente 7, die
entweder Dehnungsmeßstreifen, Sai:enmesser, Kohlensäulen, Tauchstifte, Indukod.
dgl. sein können, angebracht. Bei der .Beanspruchung eines derart eingebauten Polygons
werden sich die freien Teile der Ringsegmente 3a, 3b verformen., und diese Verformungen
werden von den Meßelementen 7 an einem Anzeige- oder Regis;riergerät angezeigt.
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Eine andere Ausführungsform zeigen die Fig.4 und 5. Wieder an die
Gelenkpunkte 1 angeschlossen, befinden sich Haltekörper S, die, spielfrei gelagert,
hochelastische vorgeformte Stäbe 9a, 9b halten. Die freien Enden dieser Stäbega,
9b können entweder, wie in Fig.4 links gezeichnet, frei gleitend in der Führung
10a angeordnet sein oder, wie in Fig. -1 rechts dargestellt, durch Laschen, Klemmen,
Schrauben, --Nieten 10b od. dgl._-festgesetzt sein. Auch hier treten bei irgendwelchen
Beanspruchungen des Polygonzuges Verformungen der Stäbe 9a, 9b ein, die gleichfalls
über Meßelemente 7 angezeigt bzw. registriert werden.
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Die Fig. 1 bis 5 zeigen Polygonzüge, bei denen an den Gelenkpunkten
1 die Meßeinrichtungen 3 a, 3 b bzw. 9a, 9b verankert sind. Es ist auch möglich,
den Polygonzug nach Fig. 6 so auszubilden, daß die -Nachgiebigkeit von den Gelenkpunkten
1 in die Polygonstäbe 2 hineinverlagert wird. In Fig. 6 ist dieses so dargestellt,
daß die Verbindung zwischen den Gelenkpunkten 1 des Polygons jeweils unter Zwischenschaltung
von Zylindern-11a mit Kolben 11b und Kolbenstangen 11c hergestellt wird. Die vorgespannte
Feder 12 sorgt in diesem Fall dafür, daß das innerhalb dieser Feder 12 untergebrachte
Meßelement 7 (irgendeine der vorher aufgezählten Arten) bei irgendwelchen Beanspruchungen
des Polygons sowohl auf Zug wie auch auf Druck anspricht.
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Man kann die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 mit der nach der
Fig. 6 kombinieren.
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Während also bei den Fig.2 und 4 absolute Biegungssteifheit der Polygonstäbe
2 vorausgesetzt ist, kann bei der Ausführung nach Fig.-6 eine Durchbiegung der Polygonstäbe
2 mit dem Nachgiebigkeitsmechanismus 11 a, 11 b, 11 c, 12 auftreten, die trotzdem
einwandfrei vermessen werden kann. Es ist dabei außerdem möglich, die Ausführungen
nach den Fig. 2 und 4 zwischen den Gelenkpunkten 1 des Polygonzuges auf den Polygonstäben
2 -anzubringen.
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Die Ausführungsform nach den Fig. 7- und 8 entspricht in bezug auf
die Ausbildung des Polygonzuges in meßtechnischer Hinsicht den Fig. 2 und 4. Die
Polygonstäbe 2 bilden jedoch kein geschlossenes Vieleck und sind mit den offenen
Enden in Verankerungsgelenken 13 a, 13 b abgestützt, die gegen Gebirgsteile
oder gegen Ausbauteile angelegt sein können. Dabei sind dem Winkel zwischen zwei
Polygonstäben 2 und auch den Winkeln an den Abstützungen 13 Meßvorrichtungen in
Form von- Verformungsringsegmenten 3 a, 3 b verschiedener Ausführung mit aufgelegten
Dehnungsmeßstreifen, Saitenmessern 7 od. dgl. zugeordnet.