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Modell zur Darstellung der Lage und Mächtigkeit geologischer Schichten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Modell zur Darstellung der Lage und Mächtigkeit
geologischer Schichten mit Hilfe von Baukörpern, insbesondere für den Bergbau oder
Braunkohlentagebau. Auf diesem Gebiet ist es zum Zweck der planvollen Arbeitseinteilung
notwendig, sich über den Verlauf von geologischen Schichten ein möglichst umfassendes
Bild zu machen.
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Bisher ging man hierbei so vor, daß an bestimmten, von Geologen festgestellten
Stellen Bohrungen durchgeführt wurden, um an Hand dieser Bohrergebnisse die einzelnen
Bohrprofile grafisch aufzutragen. Diese Bohrprofile zeigten an, welche Bodenarten
sich an den betreffenden Bohrstellen befinden. Aus der Vielzahl der Bohrungen war
es geübten Fachkräften möglich, Rückschlüsse auf den Verlauf der Schicht zu ziehen.
Für weniger geübte Fachkräfte war es dagegen kaum möglich, aus den Bohrprofilen
allein Aussagen über den Schichtenverlauf in dem gesamten Gebiet zu machen. Man
half sich daher so, daß an Hand dieser Bohrungen Schichtprofile auf einzelnen Blättern
aufgezeichnet wurden, und zwar jeweils für einen speziell interessierenden Längs-
oder Querschnitt.
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Gerade im Braunkohlentagebau ist es aber notwendig, zur Festlegung
des Arbeitsweges von Großraumbaggern den günstigsten Weg im Gelände zu suchen, da
nur dadurch eine rationelle Arbeitsweise gesichert ist. Häufig ist es eingetreten,
daß die Großraumbagger beim Vorschreiten in wenig tragfähige Schichten kamen, die
man bei rechtzeitigem Erkennen hätte umfahren bzw. ausheben können.
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Daher besteht der Wunsch nach einer Möglichkeit, durch ein anschauliches
Verfahren den Verlauf der Schichtenfolge erkennen zu lassen, wodurch man dann in
der Lage ist, auf Grund der Kenntnis der allgemeinen Bohrergebnisse den rationellsten
Abbau zu bewirken.
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Nun ist es bekannt, in proportionaler Verkleinerung eine Bergwerksanlage
mit der Lage und Mächtigkeit einer geologischen Schicht naturgetreu nachzubilden.
Hierzu verwendet man Scheiben aus transparentem Material, wie z. B. Glas, die man
miteinander mechanisch verbinden kann. Jede einzelne Scheibe muß mechanisch bearbeitet
werden, damit die Lage und Mächtigkeit der geologischen Schicht sowie die Gruben
und Gänge des Bergwerkes sichtbar gemacht werden können. Dabei können die Gänge
entweder aus nur einer Platte herausgearbeitet sein oder aber zum Teil in die eine
und zum Teil in die anliegende Platte eingegraben werden, in welch letzterem Fall
die einzelnen Einschnitte beim Aufeinanderlegen derPlatten genau zusammenpassen
müssen, so daß man durch derartige dreidimensionale Aushöhlungen in einem transparenten
Körper ein Anschauungsmodell des Bergwerkes erhält.
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Es ist weiterhin bekannt, einen das zu beschreibende Gelände verkörpernden
Block aus mehreren etwa keilförmigen Teilen zusammenzustellen, auf deren Oberflächen
in entsprechend verkleinertem Maßstab die Umrisse der an diesen Stellen aus ihnen
heraustretenden geologischen Schicht und eventuell in ihr liegenden Erzadern aufgetragen
sind.
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Derartige Darstellungsformen benötigen zu ihrer Herstellung die Ergebnisse
einer Fülle von Bohrungen. Diese vielen Bohrergebnisse müssen dann erst in mühseliger
Kleinarbeit zusammengestellt und ausgewertet werden, um danach das Modell anfertigen
zu können.
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Die vorliegende Erfindung hingegen liefert ein sehr einfaches technisches
Hilfsmittel, um bei Durchführungen von Bohrungen unmittelbar an Ort und Stelle die
einzelnen Schichten anschaulich darstellen zu können.
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Die Erfindung besteht darin, daß die zwischen je vier benachbarten
Bohrlöchern liegenden Erdmassen durch quaderförmige Baukörper dargestellt sind,
auf deren Längskanten das zugehörige Bohrergebnis nach Tiefe und Mächtigkeit aufgetragen
ist.
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Es werden also nach jeder Bohrung die tatsächlich festgestellten Bohrprofile
auf den ihnen zugeordneten Längskanten der proportional verkleinerten Baukörper,
deren Querschnitt der von vier im Viereck liegenden Bohrpunkten gebildeten Fläche
entspricht, aufgetragen und die entsprechenden, auf den Kanten angezeichneten Punkte
miteinander verbunden. Faßt man dann diese einzelnen Baukörper, deren markierte
Seitenwandflächen zweckmäßigerweise farbig angelegt
werden, in der
richtigen Reihenfolge und Lage zu einem größeren Block zusammen, so erhält man eine
anschauliche räumliche Darstellung der einzelnen geologischen Schicht in dem zu
betrachtenden Gelände.
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Der so hergestellte Gegenstand besitzt etwa die Raumform eines Baukastens
aus einer Anzahl längs und quer aneinandergereihter Baukörper. Will man die Mächtigkeit
entlang einer Längs- oder Querbohrreihe feststellen, braucht man somit lediglich
an den entsprechenden Koordinaten die zugeordneten Baukörperreihen auseinanderzurücken,
um das optische Bild der Mächtigkeit in zweidimensionaler Darstellung zu erhalten.
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Es erweist sich dabei auch als vorteilhaft, die Baukörper in vertikaler
Richtung in mehrere Quader oder Würfel zu unterteilen und die Baukörper oder Würfel
untereinander durch mechanische Mittel, z. B. Stift und Bohrung, oder durch eingesetzte
kleine Magnete zusammenzuhalten. Weiterhin empfiehlt es sich, die einzelnen Teile
aus Holz oder Kunststoff, gegebenenfalls transparent, herzustellen und ihre Oberflächenbeschriftbar
oder beklebbar auszubilden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt, und es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Landkartenausschnitt
mit darin eingezeichneten Bohrstellen und Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf
aneinandergereihte Säulen, auf deren Oberflächen die Bohrprofile in proportionaler
Verkleinerung aufgetragen sind.
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Fig. 1 zeigt das Beispiel eines Kartenausschnittes, in dem mit hinreichender
Genauigkeit der geometrische Ort der einzelnen vorgenommenen Bohrung eingetragen
ist. Es sei angenommen, daß in der durch die Karte dargestellten Landschaft ein
Braunkohlenflöz vermutet wird. Um die Mächtigkeit dieses Flözes festzustellen, werden
an vorgegebenen Stellen Versuchsbohrungen durchgeführt. Es sei weiterhin angenommen,
daß diese Bohrungen an den Schnittpunkten von Rasterlinien stattfinden, die durch
die Bezeichnungen A bis L in horizontaler und I bis XI in vertikaler Richtung gekennzeichnet
sind. Für dieses Ausführungsbeispiel sei schließlich davon ausgegangen, daß der
Abstand der Rasterlinien voneinander etwa 50 m betrage.
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Wenn man für jede einzelne Bohrstelle das bei ihr fetgestellte Bohrprofil
kennt, so weiß man noch nichts über den Verlauf der Schicht auszusagen.
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Die Erfindung befaßt sich also mit der Aufgabe, die einzelnen Bohrprofile
in eine grafische oder körperliche Umdeutung umzusetzen, um die Mächtigkeit des
Flözes in proportionaler Verkleinerung mit einem Blick feststellen zu können.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist vorgesehen, diese Aufgabe
durch Anordnung von Würfeln 6, Säulen 5 oder ähnlichen quaderförmigen Baukörpern
zu lösen. Das Ausführungsbeispiel zeigt die Lösung mit Hilfe von Würfeln 6. Die
Grundfläche eines Würfels 6 entspricht derjenigen Fläche, welche durch vier im Viereck
zueinander angeordnete Bohrstellen 1, 2, 3, 4 gebildet ist (vgl. Fig. 1). Durch
die Höhe der einzelnen Würfel 6 wird das zweidimensionale Bild der Fig. 1 in ein
dreidimensionales Bild verwandelt.
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Das bei jeder Bohrung festgestellte Bohrprofil wird nunmehr auf der
Vertikalkante desjenigen Würfels aufgetragen, der dieser Bohrstelle zugeordnet ist.
Betrachtet man, beispielsweise den Würfel, der den Bohrungen 1 bis 4 gemäß Fig.
1 zugeordnet ist, und geht man davon aus, daß bei diesen Bohrungen ein Kohlenflöz
feststellbar war, so sind an allen vier Vertikalkanten dieses Würfels Markierungen
einzuzeichnen, die der oberen und unteren Grenze des Kohlenflözes entsprechen. Man
verbindet alsdann die eingezeichneten Markierungen und legt alsdann beispielsweise
die festgestellte Fläche farbig an. Wenn beispielsweise in der Reihe II alle Bohrungen
durchgeführt worden sind, erkennt man an den zugeordneten Würfeln die Mächtigkeit
der geologischen Schicht in dieser Querreihe, Natürlich kann es vorkommen, daß die
festzustellende Schicht größer als das Ausmaß eines einzelnen Würfels ist. Die Folge
davon ist, daß diejenigen Würfel, die einem Bereich mitten in der Schicht entsprechen,
vollkommen farbig angelegt sind. Andererseits kann es vorkommen, daß Würfel gar
nicht farbig angelegt zu werden brauchen, da in dem Bohrungsbereich, den diese Würfel
darstellen, keine geologische Schicht feststellbar war.
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Nachdem alle Bohrungen durchgeführt worden sind und die entsprechenden
Markierungen auf die Würfelkanten aufgetragen wurden, ergibt sich etwa ein Bild
gemäß Fig. 2. Will man die Mächtigkeit der geologischen Schicht in einer der Reihen
I bis XI oder A bis L feststellen, so braucht man lediglich die Würfel
auseinanderzurücken (wie es in Fig. 2 dargestellt ist), um die Mächtigkeit des Flözes
zu erkennen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es natürlich wichtig, die Würfel
zu markieren, damit ihr Ort rekonstruierbar ist, falls die Würfel auseinanderstürzen
sollten. Es genügt beispielsweise, wenn jeweils die Oberfläche und die nach einer
Seite gerichtete Fläche markiert sind. Am leichtesten ist es, wenn die in einer
horizontalen Würfelschicht angeordneten Würfel durch Zahlen oder Buchstaben gekennzeichnet
werden. Um die Würfel der einzelnen Schichten untereinander zu unterscheiden, kann
jede einzelne Schicht mit anderen Kennzeichen bezeichnet werden.
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Weiterhin empfiehlt es sich, die einzelnen Würfel mit ihren Nachbarwürfeln
durch mechanische Mittel, z. B. Bolzen und Bohrungen, oder durch eingesetzte Magnete
zu verbinden. So ist z. B. die Möglichkeit gegeben, je Würfel zwei diagonal angeordnete
Magnete vorzusehen, die das Seitenvertauschen weitgehend unmöglich machen.
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Die Würfel 6 oder Säulen 5 können aus Holz oder beispielsweise auch
aus Kunststoff,- gegebenenfalls transparent, bestehen. Wesentlich ist, daß ihre
Oberfläche beschriftbar oder beklebbar ist.