DE1136958B - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Abbauwirkungen auf Schachtwandungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Abbauwirkungen auf Schachtwandungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Abbauwirkungen auf Schachtwandungen durch Feststellung des sich ändernden Abstandes des Gebirgsstoßes von der Schachtauskleidung.
• Gemäß einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag wird ein verformbar ausgebildeter Meßring einerseits gegen den Schachtausbau abgestützt und andererseits gegen das Gebirge angelegt, und die Meßringverformungen werden als Maß für die Gebirgskräfte mittels Meßdosen gemessen. Um Schwächungen des Ausbaus durch die Anordnung dieses Meßringes zu verringern, wird der Ringraum mit einer geeigneten Füllmasse verfüllt.
• Bei dieser Ausführung werden die Gebirgskräfte auf den Schachtausbau übertragen.
• Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur Messung der Abbauwirkungen auf Schachtwandungen, bei der schon gemessen wird, bevor die seitlichen Bewegungen des Gebirges auf den Schachtausbau übertragen werden.
• Gemäß der Erfindung ist eine plastische Schicht an der Außenoberfläche der Schachtauskleidung an ihrer dem Schachtstoß zugewandten Seite an einer oder mehreren Stellen mit einer Metallplatte und an ihrer dem Ausbau zugewandten Seite an gegenüber diesen Platten befindlichen Stellen mit einer an eine Wechselspannung angeschlossenen Spule versehen, wobei die Dicke dieser Schicht in an sich bekannter Weise durch Messung der Selbstinduktion dieser Spule bestimmt wird.
• Auf diese Weise kann man die Bewegung des Gebirges in waagerechter Richtung messen, bevor die damit verbundenen Kräfte auf den Schachtausbau übertragen werden. Man kann dann den Abbau beim Auftreten von waagerechten Gebirgsbewegungen derart einrichten, daß diese Bewegungen durch eine entgegengesetzte Bewegung ausgeglichen werden, so daß der Schachtausbau nicht durch die Gebirgskräfte belastet wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei dem Abbau des sogenannten Schachtsicherheitspfeilers.
• Man hat bereits vorgeschlagen, den Zwischenraum zwischen dem Gebirgsstoß und der Schachtauskleidung mit einer plastischen Masse auszufüllen. Die Dicke des plastischen Mantels entspricht hierbei mindestens dem Maß der zu erwartenden Seitenbewegung des Gebirges; so daß eine großeMenge an plastischem Füllstoff verwendet werden muß, was mit einem hohen Kostenaufwand verbunden ist. Weiterhin muß maninfolgedes.dickenplastischenMantels; denSchacht mit einem entsprechend größeren Durchmesser abteufen, was ebenfalls hohe Kosten mit sich bringt. Die Erfindung ermöglicht die Anwendung eines dünneren plastischen Mantels, da man jetzt den Abbau derart führen kann, daß eine seitliche Bewegung durch eine entgegengesetzte Bewegung ausgeglichen wird.
• Es ist weiterhin bekannt, die Belastung der Auskleidung zu messen durch Messung der Menge. an plastischem Füllstoff, die beim Auftreten von Gebirgsbewegungen aus dem Raum zwischen der Auskleidung und dem Gebirgsstoß über einstellbare Ventile in das Schachtinnere gedrückt wird. Durch dieses Verfahren können die Richtung der Gebirgsbewegung und der Abstand der Schachtauskleidung vom Gebirgsstoß an einer bestimmten Stelle nicht ermittelt werden, so daß es nicht möglich ist, aus den Meßergebnissen einen Hinweis zu bekommen, wie der Abbau vorgenommen werden muß, um die Richtung der Gebirgsbewegung in günstigem Sinne zu beeinflussen.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sehr einfach ausgeführt und besteht lediglich aus einer Metallplatte und einer Spule.
• Vorzugsweise wird die Metallplatte aus Aluminium hergestellt. Die Meßergebnisse werden dann nicht vor der magnetischen Permeabilität der Platte beeinflußt; weiterhin weist dieses Material eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
• Damit die Meßspule zwischen den vertikalen und waagerechten Armierungsstäben einer Schachtauskleidung aus Eisenbeton angebracht werden kann, wird gemäß der Erfindung eine Flachspule verwendet, deren Achse senkrecht zur Metallplatte steht. In dieser Weise kann man eine Spule mit einem Durchmesser, der dem Abstand zwischen dem Armierungseisen gleich ist, anwenden.
• Vorzugsweise wird die Spule an der der Schachtwand abgekehrten Seite durch eine Metallbüchse abgeschirmt. Hierdurch wird verhütet, daß die Armierungseisen die Selbstinduktion der Spule beeinflussen. Die Meßergebnisse einer im Schacht montierten Spule sind dann den bei der Eichung erzielten Ergebnissen gleich.
• Chemische Einwirkung des durch das. isolierende Füllmaterial gesickerten Wassers wird vermieden durch Einbettung der Spule in eine in die Büchse gegossene Harzmasse.
• Es hat sich gezeigt, daß mit Wechselspannungen niedriger Frequenz, d. h. mit einer Frequenz von ungefähr 200 Hz, Meßergebnisse erzielt wurden, bei denen eine geringe Änderung des Abstandes zwischen Platte und Spule einer gut meßbaren Änderung der Selbstinduktion entspricht.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• Fig. 1 stellt einen Querschnitt eines Schachtes dar; Fig. 2 ist ein Querschnitt der Schachtauskleidung in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 ist ein Querschnitt einer Meßspule, und Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Abstand der Spule zu der Metallplatte und der Selbstinduktion der Spule.
• In Fig. 1 stellt 1 einen Grubenschacht dar und 2 die im Bereich des Schachtsicherheitspfeilers 3 befindlichen Flöze. Die Schachtwand 4 ist mit einer vorläufigen gemauerten Auskleidung 5 versehen. Zwischen dieser vorläufigen Auskleidung und der endgültigen, aus Eisenbeton hergestellten Auskleidung 6 ist eine Füllung 7 aus bituminösem Material mit einer Dicke von ungefähr 10 cm angebracht.
• An der vorläufigen Auskleidung 5 sind an verschiedenen Stellen Metallplatten 8, z. B. aus Aluminium oder Kupfer, angebracht. Gegenüber diesen Platten sind Meßspulen 9 angeordnet. Diese Spulen befinden sich an der Außenoberfläche der Auskleidung 6, so daß die Bitumenschicht 7 sich zwischen der Platte 8 und der Spule 9 befindet. Die Spulen bestehen aus einer Scheibe 10 von isolierendem Material, in deren Ringnut 11 emaillierter Kupferdraht 12 gewickelt ist. In der Mitte der Scheibe werden die Kupferdrähte nach außen geführt und an eine Wechselspannung 13 niedriger Frequenz angeschlossen. In den Stromkreis ist ein Apparat 14 geschaltet zur Messung der in der Spule auftretenden Selbstinduktion. Die Spule ist in eine in die Schutzbüchse 15 eingegossene Harzmasse 16 eingebettet. Diese Büchse schirmt die Spule von den Armierungseisen 17 der Auskleidung ab und schützt die Spule während des Betonierens dieser Auskleidung.
• In einem nach dem Gefrierverfahren abgeteuften Grubenschacht werden beispielsweise in verschiedenen Teufen, z. B. 25 m, 50 m, 75 m usw., Aluminiumplatten mit Abmessungen von 1 m - 1 m - 3 mm angebracht. Auf jeder Teufe werden fünf Platten an der Peripherie angeordnet. Die Platten werden mittels Haken an der vorläufigen Auskleidung befestigt. Dann wird gegen die vorläufige Auskleidung eine Schicht aus bituminösem Material, z. B. Platten mit einer Dicke von etwa 10 cm, angebracht. Danach werden die Armierungseisen eingebracht und gegenüber den Platten die Meßspulen eingebaut. Bei einem gegenseitigen Abstand der Armierungseisen von 275 mm und einem Durchmesser von 25 mm wird z. B. eine Spule verwendet mit einem Durchmesser von 200 mm, die 250 Wicklungen von emailliertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,4 mm enthält. Die Dicke der Spule beträgt 21 mm. Die Anschlußdrähte der Spule werden nach außen geführt, worauf die endgültige Auskleidung angebracht wird.
• In Fig. 4 ist die Selbstinduktion L in mH der Spule in Abhängigkeit des Abstandes A in Zentimeter zwischen der Spule und der Metallplatte bei einer Frequenz von 200 Hz ,dargestellt. Bei dieser Frequenz verläuft die Kurve ziemlich steil, so daß kleine Änderungen des Abstandes deutlich in einer Änderung der Selbstinduktion zum Ausdruck gelangen.
• Diese Änderung der Selbstinduktion gibt einen Hinweis für die Größe und Richtung der waagerechten Gebirgsbewegungen, so daß man den Abbau nachher .derart vornehmen kann, daß diese Bewegungen ausgeglichen werden.
• Statt einer einzigen Spule kann man aumch mehrere Spulen gegenüber einer Platte anbringen. Diese Spulen kann man z. B. gegeneinanderschalten und in verschiedener Entfernung von der Platte anbringen, so daß bei einer Änderung des Abstandes zu der Platte in die in kürzester Entfernung von der Platte angebrachte Spule eine größere Spannung induziert wird als in die andere Spule. Der in dieser Weise gemessene Spannungsunterschied ist ein Maß für den Abstand zwischen der Schachtwand und der Schachtauskleidung.
• Falls die vorläufige Auskleidung aus Metallblechen besteht, erübrigt sich die Anbringung spezieller Platten.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Messung der Abbauwirkung auf Schachtwandungen durch Feststellung des sich ändernden Abstandes des Gebirgsstoßes von der Schachtauskleidung, dadurch gekennzeichnet, daß eine plastische Schicht an der Außenoberfläche der Schachtauskleidung an ihrer dem Schachtstoß zugewandten Seite an einer oder mehreren Stellen mit einer Metallplatte und an ihrer dem Ausbau zugewandten Seite an gegenüber diesen Platten befindlichen Stellen mit einer an eine Wechselspannung angeschlossenen Spule versehen ist und die Dicke dieser Schicht in an sich bekannter Weise durch Messung der Selbstinduktion dieser Spule bestimmt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an der Außenoberfläche der isolierenden Füllung angebrachte Platten aus Aluminium.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine flache Spule, deren Achse senkrecht zur Metallplatte steht.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Spule, die an .der der Schachtwand abgekehrten Seite durch eine Metallbüchse abgeschirmt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Spule, die in die Büchse eingegossenes Harz eingebettet ist.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spule, die an eine Wechselspannung niedriger Frequenz, z. B. 200 Hz, angeschlossen ist.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Differenztransformator mit gegeneinandergeschalteten Spulen, dessen eine Spule in einer kürzeren Entfernung von der Metallplatte angebracht ist als die andere Spule. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 730 973, 857 278, 1009 400; Auszug aus der deutschen Patentanmeldung B203625 VI b/ 5 c, ausgegeben am 1. 11. 1948, Bd. 15; Heise-Herbst, Fritzsche: »Lehrbuch der Bergbaukunde«, Bd. I, 1949, S. 490/491; Russische Zeitschrift »Sachtnoje stroiteljstoo«, 1957, Heft 12, S.1 bis 5 und 1,958, Heft 1, S. 4 bis 7. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1027 610.