Die
Durchführung
der Vermessung des Querschnitts von Grubenbauen erfolgt überwiegend mit
Maßbändern, Meßlatten
und Gliedermaßstäben, wobei
beispielsweise zur Erfassung des Querschnitts einer frisch aufgefahrenen,
ausgebauten und hergerichteten Strecke grundsätzlich das sogenannte Dreipunktverfahren,
d.h. die Vermessung der Länge
des senkrechten Abstandes Firste-Sohle und derjenigen des Stoßabstandes
in 1 m Höhe über der
Sohle, ausreicht, um aus dem bekannten mathematischen Kurvenverlauf
des Ausbauprofils in einem ungestörten Streckenquerschnitt und
den vorgenannten gemessenen Werten die Fläche des vermessenen Streckenquerschnitts
zu berechnen oder unmittelbar aus einer vorhandenen Tabelle abzulesen.
Eine oft genutzte Möglichkeit,
die Genauigkeit einer solchen Querschnittserfassung zu erhöhen, besteht
darin, zusätzlich
noch den Stoßabstand
in 2 m Höhe über der Sohle
zu vermessen, d.h. das sogenannte Fünfpunktverfahren anzuwenden.
Beide
vorgenannten Verfahren führen
jedoch sehr rasch zu erheblichen Abweichungen vom tatsächlich zu
ermittelnden Wert der Querschnittsfläche und damit auch zu einer
Fehlinterpretation möglicher Veränderungen
des betrachteten Strecken- oder auch sonstigen Grubenbau-Querschnitts
gegenüber in
der Vergangenheit für
ihn ermittelter Werte, sobald einer der betrachteten Grubenbaue
bereits über
einen mehr oder weniger langen Zeitraum steht und daher einerseits
durch die Konvergenz eine ungleichmäßige Anhebung der Sohle und/oder
andererseits durch den Gebirgsdruck eine Verformung seines gesamten
Ausbaus erfahren hat. In diesem Fall ist eine Erfassung des Querschnitts – insbesondere
eines Streckenquerschnitts – dann
in der Form durchzuführen,
daß zwischen
je zwei im obengenannten ursprünglichen
ungestörten
Zustand des Grubenbaus beidseitig an den Stößen in 1 m Höhe und in
2 m Höhe
montierten Nägeln
mehr oder weniger von der Horizontalen abweichende Schnüre gespannt
werden sowie ein – jetzt
nicht mehr notwendigerweise den Querschnitt halbierendes – Lot in
der – möglicherweise
verschobenen – Firste
eingehängt
und dann die jeweilige Länge
von insgesamt 11 senkrechten bzw. der Horizontalen mehr oder weniger
angenäherten
Teilabständen
zwischen den Nägeln
und der Sohle bzw. den Schnittpunkten der Schnüre mit dem Lot einerseits sowie
zwischen der Firste, den Schnittpunkten zwischen dem Lot und den
Schnüren und
der Sohle andererseits mit den vorstehend genannten Meßeinrichtungen
aufgenommen wird.
Die
vorbeschriebenen Meßverfahren
werden bereits seit langer Zeit verwendet, so daß ihre Durchführung zu
einer Routinearbeit geworden ist. Ungeachtet dessen sind sie jedoch
zwangsläufig
mit dem Risiko behaftet, daß eine – insbesondere
bei den üblichen
erschwerten Sicht- und Platzverhältnissen
in untertägigen
Grubenbetrieben – nicht
auszuschließende
Fehlablesung eines Meßwertes
nicht nur zu einer fehlerhaften Erfassung des jeweils zu vermessenden
Querschnitts eines Grubenbaus, beispielsweise einer Strecke, führt, sondern
eine solche fehlerhafte Erfassung darüber hinaus erst festgestellt wird,
wenn die ermittelten Meßwerte
in Form von Abstandslängen
nach der wegen der vorgenannten untertägigen Arbeitsbedingungen normalerweise
zunächst
erfolgenden Rückkehr
nach übertage
ausgewertet worden sind. Die Durchführung einer Kontrollmessung
wird dann aber ein zeit- und kostenaufwendiger Arbeitsschritt, selbst
wenn beispielsweise in einer üblichen
Strecke die zu vermessenden Querschnitte nur in Abständen zwischen
60 und 100 m anfallen – in
Versuchsstrecken und/oder speziell ausgewählten Grubenbauen selbstverständlich auch
in dichterer Folge. Außerdem
ist die Aufnahme der einzelnen Meßwerte – insbesondere mit wachsender Zahl
der zu bestimmenden Teilabstände – für die durchführenden
Personen mit einem nicht unerheblichen Sicherheitsrisiko behaftet,
da in untertägigen Grubenbauen – insbesondere
in den Strecken – eine Vielzahl
von Einbauten wie beispielsweise Gurtförderer, Einschienenhängebahnen,
Versorgungsleitungen, Wasserrohre und Wetterlutten angeordnet ist, die
einerseits das häufig
erforderliche Verspannen von Schnüren erheblich behindert und
andererseits sowohl dafür
als auch für
die tatsächliche
Ermittlung der in Rede stehenden Abstandslängen mit den obengenannten
Meßvorrichtungen
zumindest eine gute körperliche
Verfassung und Beweglichkeit der vorgenannten Personen voraussetzen.
Abgesehen davon, daß eine
solche Ermittlung entweder sehr personal- oder sehr zeitaufwendig
ist.
Aus
den vorstehenden Gründen
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Querschnittserfassung in untertägigen Grubenbauen und eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens zur Verfügung
zu stellen, mit denen fiktiv in einem Querschnitt eines Grubenbaus
angeordnete geradlinige Abstände
zwischen je zwei vorbestimmten Fixpunkten ohne das in vielen Fällen erforderliche
aufwendige Verspannen von Schnüren und
das ebenfalls aufwendige Anlegen mehr oder weniger sperriger körperlicher
Meßvorrichtungen zum
persönlichen
optischen Vergleich und damit mit einem erheblich reduzierten Personal-
und Zeitaufwand zu vermessen sind, wobei gleichzeitig trotz der in
untertägigen
Grubenbauen – insbesondere
in Strecken – eingeschränkten Sicht-
und Platzverhältnisse zumindest
eine unmittelbare erste rechnerische Auswertung der Meßergebnisse
und damit die sofortige Entscheidung über eine eventuell erforderliche
Kontrollmessung ermöglicht
wird.
Diese
Aufgabe löst
die vorliegende Erfindung mit Hilfe der gesamten Merkmalskombination des
Patentanspruchs 1.
Es
ist zwar aus der
GB
21 98 606 A bereits ein Verfahren bekannt, bei dem u.a.
ein Ultraschallsender- und Empfänger
eingesetzt wird, um durch Abstrahlung eines Signals auf die Wand
des Grubenbaus und durch Detektion des reflektierten Signals den
Abstand zwischen Sender und Wand zu ermitteln. Durch Verschwenken
des Senders wird diese Messung so lange wiederholt, bis genügend Daten
in einem Meßcomputer
vorhanden sind, die Auskunft über
den Querschnitt des Grubenbaus geben. Die Messung dient in erster
Linie dazu, den Abstand zwischen einem Förderer für die abgebaute Kohle und dem
Abtransportband, auf den der Förderer
die Kohle abwirft, konstant zu halten, da im kontinuierlichen Abbau
der Förderer
zwangsläufig
seine Position verändert.
Urberücksichtigt
bei diesem Verfahren bleibt jedoch die Tatsache, dass in den Grubenbauen
wie bereits oben beschrieben diverse Einbauten vorhanden sind, die
eine derartige lediglich auf einem Sender beruhenden Meßmethode
unbrauchbar machen.
Es
wird noch auf die
DE
30 16 592 C2 verwiesen, in der ein Verfahren zum profilgenauen Schneiden
des Vortriebsquerschnitts beim Vortrieb unterirdischer Bauwerke
beschrieben wird. Bei diesem Verfahren wird mit einem entlang des
Schnittprofils bewegten Leitstrahl gearbeitet, wodurch eine Leitstrahlschranke gebildet
wird, deren Erreichen oder Überschreiten
durch Leitstrahleinfall am Empfänger
erfasst und durch Signalgabe zur Überwachung und/oder Steuerung
der Vortriebsmaschine im Sinne der Schnittbegrenzung ihres Schneidwerkzeugs
herangezogen wird.
Gemäß der Erfindung
erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß zur Erfassung der einen ausgewählten Querschnitt
eines Grubenbaus charakterisierenden Meßwerte in diesem kurzzeitig
ein transportabler Satz von Ultraschallsensoren bekannter Art angeordnet
wird, die signalübertragend
mit einem ebenfalls transportablen gemeinsamen Meßcomputer
ebenfalls bekannter Art verbunden sind, von denen mindestens drei
in räumlich
unveränderlicher Position
gegeneinander und gegenüber
der Begrenzungslinie des Querschnitts des Grubenbaus fixiert werden
und von denen mindestens ein weiterer variabel im Querschnitt des
Grubenbaus positionierbar ist, daß mit den Ultraschallsensoren
im Reflexionsbetrieb und/oder im Direktstrahlbetrieb zwischen dem an
festgelegte Punkte der Begrenzungslinie des Querschnitts des Grubenbaus
gebrachten variabel positionierbaren und jeweils einem der räumlich fixierten
Ultraschallsensoren die erforderlichen Abstandslängen bestimmt werden und daß die gemessenen
Abstandslängen
unmittelbar an den Meßcomputer übergeben,
auf dessen Display ausgewiesen, zumindest einer ersten rechnerischen
Auswertung unterzogen und für
eine Weiterverarbeitung übertage gespeichert
werden, weil es damit zunächst
möglich ist,
die Zahl der für
die Erfassung des jeweiligen Querschnitts eines Grubenbaus, beispielsweise
einer Strecke, erforderlichen Personen auf maximal zwei zu begrenzen,
die zunächst
die mindestens drei transportablen Ultraschallsensoren räumlich unveränderlich
im Querschnitt anordnen und von denen dann eine den Meßcomputer
bedient und die andere den variabel positionierbaren Ultraschallsensor handhabt.
Die Auslösung
der einzelnen Ultraschallsensoren zur Längenmessung vorgegebener Abstände oder
Teilabstände
zwischen je zwei festgelegten Fixpunkten mittels Ausnutzung der
Laufzeit der Ultraschallwellen – die
eine aufwendige Verspannung von Schnüren und Handhabung mehr oder
weniger sperriger körperlicher
Meßvorrichtungen
erübrigt – kann dann
vorteilhafterweise sowohl für
Reflexionsmessungen jeweils eines Ultraschallsensors als auch für Direktstrahlmessungen
zwischen dem variabel positionierbaren und jeweils einem der mindestens
drei räumlich
unveränderlichen
Ultraschallsensoren nacheinander zentral vom Meßcomputer aus erfolgen, wobei
Reflexionsmessungen dann vorzuziehen sind, wenn zwischen dem jeweiligen
Ultraschallsensor und dem anzupeilenden reflektierenden Objekt,
beispielsweise der Sohle des Grubenbaus, keine die Messung verfälschenden
Hindernisse vorhanden sind, während
Direktstrahlmessungen angezeigt sind, wenn zwischen dem an die Stelle
des ursprünglich
bestimmten reflektierenden Objekts, beispielsweise einem speziellen
Fleck auf einem der Stöße des Grubenbaus,
tretenden variabel positionierbaren Ultraschallsensor als Sender
und dem als Empfänger
vorbestimmten räumlich
unveränderlichen
Ultraschallsender ein reflektierendes Hindernis, beispielsweise
ein Gurtförderer,
liegt, das jedoch von einem Teil der abgestrahlten Ultraschallwellen
umgangen wird. Außerdem
erlaubt die Verwendung eines transportablen Meßcomputers eine unmittelbare erste
rechnerische Auswertung der ermittelten Abstandslängen, die
zumindest soweit durchgeführt werden
kann, daß die
Plausibilität
des Ergebnisses oder die Notwendigkeit der direkten Wiederholung der
Querschnittserfassung erkennbar wird. Die Speicherung der Meßergebnisse
gestattet darüber
hinaus in vorteilhafter Weise eine beliebig umfangreiche digitale
Weiterverarbeitung aller Ergebnisse nach der Rückkehr nach übertage
und der direkten Übergabe der
Meßwerte
auf eine leistungsfähigere
Datenverarbeitungsanlage, wobei sich dann auch noch der weitere
Vorteil ergibt, die gewonnenen Meßwerte nicht erst zeitaufwendig
von Hand in den übertägigen Rechner
eingeben zu müssen.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens liegt auch
dann vor, wenn die Fixierung der mindestens drei in räumlich unveränderlicher
Position gegeneinander angeordneten Ultraschallsensoren gegenüber der
Begrenzungslinie des Querschnitts des Grubenbaus über eine
an einem Fixpunkt dieser Begrenzungslinie festlegbare Halterung
erfolgt, deren Länge
als weitere Abstandslänge in
die Erfassung des Querschnitts einbezogen wird, da damit auf einfache
Art und Weise ein weiterer Meßwert
für die
Querschnittserfassung zu gewinnen ist, was auch dann gilt, wenn
vorteilhafterweise die Halterung eine variabel einstellbare Länge aufweist, die
während
der Erfassung eines Querschnitts eines Grubenbaus mindestens einmal
separat bestimmt wird und darüber
hinaus die Bestimmung der Länge der
Halterung mittels eines dauerhaft mit dieser gekoppelten Wegmeßsystems
bekannter Art vorgenommen wird.
Als
vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung des in Rede stehenden Verfahrens
anzusehen, bei der die Abstandslänge(n)
zwischen den mindestens drei in räumlich unveränderlicher
Position gegeneinander angeordneten Ultraschallsensoren als weitere Abstandslänge(n) in
die Erfassung des Querschnitts eines Grubenbaus einbezogen wird/werden,
weil damit eine oder mehrere zusätzliche
Bestimmungsgrößen für die Querschnittserfassung
gewonnen werden, die als konstante Werte vorliegen und als solche von
vornherein im Meßcomputer
speicherbar sind.
Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist auch dann gegeben, wenn der Meßcomputer derart vorbereitet
ist, daß die
Einzelschritte der Erfassung des Querschnitts des Grubenbaus auf
seinem Display in vorgegebener Reihenfolge angefordert werden, da
mit einer solchen vorgegebenen Meßroute sichergestellt wird,
daß alle
für eine
Querschnittserfassung erforderlichen Meßwerte tatsächlich vollständig und
eindeutig aufgenommen werden, was dann vorteilhafterweise dazu weiterentwickelt
werden kann, daß der Meßcomputer
derart vorbereitet und mit Daten versorgt ist, daß nach der
Aufnahme eines vollständigen Satzes
von Abstandslängen
unmittelbar sowohl der aktuelle Querschnitt des Grubenbaus als auch
eventuelle Abweichungen gegenüber
der letzten vorangegangenen Erfassung desselben Querschnitts ermittelt
und angezeigt werden.
Als
besonders vorteilhaft erweist sich auch eine Vorrichtung zur Durchführung des
vorbeschriebenen Verfahrens, die aus mehreren transportablen Teilen
besteht, von denen eines eine Anordnung von mindestens drei von
einem starren Gestell in räumlich
unveränderlicher
gegenseitiger Position gehaltenen Ultraschallsensoren bekannter
Art darstellt, wobei letztere einerseits alle in einer von ihnen
gemeinsam aufgespannten Ebene gehalten werden und andererseits die
von ihren Sendern abgestrahlten Ultraschallstrahlenbündel mit
ihren Bündelachsen
ebenfalls in dieser Ebene liegen, die von ihren Empfängern registrierbaren
Ultraschallwellen jedoch von anderen Ultraschallsendern oder von
reflektierenden Objekten abgestrahlt sein können, die in einem größeren räumlichen
Einfallskegel um die vorgenannten Bündelachsen angeordnet sind,
eines eine Halterung mit unveränderlicher
oder variabler, aber bestimmbarer Länge ist, die einerseits an
einem Fixpunkt der Begrenzungslinie des zu erfassenden Querschnitts eines
Grubenbaus festlegbar ist und andererseits die vorgenannte Anordnung
während
der Erfassung eines Querschnitts eines Grubenbaus in einer räumlich unveränderlichen
Position gegenüber
der Begrenzungslinie dieses Querschnitts hält, eines eine Einheit von
mindestens einem Ultraschallsensor bekannter Art darstellt, der
variabel im Querschnitt des Grubenbaus und an vorgegebenen Punkten
von dessen Begrenzungslinie positionierbar ist, und eines ein Meßcomputer
ist, der mit allen Ultraschallsensoren und einem gegebenenfalls
für die
Längenbestimmung
der vorgenannten Halterung mit diesem verbundenen wegmeßsystem
signalleitend verbunden ist, weil damit in jedem zu vermessenden
Querschnitt eines Grubenbaus und insbesondere einer mit einer Vielzahl
von Einbauten versehenen Strecke jedes gewünschte Muster von fiktiven
geradlinigen räumlichen
Abständen
zwischen je zwei vorbestimmten Fixpunkten ohne aufwendiges Verspannen
von Schnüren
und Handhaben von mehr oder weniger sperrigen und Bewegungsraum
benötigenden
körperlichen
Meßvorrichtungen
in kurzer Zeit aufgenommen und soweit ausgewertet werden kann, daß zumindest
eine Entscheidung über
eine eventuell notwendige Kontrollmessung für die Querschnittserfassung
des Grubenbaus getroffen werden kann. Dabei sind vorteilhafterweise
für die
Handhabung der gesamten Vorrichtung maximal zwei Personen erforderlich,
insbesondere dann, wenn außerdem
sowohl die Anordnung von mindestens drei Ultraschallsensoren als
auch die Halterung, die Einheit aus mindestens einem Ultraschallsensor
und der Meßcomputer
tragbar sind.
Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der vorgenannten Vorrichtung ist auch dann gegeben, wenn die Anordnung
aus mindestens drei Ultraschallsensoren genau drei solche Ultraschallsensoren
umfaßt, die
so gegeneinander ausgerichtet sind, daß die Strahlenbündel zweier
Ultraschallsensoren in entgegengesetzter Richtung ihrer Bündelachsen
und das Strahlenbündel
des dritten Ultraschallsensors mit senkrecht zu den vorgenannten
Bündelachsen
verlaufender Bündelachse
abgestrahlt wird/werden, wobei das starre Gestell einen minimal
dimensionierten kompakten Körper
geeigneter Gestalt mit Anschlagmitteln bekannter Art sowohl für die drei
Ultraschallsensoren als auch für
die Halterung darstellt, da eine solche Vorrichtung mit geringem
Aufwand gestattet, nicht oder nur sehr geringfügig durch Konvergenz oder Gebirgsdruck
beeinflußte
Grubenbaue präziser und
schneller als mit dem bekannter. Dreipunktverfahren zu vermessen
und außerdem
die Meßwerte noch
vor Ort einer ersten Auswertung zu unterziehen – jedenfalls dann, wenn die
Halterung so orientiert ist, daß ihre
Längsausdehnung
in der Vertikalen bekannt oder meßbar ist, und die Ultraschallsensoren
so angeordnet sind, daß die
Bündelachsen
der von den beiden gegeneinander ausgerichteten Ultraschallsensoren
abstrahlbaren Strahlenbündel
horizontal und diejenige des von dem dritten Ultraschallsensor abstrahlbaren
Strahlenbündels
vertikal verläuft/verlaufen.
Bei
einer anderen Ausführugsform
der vorliegenden Vorrichtung ist es dagegen als Vorteil anzusehen,
daß die
Anordnung aus mindestens drei Ultraschallsensoren fünf Ultraschallsensoren umfaßt, die so
gegeneinander ausgerichtet sind, daß die Strahlenbündel jeweils
zweier der Ultraschallsensoren in entgegengesetzter Richtung ihrer
Bündelachsen
abgestrahlt werden, die Bündelachsen
der Strahlenbündel
der so ausgerichteten unterschiedlichen Paare von Ultraschallsensoren
jedoch in vorgegebenem Abstand parallel zueinander verlaufen, und
das Strahlenbündel
des verbleibenden einzelnen Ultraschallsensors mit senkrecht zu
den vorgenannten Bündelachsen
in der von diesen aufgespannten Ebene verlaufender Bündelachse
abgestrahlt wird, wobei das starre Gestell eine stangenförmige Achse
vorgegebener Länge
und geeigneten Querschnitts ist, die an ihrem einen Ende drei und
an ihrem anderen Ende zwei der Ultraschallsensoren sowie an letzterem
außerdem
ein Anschlagmittel bekannter Art für die Halterung trägt, da sich
damit sowohl das Fünfpunktverfahren
in nicht oder durch Konvergenz und/oder Gebirgsdruck nur geringfügig beeinflußten Grubenbauen
als auch die Konvergenzmessung in deutlich durch Konvergenz und/oder
Gebirgsdruck beeinflußten
Grubenbauen mit geringem Aufwand und sehr präzise durchführen läßt, wobei bei der Konvergenzmessung
gegenüber
der Messung nach dem Stand der Technik vorteilhafterweise ohne merklichen
Zusatzaufwand weitere Meßwerte
dadurch gewinnbar sind, daß von
den bisher durch Nägel
markierten vier Punkten an den beidseitigen Stößen des Grubenbaus – jedenfalls
dann, wenn die die Ultraschallsensoren verbindende stangenförmige Achse
vertikal orientiert ist und die Bündelachsen der von den Ultraschallsensoren
abstrahlbaren Strahlenbündel
in der Ebene des zu vermessenden Grubenbau-Querschnitts liegen – mittels
Ultraschallsensoren jeweils drei Abstandslängen in unmittelbarer Folge
ermittelbar sind, nämlich
zum einen zur Sohle und zum anderen zu zwei räumlich unveränderlich
angeordneten Ultraschallsensoren, so daß sich mit den bestimmbaren
Teilabschnittslängen
auf dem bisherigen Lot – die durch
die Halterung, die stangenförmige
Achse und den einzelnen in Verlängerung
der stangenförmigen Achse
ausgerichteten Ultraschallsensor geliefert werden – insgesamt
15 anstelle von vorher 11 Meßwerten
pro zu erfassendem Querschnitt ergeben. Dies ergibt seinerseits
den Vorteil, daß auf
die ursprünglich
erforderliche Montage der vier obengenannten Nägel verzichtet werden kann, wenn
für wenigstens
einen einzigen Punkt des zu erfassenden Querschnitts eine mathematische
Relation zur theoretischen Kurvenform des ursprünglichen ungestörten Ausbaus
des Grubenbaus bekannt ist, die dem Meßcomputer vor der Durchführung der
ersten Auswertung der Meßwerte
eingegeben wird.
Bei
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es auch als Vorteil anzusehen, daß die Halterung eine teleskopierbare Stange
ist, die mit einem eigenen Wegmeßsystem zur Bestimmung ihrer
jeweils aktuellen Länge
und an ihren Enden mit geeigneten Anschlagmitteln bekannter Art
zur Festlegung am Ausbau des Grubenbaus einerseits und der Anordnung
von mindestens drei Ultraschallsensoren andererseits versehen ist,
weil mit einer solchen Halterung stets automatisch eine lotrechte
Fixierung der Anordnung von mindestens drei räumlich unveränderlich
anzuordnenden Ultraschallsensoren und – sofern erforderlich – eine automatisch
kontrollierbare Anpassung der Lage der Ultraschallsensoren an den
Abstand Firste-Sohle erreichbar ist. Entsprechende Vorteile sind
bei einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Vorrichtung gegeben, bei der die Halterung ein
auf der Sohle des Grubenbaus aufsetzbares teleskopierbares Stativ
ist, das mit einem eigenen Wegmeßsystem zur Bestimmung seiner
jeweils aktuellen Höhe
und an seinem oberen Ende mit einem geeigneten Anschlagmittel bekannter
Art zur Festlegung der Anordnung von mindestens drei Ultraschallsensoren
an diesem Ende versehen ist, wobei hier auch noch darauf verzichtet
werden kann, die Halterung an einem geeigneten Anschlag des Ausbaus,
vorzugsweise im Bereich der Firste, festlegen zu müssen – insbesondere dann,
wenn der Abstand Firste-Sohle nicht ohne den Sicherheitsvorschriften
entsprechende Hilfsmittel zu überwinden
ist.
Vorteilhaft
ist auch eine Ausführungsform
der in Rede stehenden Vorrichtung, bei der die Einheit von mindestens
einem Ultraschallsensor zwei Ultraschallsensoren aufweist, die so
gegeneinander ausgerichtet und mit minimalem gegenseitigem Abstand kraftschlüssig miteinander
verbunden sind, daß die Bündelachsen
der von ihnen abgestrahlten Strahlenbündel senkrecht aufeinander
stehen, weil damit erreicht wird, daß nach einmaliger Positionierung
der variabel positionierbaren Einheit von mindestens einem Ultraschallsensor
an einem Ort innerhalb des zu erfassenden Querschnitts, vorzugsweise
an dessen Begrenzungslinie im Bereich eines der beiden seitlichen
Stöße des Grubenbaus,
ohne Positionsänderung
in unmittelbarer Folge sowohl Abstandsmessungen zu den erreichbaren
räumlich
unveränderlich angeordneten
Ultraschallsensoren als auch zur Sohle durchführbar sind. In ganz besonders
vorteilhafter Weise ist dies außerdem
vorzunehmen, wenn die Einheit mit zwei senkrecht zueinander ausgerichteten
Ultraschallsensoren im Querschnitt des Grubenbaus von Hand variabel
positionierbar und ausrichtbar ist.
Die 1 zeigt
zunächst
eine Anordnung 1 von mindestens drei Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5, 6, die über eine
stangenförmige
Achse 7 geeigneten Querschnitts starr miteinander verbunden sind,
und zwar so, daß von
den im dargestellten Fall vorhandenen fünf Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5, 6 an
einem Ende der stangenförmigen
Achse 7 zwei und an deren anderem Ende drei angeordnet
sind. Dabei sind die Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 so
ausgerichtet, daß sie
an jedem Ende der stangenförmigen
Achse 7 die von ihnen abzustrahlenden Ultraschall-Strahlenbündel paarweise
in entgegengesetzte Richtungen von deren Bündelachsen aussenden, jeweils
ein Ultraschallsensor 2, 3 des Paares am einen
Ende der stangenförmigen
Achse 7 jedoch parallel zu einem der Ultraschallsensoren 4, 5 des
Paares am anderen Ende. Der verbleibende Ultraschallsensor 6 an
dem mit drei Ultraschallsensoren 4, 5, 6 bestückten Ende der
stangenförmigen
Achse 7 ist dagegen so ausgerichtet, daß die Bündelachse des von ihm abzustrahlenden
Strahlenbündels
in die Verlängerung
der stangenförmigen
Achse 7 und damit zwangsläufig auch in die von den Bündelachsen
der vorgenannten Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 aufgespannte
Ebene fällt. Das
nur mit zwei Ultraschallsensoren 2, 3 bestückte Ende
der stangenförmigen
Achse 7 ist außerdem
mit einem Anschlagmittel 8 bekannter Art, beispielsweise
mit einem Haken oder einer Öse
versehen, wobei sich die Wahl dieses Anschlagmittels 8 für den Fachmann
aus dem jeweils zu erfüllenden
Zweck ergibt.
Als
letzten Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die 1 einen
Meßcomputer 17,
der wie alle bisher genannten Bestandteile der Vorrichtung zumindest
als transportabel, vorzugsweise aber als von Hand tragbar, vorausgesetzt
ist. Der Meßcomputer
ist über
mehrere Kabelverbindungen 18, 19, 20, 21 mit
allen Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5, 6, 15, 16 und
dem Wegmeßsystem 13 der
Halterung 9 signalleitend verbunden, um einerseits auf
seinem Display nicht nur die einzelnen Arbeitsschritte der Querschnittserfassung
eines Grubenbaus als Meßroute
in vorgegebener Reihenfolge anzufordern und die gewonnenen Meßwerte anzuzeigen,
sondern andererseits auf entsprechende externe Veranlassung auch
die Meßvorgänge auszulösen und
zu steuern, die Ergebnisse zu speichern und eine erste Auswertung
vorzunehmen.
Die 2 zeigt
die Verwendung der in 1 gezeigten Vorrichtung für die Querschnittserfassung einer
als Beispiel eines Grubenbaus betrachteten weitgehend ungestörten Strecke,
wobei die bereits in 1 benutzten Bezugszeichen dieselben
Elemente wie dort bezeichnen. Die Halterung 9 ist in der
Firste 22 eingehängt
und hält
die Anordnung 1 lotrecht unter der Firste 22.
Von der zu ermittelnden vertikalen Abstandslänge Firste-Sohle sind die Länge der Halterung 9 durch
Voreinstellung oder separate Messung und die Länge der stangenförmigen Achse 7 bereits
bekannt. Die Länge
des fehlenden vertikalen Teilabschnitts zwischen Ultraschallsensor 6 und
Sohle 23 wird mittels Reflexionsmessung dieses Ultraschallsensors 6 ermittelt.
Die horizontalen Teilabstände 24, 25, 26, 27 und
damit die horizontalen Stoßabstände in zwei
unterschiedlichen Höhen über der Sohle 23 – die hier
nicht zwangsläufig
1 m und 2 m betragen müssen,
da der Meßcomputer
bereits bei Kenntnis der Länge
der Halterung 9 oder der stangenförmigen Achse 7 selbständig auf
den theoretischen Kurvenverlauf des Ausbaus im Streckenquerschnitt
zurückrechnen
kann – werden
durch Direktstrahlmessungen zwischen einem der Ultraschallsensoren 15, 16 der
nacheinander an den Schnittpunkten der horizontalen Teilabschnitte 24, 25, 26, 27 mit
den beidseitigen Streckenstößen 28, 29 positionierten
Einheit 14 und dem jeweils horizontal gegenüberliegenden
Ultraschallsensor 2, 3, 4, 5 – deren durch
die Bündelachsen
der von ihnen abgestrahlten Strahlenbündel aufgespannte Ebene zuvor
mit der Ebene des zu erfassenden Streckenquerschnitts zur Deckung
gebracht worden ist – ermittelt.
Dazu muß die
die Einheit 14 handhabende Person im Gegensatz zum Stand
der Technik lediglich nur zwei Standorte in der Nähe der Streckenstöße 28, 29 aufsuchen,
um von dort aus jeweils zwei unterschiedliche Positionierungen der
Einheit 14 vornehmen zu können. Die Bestimmung der Stoßabstände in jeweils zwei
Teilabständen
bietet im übrigen
eine zusätzliche Kontrolle über den
ungestörten
Zustand des erfaßten Streckenquerschnitts.
Die 3 zeigt
die Verwendung der in 1 offenbarten Vorrichtung zur
Querschnittserfassung einer als Beispiel für einen Grubenbau dienenden Strecke,
die durch Konvergenz und/oder Gebirgsdruck bereits erheblich verformt
worden ist. Dabei bezeichnen bereits in den 1 und 2 verwendete Bezugszeichen
dieselben Elemente wie dort. Die Halterung 9 ist hier im
Ausbau eingehängt,
wobei dies im vorliegenden Fall nicht zwangsläufig in der Firste sein muß, wie weiter
unten noch begründet wird,
und hält
die Anordnung 1 wiederum lotrecht unter dem Aufhängepunkt.
Zur Feststellung der Länge des
vertikalen Abstandes Aufhängepunkt-Sohle
sind auch hier die Längen
der Halterung 9 aus Voreinstellung oder separater Messung
und der stangenförmigen
Achse 7 bereits bekannt, so daß nur noch die vertikale Entfernung
zwischen Ultraschallsensor 6 und durch Konvergenz verformter
Sohle 30 mittels einer Reflexionsmessung des Ultraschallsensors 6 durchzuführen ist.
Sodann werden nach Ausrichtung der von den Bündelachsen der von den Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 abzustrahlenden
Strahlenbündel aufgespannten
Ebene in der Ebene des Streckenquerschnitts von jeweils zwei unterschiedlichen
Positionen 33, 34 bzw. 35, 36 an
den hier verformten beiderseitigen Streckenstößen 31, 32 – die nicht zwangsläufig mit
den im Stand der Technik durch ursprünglich angebrachte Nägel definierten
Positionen übereinstimmen
müssen,
wie weiter unten noch begrünet
wird – je
eine vertikale Abstandsmessung zur Sohle 30 mittels Reflexionsmessung
des vertikal nach unten ausgerichteten Ultraschallsensors 15 der Einheit 14 sowie
je eine Abstandsmessung mittels Direktstrahlmessung zwischen dem
horizontal ausgerichteten Ultraschallsensor 16 der Einheit 14 und
den dem jeweiligen Streckenstoß 31, 32 zugewandten
Ultraschallsensoren 2, 4 bzw. 3, 5.
vorgenommen. Die so erfaßten
insgesamt 15 Abstandslängen
innerhalb des zu erfassenden Streckenquerschnitts sind für den Meßcomputer 17 hinreichend,
um bei Kenntnis des ursprünglichen
theoretischen Kurvenverlaufs des Ausbaus in dem erfaßten Streckenquerschnitt und
einer Relation zwischen einem Punkt des erfaßten Streckenquerschnitts oder
seiner Begrenzungslinie und des ursprünglichen Streckenquerschnitts oder
seiner Begrenzungslinie eine eindeutige Berechnung der Fläche des
vorliegenden Streckenquerschnitts und seiner zwischenzeitlich erfolgten Veränderungen
gegernüber
vorangegangenen Erfassungen durchzuführen. Die die Einheit 14 handhabende
Person braucht auch im vorbeschriebeen Fall nur zwei unterschiedliche
Standorte in der Nähe
der Streckenstöße 31, 31 aufzusuchen,
um in kurzer Zeit sämtliche
erforderlichen Abstandslängen
zu bestimmen.