DE2941776A1

DE2941776A1 - Pruefeinrichtung

Info

Publication number: DE2941776A1
Application number: DE19792941776
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 4300 Essen Bräuner
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1979-10-16
Filing date: 1979-10-16
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2941776C2

Description

Prüfeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zum Messen von Längen- und Querschnittsveränderungen in Bohrlöchern, insbesondere zur Überwachung von gebirgsschlaggefährdeten Betriebspunkten im Steinkohlenbergbau, mit einem Rohr welches in das Bohrloch annähernd über die volle Länge eingeführt ist und durch den Gebirgsdruck verformt wird.
Derartige Prüfeinrichtungen können insbesondere im Berg-und Felsbau zur Überprüfung und Überwachung der Stabilität der bergmännisch aufgefahrenen Hohlräume eingesetzt werden. Mit ihrer Hilfe werden die Längs- und Querdehnungen in den Bohrlöchern überwacht, wodurch mit einer gewissen Genauigkeit Aussagen über den Zustand des Gebirges vor dem laufenden Abbau, sowie über sein Verhalten während des Abbaus bzw. nach Beendigung des Abbaus gemacht werden können.
Bekannt ist die Verwendung von Druckdosen oder Drucksonden, wobei die Querdehnungen durch in das Bohrloch eingeführte hydraulische Druckgeber und die Längsdehnungen durch die aus dem Bohrloch herausführende Hydraulik direkt bzw. indirekt gemessen werden (Zeitschrift Glückauf 114, S. 742 - 747, sowie S. 747 - 751, sowie Glückauf 115 (1979), S. 196 - 201).
Nachteilig bei den bekannten Prüfeinrichtungen ist, daß es schwierig ist, die Längs- und Querdehnungen zugleich und in ein und demselben Bohrloch einwandfrei zu verfolgen, weil der Verlauf der Hydraulikleitungen im Bohrloch nicht immer gleichbleibend ist und weil die gesamte Prüfeinrichtung keinen einwandfreien Einblick in den Verformungsablauf über die gesamte Länge des Bohrloches gesehen ermöglicht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau einfache, kostengünstig herzustellende und den untertägigen Einsatzbedingungen voll gewachsene Prüfeinrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein mindestens der Länge des Bohrloches entsprechendes Rohr, , ein im Bohrlochtiefsten festlegbares Paßstück, das mit dem Rohr kuppelbar ausgebildet ist, sowie ein Satz von in das Rohr einführbaren Sondierstäben mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen sind.
Eine solche Prüfeinrichtung erreicht bezüglich der Querdehnungen nicht die Meßgenauigkeit der hydraulischen Druckgeber, ist aber wesentlich einfacher im Aufbau, einfacher und daher leichter und preiswerter herzustellen und darüber hinaus im Betrieb gegen evtl. Störungen unempfindlicher. Das aus Metall oder Kunststoff bestehende Rohr verformt sich bei größeren Außendrücken, wie sie von konvergierenden Bohrlochwänden als Folge zunehmenden Gebirgsdruckes ausgeübt werden, so daß durch Einführen der Paßstäbe der verschiedenen Durchmesser leicht die Zunahme des Gebirgsdruckes auch über die Zeit gesehen festgestellt werden kann. Die Längenverformung des Bohrloches wird mit ein und derselben Vorrichtung festgestellt, in dem das bohrlochmundseitige Ende des Rohres gegen einen anderen Bezugspunkt, etwa ein Lot, in bestimmten Zeitintervallen eingemessen wird. Dieses Maß ist genau zu ermitteln, da durch die Fixierung des Rohres in dem im Bohrlochtiefsten festgelegten Paßstück dieses mit wachsender Verformung "automatisch" aus dem Bohrloch herauswächst.
Der technische Fortschritt und die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung zum Messen von Längen- und Querschnittsveränderungen ist insbesondere darin zu sehen, daß die Prüfeinrichtung sowohl über Quer- als auch über Längenverformungen an einer Meßstelle, d.h. einem Bohrloch Aufschluß gibt, über den Durchmesser des noch in das Rohr einführbaren bzw. darin beweglichen Sondierstabes einen quantitativen Kennwert für den Gebirgsdruck festlegt bzw. ermittelbar macht und vor allem auch Aufschluß darüber gibt, wo über die Länge des Bohrloches gesehen die Zone des erhöhten Gebirgsdruckes liegt. Die Einsatzgebiete für die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung werden insbesondere dort liegen, wo die technischen Voraussetzungen für das an sich genauere Druck- und Längenänderungsmeßverfahren mit Druckmeßdosen fehlen und wo schnell und ohne großen meßtechnischen Aufwand Meßdaten ermittelt werden müssen.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher erläutert und beschrieben.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung in Seitenansicht und teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung am Anfang des Bohrloches und Fig. 3 einen gleichen Querschnitt ungefähr im Bohrlochtiefsten sowie Fig. 4 eine andere Ausführung der Prüfeinrichtung im Schnitt.
Das in Fig. 1 dargestellte Bohrloch 1 ist z. B. in ein Steinkohlenflöz eingebracht und weist eine Länge von z.B. 25 m und einen Durchmessern von 50 mm auf.
Im Bohrlochtiefsten 2 ist ein Paßstück 5 angeordnet, das über die Klebmasse 7 im Bohrlochtiefsten 2 fixiert ist. Das Paßstück, das aus Metall oder Kunststoff besteht, ist massiv und weist eine Bohrung 6 auf, in die die Spitze 11 des Hohlrohres 10 eingeführt ist. Wie in Fig. 3 verdeutlicht, ist die Spitze 11 über eine am Mantel 12 angebrachte Feder 13 in der Bohrung 6 des Paßstückes 5 arretiert und eingerastet, so daß das Rohr 10 zwar mühelos eingeführt aber nur schwer aus dem Paßstück 5 wieder herausgezogen werden kann.
Das Rohr lo selbst erstreckt sich über die gesamte Länge des Bohrloches 1 und liegt auf der Bohrlochwandung 3 auf. Da es im Bohrlochtiefsten über das Paßstück fixiert ist und andererseits im Bohrloch 1 nur lose aufliegt, wird es bei auftretenden Längenänderungen entweder in das Bohrloch hineingezogen oder aus dem Bohrloch 1 herausgedrückt.
Um die Längenänderungen leichter messen zu können und diese Messungen auch möglichst genau durchzuführen, ist in das Bohrloch 1 ein Rohrstück 17 größeren Durchmessers eingeführt, das von der Bohrlochmündung ungefähr einen Meter weit in das Bohrloch 1 hineinreicht und zum Beispiel über ein nicht dargestelltes Federsystem gegen die Bohrlochwandung 3 verspreizt ist.
Das Rohrstück 17 weist einen außen an die Kohle anliegenden Flanschring 18 auf, so daß für die Messungen eine glatte und eindeutige Meßmarke gegeben ist.
In den Fig. 1 und 2 ist der in das Hohlrohr 10 eingeführte Sondierstab mit 15 bezeichnet. Mit Hilfe des in das Rohr 10 einführbaren Sondierstabsatzes 15 mit unterschiedlichem Durchmesser können die Bohrloch-Querverformungen leicht ermittelt werden. Hierzu ist jeweils ein entsprechender Sondierstab 15 in das Rohr 10 einzuführen.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung, wobei das Paßstück 5 insgesamt als massives Element ausgebildet ist, das im Teilbereich 8 einen geringeren Durchmesser als im übrigen Bereich 9 aufweist. Hierdurch ist es möglich, das Rohr 10 als solches über das im Bohrlochtiefsten 2 fixierte Paßstück zu schieben und über eine geeignete Arretierung die gewünschte nur schwer lösbare Verbindung zwischen beiden Teilen herzustellen bzw. zu gewährleisten.
Bezüglich des Meßvorganges sind zwei Stadien bei Anwendung der erfindungsqemäßen Prüfeinrichtung zu unterscheiden. Im ersten Stadium ist das Rohr 10 noch drehbar, im zweiten ist es durch die hereingedrückte Bohrlochwandung festgeklemmt und bei höher werdenden Drücken schließlich auch verengt oder gänzlich verschlossen. Um diese Stadien zu ermitteln, wird das Rohr 10 zunächst gegen das befestigte Paßstück 5 von Hand verdreht. Solange dies möglich ist, hat sich der Gebirgsdruck seit dem Einbau der Prüfeinrichtung nur so stark erhöht, daß eine Verformung des Rohres nicht eingetreten ist. Die Längsverformung des Bohrloches 1 wird, wie beschrieben, festgestellt, in dem man das bohrlochmundseitige Ende des Rohres 10 und des Rohrstückes 17 gegenseitig oder gegen einen anderen Bezugspunkt wie z.B.
ein Lot einmißt.
In einem Zwischenstadium kann das Rohr nur gegen einen spürbaren Widerstand gedreht werden. Durch Ermittlung dieses Widerstandes durch ein geeignetes Werkzeug kann hier eine gewisse quantitative Aussage über die Zunahme des Cebirgsdruckes gemacht werden.
Sobald jedoch das Rohr 10 im Bohrloch 1 festsitzt, wird die Bohrloch-Querverformung durch Ermittlung der Änderungen des Innenquerschnittes des Rohres 10 festgestellt. Die dafür notwendigen Kenngrößen werden durch das Einführen der Sondierstäbe 15 verschiedenen Durchmessers ermittelt, wobei der Sondierstab 15 zweckmäßigerweise eine Längenmaßeinteilung trägt. Durch die Wahl der Durchmesserabstufung der einzelnen Sondierstäbe 15 kann die Zahl der Meßwerte variiert werden. Aus der Wandstärke des Rohres und der Dicke des Sondierstabes 15 kann mittels vergleichender Prüfstandsversuche auch festgestellt werden, ob die Sondierergebnisse eine gefährliche Zunahme des Gebirgsdruckes bedeuten. Damit kann das Gebirgsverhalten sowohl quantitativ als auch in gewissen Grenzen qualitativ mit Hilfe der Prüfeinrichtung überwacht und damit eine gefährliche Zunahme frühzeitig erkannt und durch Gegenmaßnahmen abgebaut werden.
Im Rahmen der Erfindung sind beliebige Kupplungs- bzw.
Verbindungen zwischen Rohr 10 und Paßstück 5 vorstellbar, die eine Drehung des Rohres 10 erlauben, ein achsiales Spiel zwischen Rohr 10 und Paßstück 5 jedoch nicht zulassen.

Claims

Prüfeinrichtung Patentansprüche: 1. Prüfeinrichtung zum Messen von Längen- und Querschnittsveränderungen in Bohrlöchern, insbesondere zur Überwachung von gebirgsschlaggefährdeten Betriebspunkten im Steinkohlenbergbau, mit einem Rohr, welches in das Bohrloch annähernd über die volle Länge eingeführt ist und durch den Gebirgsdruck entsprechend verformt wird, gekennzeichnet durch ein mindestens der Länge des Bohrloches (1) entsprechendes Rohr (10), ein im Bohrlochtiefsten (2) festlegbares Paßstück (5), das mit dem Rohr kuppelbar ausgebildet ist, sowie einen Satz von in das Rohr einführbaren Sondierstäben (15) mit unterschiedlichem Durchmesser.
2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das massiv ausgebildete Paßstück (5) eine Bohrung (6) zur Aufnahme der Spitze (11) des Rohres (10) aufweist.
3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (5) und das Rohr (10) drehbar miteinander verbunden sind.
4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) eine mit dem Paßstück (5) korrespondierende Spitze (11) aufweist, auf deren Mantel (12) eine Feder (13) angeordnet ist.
5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (5) massiv ausgebildet ist und einen Teilbereich (8) mit einem geringeren Durchmesser aufweist.
6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres, gegenüber dem Rohr (10) wesentlich kürzeres und das Rohr (10) aufnehmende Rohrstück (17), das einseitig einen Flanschring aufweist, vorgesehen ist.
7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (17) ein gegen die Bohrlochwandung (3) verspreizbares Federsystem aufweist.