DE3100460A1 - METHOD FOR SEISMOLOGICALLY DETERMINING THE GEOLOGY OF A FLOE - Google Patents

METHOD FOR SEISMOLOGICALLY DETERMINING THE GEOLOGY OF A FLOE

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DE3100460A1
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Description

Anmelderin: COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London SW 1X 7AE, EnglandApplicant: COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London SW 1X 7AE, England

Verfahren zur seismologischen .bestimmung der Geologie eines Flözes.Method for the seismological determination of the geology of a Seams.

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Geologie eines Flözes mittels einer seismischen Methode. Die Erfindung wird bei der Erfassung und Ortung von Fehlstellen in dem Flöz angewandt, indem das Verfahren und die Meßvorgänge in dem Flöz selbst durchgeführt werden.The invention relates to a method for determining the geology of a seam by means of a seismic method. The invention is used in the detection and location of defects in the seam by the method and the Measurement operations are carried out in the seam itself.

Insbesondere findet die vorliegende Erfindung ihre Anwendung Kohleflözen, ist jedoch nicht auf Flöze dieser Eigenschaften beschränkt und kann direkt oder mit Modifikationen auf andere Flöze angewandt werden.In particular, the present invention has application to coal seams, but is not to seams of these properties limited and can be applied directly or with modifications to other seams.

Etwa 80 % der in Großbritannien unter Tage abgebauten Kohle wird aus dem Streckenabbau gewonnen. Dieses Bergbauverfahren ist höchst kapaitalintensiv. Es bedarf mehrerer Monate um eine Kohleabbaufront aufzubauen und die Kapitalkosten sind erheblich. Ein erheblicher Anteil der Strebabbaufronten in Großbritannien weisen kleine, jedoch ernsthafte geologische Fehlstellen auf. Diese Fehlstellen unterbrechen nahezu unvermeidlich die Produktion. Bei einer großen Anzahl von Fällen führen unerwartete geologische Fehler zu der verfrühten Aufgabe von Abbaufronten. Fehlstellen dieser Art beeinflussen darüberhinaus üblicherweise die Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit des auf hydraulischem Wege abgestütztenAbout 80 % of the coal mined underground in Great Britain comes from the mining of the track. This mining process is highly capital intensive. It takes several months to build a coal mining front and the cost of capital is substantial. A significant proportion of the UK longwall faces have small but serious geological voids. These imperfections almost inevitably interrupt production. In a large number of cases, unexpected geological errors lead to the premature abandonment of mining fronts. Defects of this type also usually affect the load-bearing capacity and reliability of the hydraulically supported

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Hangenden. Eine direkt voraus angetroffene Fehlstelle bringt darüberhinaus die Risiken der Überflutung und/oder des Feuers mit sich. Folglich ist es im höchstens Maße anstrebenswert, die geologische Struktur eines Flözes vor dem Abbau zu kennen. Es gibt eine Anzahl von Techniken, die unterirdische Geologie zu erforschen. Direkte Verfahren schließen das Bohren von Bohrlöchern - sowohl senkrecht von der Oberfläche als auch horizontal aus der Kohleabbaufront selbst - ein. Indirekte oder geophysikalische Verfahren schließen die Seismologie, die geoelektrische Schwerkraft und die mit geophysikalischen Bohrtechniken verwandten Verfahren ein. Von diesen bekannten Verfahren führt die von der Erdoberfläche her durchgeführte Seismologie zu den besten Ergebnissen hinsichtlich der unter der Erdoberfläche vorliegenden Strukturen. Große Fehlstellen können auf diese Weise erfaßt werden, wobei jedoch kleine, jedoch gleichermaßen bedeutsame Fehlstellen übersehen werden können. Aus diesem Grunde hat sich die Seismologie nach unter Tage begeben.Hanging walls. A defect found directly in advance also brings the risk of flooding and / or fire with himself. As a result, it is at most desirable to know the geological structure of a seam before mining. There are a number of techniques for studying underground geology. Direct procedures include drilling Boreholes - both vertically from the surface and horizontally from the coal mining front itself. Indirect or geophysical methods include seismology, geoelectric gravity and those with geophysical Methods related to drilling techniques. Of these known methods, the one carried out from the surface of the earth leads Seismology for the best results in terms of subterranean structures. Big flaws can be detected in this way, but small, but equally significant imperfections are overlooked can. For this reason, seismology has gone underground.

Es ist seit etwa 1963 bekannt, daß der Wirkungsgrad des mechanisierten Bergbaus dadurch verbessert werden kann, daß von der Erdoberfläche her bekannte seismologische Techniken unter Tage angewandt werden. In einer Versuchsreihe, die im Saargebiet durchgeführt wurde, wurde eindeutig gezeigt, daß ein Kohleflöz seismische Wellen führt oder kanalisiert. Dies hat zur Entwicklung eines Bereiches der Seismologie geführt, welcher als "in-Flöz Seismologie" bezeichnet wird.It has been known since about 1963 that the efficiency of the mechanized Mining can be improved by using seismological techniques known from the surface of the earth underground can be applied. In a series of tests carried out in the Saar region, it was clearly shown that a coal seam carries or channeled seismic waves. This has led to the development of an area of seismology which referred to as "in-seam seismology".

Die in-Flöz Seismologie unterscheidet sich von der üblichen Oberflächenseismologie in zwei Hauptgesichtspunkten. Erstens sind Kanalwellen dispersiv. Das Signal von einer quasiimpulsiven Quelle, beispielsweise einer kleinen Explosion, wird graduell beiseiner Fortpflanzung phasenkodiert. Das ursprüngliche spitze Signal breitet sich bei seiner Wanderschaft durch die Kohle aus. Zweitens sind die Umweltbedingungen unter Tage als ausgesprochen rauh zu bezeichnen. In Großbritannien gibt es die strengsten Sicherheitsbestimmungen, welche hinsichtlich der Verwendung von Anlagen unter TageThe in-seam seismology differs from the usual surface seismology in two main aspects. First are channel waves dispersive. The signal from a quasi-impulsive source, for example a small explosion, is gradually phase encoded as it is propagated. The original sharp signal spreads through the coal as it wanders. Second are the environmental conditions can be described as extremely rough underground. Great Britain has the strictest safety regulations which with regard to the use of underground systems

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angewendet werden. Die Bewegungsmöglichkeiten sind beschränkt. Um ein praktisch einsetzbares Produktionssystem zu erzielen, muß daher eine unter Tage anwendbare Technik so einfach als möglich gemacht werden.be applied. The possibilities of movement are limited. In order to achieve a practical production system, an underground technology must be as simple as can be made possible.

Ein allgemeines Verfahren der Anwendung der in-Flöz Seismologie besteht darin, Geophone in kurzen horizontalen Bohrlöchern in dem Kohleflöz anzuordnen. Kleine Sprengladungen werden nacheinander von anderen Bohrlöchern in dem Kohleflöz gezündet. Die durch die Geophone empfangenen Signale werden aufgezeichnet, wobei ein übliches seismisches Aufzeichnungssystem verwendet wird, beispielsweise ein Sercel SN338B, mit 12 Kanälen und einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 0,5 m/sek. Ein derartiges System und ein Verfahren zur Auswertung der Resultate ist in dem Britischen Patentanmeldungen 79/36412 und 79/36413 offenbart und beschrieben. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Kohleproduktion notwendigerweise unterbrochen werden muß, während die Bohrlöcher gebohrt werden und die Messung durchgeführt wird. Der Produktionsverlust kann in einigen Fällen den Hauptteil der Kosten der Messung darstellen.A general method of applying in-seam seismology consists in placing geophones in short horizontal boreholes in the coal seam. Small explosive charges are made one after the other ignited from other wells in the coal seam. The signals received by the geophones are recorded, using a conventional seismic recording system is, for example, a Sercel SN338B, with 12 channels and a recording speed of 0.5 m / sec. A such a system and method for evaluating the results is disclosed in British patent applications 79/36412 and 79/36413 disclosed and described. A disadvantage of this method is that coal production must necessarily be halted while the wells are being drilled and the measurement is carried out. The loss of production can in some cases make up the bulk of the cost of the Display measurement.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der in-Flöz Seismologie zu schaffen, welches es nicht erforderlich macht, die Kohleproduktion zu unterbrechen, während die Messungen durchgeführt werden.The present invention is based on the object of creating an improved method of in-seam seismology, which does not make it necessary to stop coal production while measurements are being taken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur seismologischen Feststellung der Geologie eines Flözes, bei welchem ein Geräuschsignal an einem Teil des Flözes erzeugt wird und das Signal oder eine Reflektion des Signales mit einem Detektor an einem anderen Teil des Flözes erfaßt wird und das empfangene Signal zur Erzielung einer Aufzeichnung oder Karte des Flözes verarbeitet wird, im wesentlichen dadurch gelöst, daß das erzeugte Geräuschsignal durch die Wirkung eines Schneid-oder Abbauvorganges in dem Flöz erzeugt wird.According to the invention, this object is achieved in a method for the seismological determination of the geology of a seam which a sound signal is generated at a part of the seam and the signal or a reflection of the signal with a detector at another part of the seam is detected and the received signal to achieve a recording or map of the seam is processed, essentially solved by the fact that the generated noise signal through the Effect of a cutting or mining process in which the seam is generated.

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Das erzeugte Geräuschsignal wird vorzugsweise aus dem Geräusch gewonnen, welches durch eine Schneid- oder Abbaumaschine erzeugt wird, die mit dem Mineral in dem Flöz reagiert, um das Mineral aus dem Flöz abzubauen. Das Signal ist allgemein ein kontinuierliches Signal und wird vorzugsweise unterbrochen um wirksam das Signal einer Punktquelle zu bilden, welche für die Position der Abbaumaschine zu jedem Zeitpunkt des Abbauvorganges charakteristisch ist. Es kann gleichermaßen eine Vielzahl aufeinanderfolgende Signale, die über verschiedene Punkte während eines Abbauvorganges erzeugt werden, verwendet werden und falls der eine Abbauvorgang längs einer geradlinigen Linie erfolgt, kann die Position der Maschine leicht direkt mit einer Anzahl von aufeinanderfolgend im Abstand zueinanderliegenden Punkten längs der Linie in Beziehung gebracht werden.The generated noise signal is preferably obtained from the noise generated by a cutting or mining machine which reacts with the mineral in the seam to break the mineral out of the seam. The signal is generally continuous Signal and is preferably interrupted in order to effectively form the signal of a point source which is responsible for the position of the mining machine is characteristic at every point in time during the mining process. It can be alike a multitude successive signals generated at different points during a degradation process can be used and if the one mining operation is done along a straight line, the position of the machine can easily be identified directly a number of consecutively spaced points along the line are related.

Die Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise ein Geophon oder eine Anordnung von Geophonen, die entweder in der Schneidebene der Maschine oder längs eines Weges in einem Winkel zu der Schneidebene angeordnet sind, beispielsweise in einer Strecke oder einem Tunnel vor der Schrämmaschine. Als eine Alternative können einem Kohleflöz die Geophone in Berührung mit dem Hangenden des Flözes hinter der Schrämmaschine angeordnet sein.The detection device is preferably a geophone or an array of geophones, either in the cutting plane of the machine or along a path at an angle are arranged to the cutting plane, for example in a line or a tunnel in front of the cutting machine. As one Alternatively, a coal seam can have the geophones placed in contact with the hanging wall of the seam behind the cutting machine be.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht.In the following the invention is exemplified with reference to the drawings illustrated.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

Fig. 1 schematische Anordnungen von Geophonen und eine Schrämmaschine in einem Kohleflöz;1 shows a schematic arrangement of geophones and a cutting machine in a coal seam;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht; undFIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1; FIG. and

Fig. 3 ein digitales Signalmuster, welches nach dem Verfahren der Erfindung typischerweise erzeugt wird.3 shows a digital signal pattern which is typically generated according to the method of the invention.

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Es ist offensichtlich, daß Kohleschrämmaschinen in verschiedenen Typen auf dem Markt erhältlich sind, daß jedoch sämtliche Maschinen heftige physikalische Berührungen irgendeinen Teiles der Maschine mit der abgebauten Kohle aufweisen. Die vorhandene Energie wird beim Brechen der Kohle, bei der Erzeugung von Lärm und bei der Erzeugung seismischer Wellen vernichtet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Kohleschrämmaschine als Generator seismische Energie, möglicherweise mit einem geringen Wirkungsgrad, aufgefaßt werden. Durch die Natur des Kohleabbaus läuft diese Quelle seismischer Wellen über die gesamte Abbaufront.It will be apparent that various types of coal cutters are available on the market, but all of them Machines have violent physical contact with any part of the machine with the mined coal. the existing energy is used in the breaking of coal, in the generation of noise and in the generation of seismic waves destroyed. In the context of the present invention, a coal cutting machine can act as a generator of seismic energy, possibly with a low efficiency. Due to the nature of coal mining, this source is more seismic Waves over the entire mining front.

Es ist allgemein bekannt, daß eine wandernde Quelle mit einem einzelnen Detektor äquivalent zu einer Einzelquelle mit einem feinen Raster von Detektoren ist. Dieses Verfahren, bzw. diese Äquivalenzsituation ist bei passiven Solaren und im Flugverkehr in der Radartechnik mit synthetischer Blende allgemein bestätigt.It is well known that a traveling source with a single detector is equivalent to a single source with a fine grid of detectors is. This procedure, or this equivalence situation, applies to passive solar and air traffic generally confirmed in radar technology with synthetic diaphragms.

Diese Verfahren verwenden eine Signalverarbeitungstechnik um eine effektiv lange Antenne aus einer tatsächlich kurzen aber sich bewegenden Antenne zu erzeugen. Ein derartiges System verbessert die Azimutauflösung und ermöglicht die Fokussierung auf irgendeinen spezifizierten Bereich. Bei einer Arbeitsweise befinden sich Sender und Empfänger am gleichen Ort im Raum (was als das bewegliche Koordinatensystem des Empfängers bezeichnet wird). Die Radar- oder Echolotreflektion wird dadurch geschätzt, daß ein angepaßter Filter auf das Rückkehrsignal angelegt wird. Der Filter selbst wird durch das Ursprungssignal des Senders bestimmt und dieses Signal kann als bekannt angenommen werden. Die Signalverarbeitung kann daher im real-time-Verfahren erfolgen.These methods use a signal processing technique to transform an effectively long antenna from an actually short one to generate moving antenna. Such a system improves the azimuth resolution and enables focusing on any specified area. In one mode of operation, the transmitter and receiver are in the same place in the Space (what is called the receiver's moving coordinate system). The radar or echo sounder reflection is thereby It is estimated that a matched filter will be applied to the return signal. The filter itself is created by the original signal of the transmitter and this signal can be assumed to be known. The signal processing can therefore take place in the real-time process.

Eine Schrämmaschine im Kohlebergbau kann in ähnlicher Weise verwendet werden. Es gibt jedoch eine Anzahl von Unterschieden. Zunächst ist die Funktion der Quelle seismisch, unbekannt und in großem Maße unkontrollierbar. Ferner ist die Bewegung nicht kontinuierlich. Haltepunkte über die Abbaufront sind häufig.A coal mining cutter can be used in a similar manner. There are a number of differences, however. First of all, the function of the source is seismic, unknown and largely uncontrollable. Further, the movement is not continually. Stopping points across the mining front are frequent.

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Drittens ist der Empfänger nicht an der Schrämmaschine angebracht. Die Kupplung von Detektoren an die Kohle ist schwierig. Sie können an der Kohle befestigt werden und laufen daher nicht mit dem Empfänger. Viertens gibt es keine direkte Notwendigkeit der real-time-Verarbeitung.Third, the receiver is not attached to the cutting machine. Coupling detectors to the coal is difficult. They can be attached to the coal and run therefore not with the recipient. Fourth, there is no direct need for real-time processing.

Das System besteht daher aus wenigen Detektoren (Geophonen) G, die in der Kohle oder ihrer Umgebung angeordnet sind. Die Geophone sind mit irgendeiner üblichen Aufzeichnungseinrichtung für seismische Signale gekoppelt. Der seismische Beobachter zeichnet die von den Geophonen für die verschiedenen Positionen der Schrämmaschine empfangenen Signale auf. Die örtliche Beziehung der Schrämmaschine bezüglich der Abbaufront muß vermerkt werden, während die Seismogramme erstellt werden. Da die Seismogramme lediglich höchstens einige Sekunden lang sind und sich die Schrämmaschine selber langsam bewegt, kann diese als im wesentlichen während jeder Aufzeichnung als stationär aufgefaßt werden.The system therefore consists of a few detectors (geophones) G, which are arranged in the coal or its surroundings. the Geophones are coupled to any conventional seismic signal recorder. The seismic observer records the signals received by the geophones for the various positions of the cutting machine. The local The cutting machine's relationship to the mining face must be noted while the seismograms are being drawn up. Since the seismograms are only a few seconds long and the cutting machine itself moves slowly, can these are regarded as being essentially stationary during each recording.

Es ist eine Vielzahl von Signalverarbeitungsmethoden möglich, welches von der Anzahl der aufgezeichneten seismischen Signale abhängt.A variety of signal processing methods are possible, depending on the number of seismic signals recorded depends.

Unter gesonderter Bezugnahme auf Fig. 1 zeigt diese eine schematische geometrische Anordnung eines ersten Verarbeitungsschemas, welches voraussetzt, daß sich die Kohleschrämmaschine in im wesentlichen gerader Linie längs einer Kohleabbaufront bewegt, welche an ihren Enden durch die Bezugszeichen A, B definiert ist, die die Strecken in einem Bergwerk bezeichnen. Es wird angenommen, daß zu einem bestimmten Moment die Schrämmaschine' der Position C befindlich ist und daß bezüglich der Länge der Abbaufront das nächste Geophon G_ ist. Ferner wird angenommen, daß genügend Geophone vorhanden sind, um die Richtigkeit der Annahme zu bestätigen, daß die Entfernung CG im Vergleich zu der Länge der Anordnung von Geophonen klein ist. (In Fig. 1 ist die Anordnung der Geophone schematisch . Sie müssen nicht an der Abbaufront angeordnet sein. Sie können an dem Hangenden befestigt sein.) Das von irgendeinem GeophonWith separate reference to Fig. 1, this shows a schematic geometric arrangement of a first processing scheme, which assumes that the coal cutting machine moved in a substantially straight line along a coal mining front, which at its ends by the reference numerals A, B which denote the routes in a mine. It is assumed that at a certain moment the cutting machine ' the position C is located and that with respect to the length of the mining front, the next geophone is G_. Furthermore, Assume that there are enough geophones to confirm the correctness of assuming the distance CG is small compared to the length of the array of geophones. (In Fig. 1 the arrangement of the geophones is schematic. They do not have to be arranged on the dismantling front. They can be attached to the hanging wall.) That of any geophone

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310046Q - ίο -310046Q - ίο -

G. an einer Stelle i empfangene Signal ist g. (t,y ), wenn sichG. signal received at a point i is g. (t, y) when

1 IC1 IC

zu einem Zeitpunkt t die Schrämmaschine in einer Position y befindet, welche längs der y-Achse von dem Bezugspunkt A gemessen wird. Wir definieren P (x,y) als irgendeinen Punkt des Abbidlungsraumes. Die Verzögerungszeit T^ wird durch die Formelat a point in time t the cutting machine is in a position y, which is measured from the reference point A along the y-axis. We define P (x, y) as any point in the mapping space. The delay time T ^ is given by the formula

definiert, wobei L^ die Strecke PG1, M die Strecke CP und ν die Geschwindigkeit der seismischen Wellen ist. Das zusammengesetzte Signal g wird durch Summierung und durch Variation von χ und y gebildet.where L ^ is the distance PG 1 , M is the distance CP and ν is the speed of the seismic waves. The composite signal g is formed by summing and by varying χ and y.

g (t,yc) Βι (t - T1,yc) ψ S1 (t - Vy0)g (t, y c ) = ψ Βι (t - T 1 , y c ) ψ S 1 (t - Vy 0 )

Die Summierung erfolgt über alle Geophonsignale mit Ausnahme g„, welches dem Geophon entspricht, das der Schrämmaschine am nächsten liegt. Dieser Vorgang erzeugt ein künstliches Signal, welches einer Aufzeichnungsposition C entspricht. Der Wert g kann dann durch Kreuzkorrelation mittels bekannter Techniken mit g bestimmt werden, wobei g der angepaßte Filter für das zusammengesetzte Signal ist. Die Kreuzkorrelation kann über eine Bereichsvariable aufgezeichnet werden. Dieser Vorgang wird unter Verwendung verschiedener Positionen der Schrämmaschine und unter Summierung der Einzelaufzeichnungen wiederholt, um dadurch eine Gesamtaufzeichnung zu erzeugen.The summation takes place over all geophone signals with the exception of g ", which corresponds to the geophone that the cutting machine on next lies. This process generates an artificial signal which corresponds to a recording position C. The value g can then be determined by cross-correlation using known techniques with g, where g is the matched filter for the composite signal is. The cross-correlation can be recorded using a range variable. This process is repeated using different positions of the cutting machine and adding up the individual records, in order to generate an overall record.

Ein zweites Schema kann unter Bezugnahme auf Fig. 1 ebenfalls beschrieben werden. In diesem Falle sind lediglich zwei Geophone an den Stellen G^ und G2 vorhanden, welche Signale g1 (^y0) und g£ ("^y0) aufzeichnen. Die Signale g1 und g2 werden der Kreuzkorrelation unterzogen und die Stellen der Spitzenwerte aufgezeichnet. Dies wird für verschiedene Stellungen der Schrämmaschine wiederholt. Entsprechende durch Kreuzkorrelation ermittelte Ankunftszeiten der Spitzenwerte werden über Positionen der Schrämmaschine aufgezeichnet. Diejenigen Signale, welche durch Zufallsgeräusche erzeugt werden,A second scheme can also be described with reference to FIG. 1. In this case there are only two geophones at the points G ^ and G 2 , which record signals g 1 (^ y 0 ) and g £ ("^ y 0 ). The signals g 1 and g 2 are subjected to the cross-correlation and the Points of the peak values are recorded. This is repeated for different positions of the cutting machine. Corresponding arrival times of the peak values determined by cross-correlation are recorded over positions of the cutting machine. Those signals which are generated by random noises,

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sind ebenfalls nach der Zufallsverteilung verteilt. Diejenigen Signale, welche aufgrund seismischer Wellen erzeugt werden, die längs der Linie A-B des Kohleflözes v/andern, liegen auf einer geraden Linie parallel zur y-Achse. Die Signale, welche aufgrund der Reflektion einer gradlinigen Fehlstelle erzeugt werden, liegen auf einer geraden Linie, die in irgendeinem Winkel zur y-Achse steht. Diese Punkte können zu einer geraden Linie zusammengefaßt werden, indem die bekannte Methode der kleinsten Quadrate zur Anwendung gelangt. Folglich gibt es für eine bestimmte Position y der Schrämmaschine eine bestimmte Ankunftszeit T der Spitzenwerte aus der Kreuzkorrelation, welche der Reflektion der Fehlstelle entspricht (falls vorhanden). Das Signal g^ (t) (say) kann dann der Summierungstechnik unterzogen werden, wie sie in den britischen Patentanmeldungen 79/36412 und 79/36413 beschrieben ist. Das Signal gp (t + T) wird ebenfalls dem gleichen Verfahren unterzogen (unter der Annahme, daß G„ der Schrämmaschine näherliegt). Die Aufzeichnung wird für alle aufgezeichneten Standorte der Schrämmaschine wiederholt.are also distributed according to the random distribution. Those signals that are generated due to seismic waves those along the line A-B of the coal seam v / other lie on a straight line parallel to the y-axis. The signals which are generated due to the reflection of a rectilinear defect lie on a straight line, which in any Angle to the y-axis. These points can be lumped into a straight line by the known method least squares is used. Consequently, there is a specific one for a specific position y of the cutting machine Arrival time T of the peak values from the cross-correlation, which corresponds to the reflection of the defect (if available). The signal g ^ (t) (say) can then use the summation technique as described in UK Patent Applications 79/36412 and 79/36413. The signal gp (t + T) is also subjected to the same procedure (assuming that G “is closer to the cutting machine). the Recording is repeated for all recorded locations of the cutting machine.

Bei dem dritten Schema kann lediglich ein einziges Geophon verwendet werden, wobei das oben beschriebene zv/eite Verfahren angewendet werden kann, wenn zwei aufeinanderfolgende Aufzeichnungen mit der Schrämmaschine in der gleichen Stellung durchgeführt werden.In the third scheme, only a single geophone can be used, using the second method described above Can be used when two consecutive recordings with the cutting machine in the same position be performed.

Bei jedem der oben beschriebenen Verfahren kann es tatsächlich notwendig sein, die Signale einer vorherigen Verarbeitung zu unterziehen, eh die beschriebenen Techniken angewendet werden. Beispielsweise ist die Entfernung der 50 Hz Signale in vielen Fällen notwendig, um die Nebengeräuschsignale von den Hauptsignalen abzutrennen. Ferner kann es, falls die seismische Energie auf einer Bandbreite, welche um eine Triggerfrequenz herumliegt zentriert ist, vorteilhaft sein, die Signale bezüglich des Basisbandes zu heterodynamisieren und einen Lowpass-Filter zu verwenden. Zusätzlich kann anfänglich die Geschwindigkeit unbekannt sein, kann jedoch ermittelt werden, indem die Aufzeichnung optimiert wird.In each of the methods described above, it may actually be necessary to use the signals from previous processing before the techniques described are applied. For example, the distance of the 50 Hz signals in many cases necessary to separate the secondary noise signals from the main signals. Furthermore, if the seismic energy on a bandwidth centered around a trigger frequency may be beneficial, heterodynamize the signals with respect to the baseband and to use a lowpass filter. In addition, the speed may initially be unknown, but it can be determined by optimizing the recording.

130051/044*130051/044 *

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Kohleabbauvorgang in einem bestimmten Kohleflöz beschrieben. Der Kohleflöz ist durch die Grenzen WXYZ bestimmt. Die Kohle wird im Streb-Rückbau abgebaut, wobei die Abbaufront VJY bis XZ fortschreitet und wobei Strecken WX und YZ Strecken definieren, welche durch 232 Meter Kohle voneinander getrennt sind. Geophone sind an den G1 und G2 bezeichneten Punkten angeordnet und die Geophon-Signale werden aufgezeichnet, wenn die Schrämmaschine an den Punkten C1, C2...C12 befindlich ist. Die Rohaufzeichnung enthält 50-Hz-Signale und einen erheblichen Anteil von Geräuschsignalen die durch Abbaumaschinen ausser der Schrämmaschine erzeugt wurden. Die Schrämmaschine ist jedoch der einzige Teil, welcher sich längs der Abbaufront bewegt. Eine typische an einem der Geophone erzielte Aufzeichnung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Jedes aufgezeichnete Signal wird durch Normalisierung, Ausfilterung der 50-Hz-Signale durch einen Gauss-Filter in der Frequenzdomäne und schließlich durch einen Lowpass-Filter vorverarbeitet, um die Rauschsignale hoher Frequenz zu reduzieren. Anschließend werden die vorverarbeiteten Signale für die verschiedenen Positionen der Schrämmaschine, die durch C bezeichnet sind," an den beiden Geophonen der Kreuzkorrelation unterzogen und die Enveloppe der Funktion der Kreuzkorrelation berechnet um die Maxima zu bestimmen. Die meisten Korrelationen haben ein ausgeprätes Maximum. Fig. 4 zeigt die Aufzeichnung der maximalen Korrelationsverzögerungszeiten über den Unterschied der Entfernung m von der Schrämmaschine zu den beiden Geophonen. Es ist offensichtlich ein Anstieb der Verzögerungszeit mit dem Zunehmen der Entfernung zu erkennen. Die Überprüfung der Aufzeichnungen zeigt, daß diese Korrelationsspitzen hauptsächlich aufgrund von Frequenzen um 85 Hz erzeugt v/erden.The coal mining process in a particular coal seam will now be described with reference to FIG. The coal seam is determined by the boundaries WXYZ. The coal is mined in longwall dismantling, with the mining front progressing VJY to XZ and with stretches WX and YZ defining stretches separated by 232 meters of coal. Geophones are located at points designated G 1 and G 2 and the geophone signals are recorded when the cutting machine is located at points C 1 , C 2 ... C 12 . The raw recording contains 50 Hz signals and a significant proportion of noise signals that were generated by mining machines other than the cutting machine. However, the cutting machine is the only part that moves along the mining front. A typical record obtained on one of the geophones is illustrated in FIG. Each recorded signal is preprocessed by normalization, filtering out the 50 Hz signals by a Gaussian filter in the frequency domain and finally by a low-pass filter in order to reduce the high-frequency noise signals. The preprocessed signals for the various positions of the cutting machine, denoted by C, are then subjected to the cross-correlation on the two geophones and the envelope of the cross-correlation function is calculated in order to determine the maxima. Most correlations have a pronounced maximum. 4 shows the plot of the maximum correlation delay times versus the difference in distance m from the cutting machine to the two geophones. Obviously, an increase in the delay time can be seen with increasing distance 85 Hz produces v / earth.

Dies zeigt, daß es möglich ist, die Bewegung der Schrämmaschine längs der Kohleabbaufront zu verfolgen, indem die Signale an zwei Stellungen der Geophone aufgezeichnet werden. Es gibt folglich ein identifizierbares seismisches Signal, welches von der Schrämmaschine erzeugt wird.This shows that it is possible to follow the movement of the cutting machine along the coal mining face by recording the signals at two locations on the geophones. There is thus an identifiable seismic signal generated by the cutting machine.

Es ist offensichtlich, daß durch die Erfindung es möglich wird, die Produktion fortzusetzen, während die Messung erfolgt, wobei die Produktion tatsächlich ein integraler Teil der Messung ist. Wenige Geophone werden im Bereich der Kohleabbaufront angeordnet. Die seismische Quelle ist die Kohleschrämmaschine selbst, welche sich längs der Abbaufront bewegt. Es gibt eine Anzahl möglicher Datenverarbeitungsschemata, die von der Anzahl der verwendeten Geophone abhängen. Drei Verfahren, nämlich die Verwendung von einem, zwei und wenigen (12) Geophonen wurden in der obenstehenden Beschreibung näher erläutert, aber es ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf diese Zahlen beschränkt ist. Die Erfindung beruht darauf, daß die Schrämmaschine ein identifizierbares seismisches Signal sendet oder erzeugt, was in vorliegendem Falle bewiesen wurde.It is obvious that the invention makes it possible to continue production while the measurement is taking place, whereby production is actually an integral part of measurement. Few geophones are in the area of the coal mining front arranged. The seismic source is the coal cutting machine itself, which moves along the mining front. There is a Number of possible data processing schemes depending on the number depend on the geophones used. Three methods, namely the use of one, two and a few (12) geophones have been explained in more detail in the above description, but it is obvious that the invention does not apply to them Numbers is limited. The invention is based on the cutting machine sending an identifiable seismic signal or generates what has been proven in the present case.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All features and advantages of the invention which emerge from the description, claims and drawings, including Constructive details and spatial arrangements can be used both on their own and in any Combination be essential to the invention.

■Α.■ Α.

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Claims (10)

BROSE BROSEge BROSE BROSE ge D-8023 München Pullach. Wiener Str ··. IeI <08?> 7 9 < 30 Π Tele« 5 212 147 bros d: Cables: -Patentibus» MünchenD-8023 Munich Pullach. Wiener Str . IeI <08?> 7 9 <30 Π Tele «5 212 147 bros d: Cables: -Patentibus» Munich Anmelderin: COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, HobartApplicant: COAL INDUSTRY (PATENTS) LIMITED, Hobart House, Grosvenor Place, London SW 1 X 7AE, England ^wW /r- γ House, Grosvenor Place, London SW 1 X 7AE, England ^ wW / r- γ ihr zeichen: Tag: 7. Januar 1981Your mark: Day: January 7th, 1981 Ca s e 4177 Date: DBr/höCa s e 4177 Date: DBr / hö PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS ( 1.) Verfahren zur seismologischen Bestimmung der Geologie eines Flözes bei welchem ein Geräuschsignal an einem Teil des Flözes erzeugt und das Signal oder eine Reflektion des Signales an einem anderen Teil des Flözes erfaßt wird und das empfangene Signal verarbeitet wird um eine Aufzeichnung des Flözes zu erhalten, dadurch gekennzeichnet , daß das erzeugte Geräuschsignal durch Wirkung der Abbauarbeiten des Flözes erzeugt wird.(1.) Procedure for the seismological determination of the geology of a seam in which a sound signal is generated at a part of the seam and the signal or a reflection of the signal is detected at another part of the seam and the received signal is processed to make a record of the seam, characterized in that the generated noise signal is generated by the action of mining work on the seam. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geräuschsignal durch eine Schneid- oder Schrämmaschine (C) erzeugt wird, welche mit dem in dem Flöz vorhandenen Mineral zum Abbau des Minerals aus dem Flöz reagiert.2. The method according to claim 1, characterized in that that the noise signal is generated by a cutting or cutting machine (C), which with the in the seam existing mineral reacts to the breakdown of the mineral from the seam. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal kontinuierlich erzeugt wird und daß das Verfahren ferner den Verfahrensschritt des Sammelns des Signales über lediglich eine kurze Zeitspanne einschließt, um die Wirkung zu erzielen, das Signal als3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the signal is generated continuously and that the method further includes the step of collecting the signal for only a short period of time, to achieve the effect, the signal as 130051/0404130051/0404 von einer Punktquelle ausgehendes Signal zu identifizieren, welche für die Position der Abbaumaschine zu jedem Zeitpunkt des Abbauvorganges charakteristisch ist.Identify the signal emanating from a point source which corresponds to the position of the mining machine at any point in time of the degradation process is characteristic. 4. Verfahren nach Anspruch 3f dadurch gekennzeichnet, daß das Sammeln der Signale für verschiedene Positionen der Abbaumaschine wiederholt wird.4. The method according to claim 3 f, characterized in that the collection of the signals is repeated for different positions of the mining machine. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Einrichtungen (G) zur Erfassung des Signales verwendet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that a plurality of devices (G) is used to detect the signal. 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Einrichtungen (G) in Abständen längs einer Abbaufront angeordnet werden, welche durch die Abbaumaschine (C) abgebaut wird.6. The method according to claim 5 »characterized in that the used devices (G) are arranged at intervals along a mining front, which is driven by the mining machine (C) is dismantled. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Einrichtungen (G) hinter der Abbaumaschine und in Berührung mit einem vorher durch die Maschine (C) freigelegten Hangenden angeordnet werden und daß die Einrichtungen (G) im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Maschine (C) vorgesehen werden.7. The method according to claim 5, characterized in that the devices used (G) behind the mining machine and in Contact with a hanging wall previously exposed by the machine (C) are arranged and that the devices (G) in be provided essentially parallel to the direction of movement of the machine (C). 8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (G) in dem Flöz längs einer Linie angeordnet werden, die in einem Winkel zu der durch die Bewegungsrichtung der Maschine (C) definierten Linie steht.8. The method according to claim 5 »characterized in that the devices (G) arranged in the seam along a line which is at an angle to the line defined by the direction of movement of the machine (C). 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Erfassungseinrichtung (G) angeordnet wird, um die Signale von der Abbaumaschine zu empfangen, wenn diese in verschiedenen Positionen (C1...C12) befindlich ist.9. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that a single detection device (G) is arranged to receive the signals from the mining machine, if this is in different positions (C1 ... C12). 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den erfaßten Signalen irgendwelche Geräusch- oder unerwünschte Signale vor der Verarbeitung der10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that from the detected signals any noise or unwanted signals before the processing of the Signale zur Erzeugung der Aufzeichnung ausgefiltert werden.Signals to generate the recording are filtered out. 130051/(UCU130051 / (UCU
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