DE3100984A1

DE3100984A1 - Verfahren zur ermittlung, ueberwachung und zum abbau der gebirgsschlaggefahr

Info

Publication number: DE3100984A1
Application number: DE19813100984
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. Bräuner; Gerhard Ing.(grad.) 4300 Essen Klammer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1981-01-15
Filing date: 1981-01-15
Publication date: 1982-07-29
Also published as: DE3100984C2

Description

Verfahren zur Ermittlung, Überwachung und zum Abbau der Gebirgsschlaggefahr und Meßvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittelung, Überwachung und zum Abbau der Gebirgsschlaggefahr, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, durch Einbringen von Test- und/ oder Entspannungsbohrungen und Überwachung und Registrierung bestimmter, dabei festgestellter Kenngrößen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Meßvorrichtung zur Ermittlung von Kenngrößen zur Gebirgsschl aggefahr und damit zur Durchführung des Verfahrens.

Durch die plötzliche Auslösung von Spannungen im Gebirge treten sogenannte Gebirgsschläge auf, die sehr gefürchtet sind, weil sie meist mit dem Ausschleudern erheblicher Gesteins- und/oder Kohlenmengen verbunden sind und Mensch und Material erheblich gefährden. Es sind Verfahren entwickelt worden, mit denen die Gefahr auf" ein Mindestmaß beschränkt werden soll, indem die Gebirgsschlaggefährdeten Bereiche rechtzeitig ermittelt und dann Gegenmaßnahmen er-" griffen werden. Dabei hat sich insbesondere das sogenannte Bohrtestverfahren (DE-PS 12 07 323) eingeführt, bei dem die sich aufgrund aer Spannungen ergebenden Einwanderungen der Bohrlochstöße über die Menge des je Einheit anfallenden Bohrkleins (ßohrmehls) gemessen wird. Dieses Bohrtestverfahren ist zur Zeit in allen gebirgsschl aggefährdeten Bergwerken bzw. Bergwerksbereichen von Seiten der Bergaufsichtsbehorden vorgeschrieben. Die dafür notwendigen Maßnahmen sind sehr arbeitsaufwendig, da dabei die je Meter anfallende Bohrkleinmenge ermittelt und meßtechnisch festgehalten werden muß. Darüber hinaus werden gleichzeitig die je Meter ausgelösten Entspannungsgeräusche und andere Anzeichen notiert und als Aufschlüsse über den Druckzustand des Kohlenstoßes verwendet.

Die Feststellung der oben genannten Anzeichen ist zwar einfach, ebenso wie die Ermittlung des anfallenden Bohrkleins, aber, wie. erwähnt, sehr arbeitsaufwendig. Darüber hinaus ist die Feststellung der Kenngrößen, d.h. der Anzeichen und der Bohrkleinmenge und dabei insbesondere ihre Genauigkeit sehr weitgehend abhängig von der Sorgfalt des Bedienungspersonals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kenngrößen bei ' der Gebirgsschlagbekämpfung mechanisch oder zusätzlich mecha-· nisch zu erfassen und auszuwerten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die je Meter Bohrfortschritt aufgewendete Energie und/oder mit ihr zusamnienhäncjende Kenngrößen ermittelt, gespeichert und miteinander verglichen werden.

Es ist grundsätzlich bekannt, die Standfestigkeit des Gebirges um maschinell hergestellte Hohlräume oder Einschnitte herum über' die Ermittlung der von den Schneidwerkzeugen von Vortriebsmaschinen aufgewendeten Ernergie kontinuierlich zu ermitteln (DE-PS 22 04 400). Dabei handelt es sich jedoch um die Standfestigkeit bzw. Stabilität des Gebirges und nicht, wie im vorliegenden Fall, um die Ermittlung bestimmter, möglichst genau zu definierender Spannungszustände innerhalb des Gebirges. Mit Hilfe des erfindungsgemäßens Verfahrens und insbesondere auch mit der besonderen Ausbildung dieses Verfahrens, nach der zusätzlich zu den Energieeinsatzkenngrößen auch die je Meter anfallenden Bohrklein" mengen ermittelt und die Kenngrößen dann miteinander verglichen werden, ist es möglich, die Spannungszustände im Gebirge und insbesondere im Bereich der abzubauenden Flöze weitgehend mechanisch so genau zu erfassen, daß damit eine genauere oder gar genaue Beurteilung des Druckzustandes möglich und eine wesentliche Erhöhung der Sicherheit.gegeben ist. Bei entsprechender Verfeinerung

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des Meßverfahrens und der benötiqten Meßvorrichtungen kann die Ermittlung der Energiebedarfs- bzw. Einsatzkenngrößen auch als alleiniges Gefahrenanzeichen dienen. Gerade wegen der hohen sicherheitlichen -Bedeutung der Gebirgsschlagsermjttlun«j und -hvkämpfung kommt der weitgehend mechanischen und damit von der Sorgfalt unabhängigen Datenermittlung eine besondere Bedeutung zu.

Zur Durchführung des Verfahrens und damit zur Ermittlung von Kenngrößen zur Gebirgsschlaggefahr dient erfindunqsgemäß eine Meßvorrichtung, bei der der Bohrmaschine ein Meßcyerät r.ugeordnet ist, das die gesuchte Kenngröße oder die Kenngrößen ermittelt und speichert. Eine solche Meßvorrichtung kann einfach und ohne großen Aufwand in eine derartige Bohrmaschine inteqiert werden, so daß die benötigten Kenngrößen ohne Behinderung und zusätzliche Belastung des Bedienungspersonals ermittelt und gespeichert werden können. Für Test- und Entspannungsbohrungen im Bereich der Kohlenflöze werden im wesentlichen Druckluftbohrmaschinen mit Schlangenbohrstangen eingesetzt. Diese, auch als Turbinen bezeichneten Druckluftbohrmaschinen, sind aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Gewichtes leicht transportierbar und zeichnen sich durch hohe Leistung aus. Derartige Druckluftbohrmaschinen können in vorteilhafter V/eise erfindungsgemäß umgerüstet und ciusgerüstet werden, indem in der i'.uleitnnq der als Bohrmaschinen dienenden Druckluftbohrmaschino ein Druck- und Mengenmeßgerät und im Abluftrohr ein Druckmeßgerät angeordnet sind. Derartige Meßgeräte sind in Baugrößen bekannt., die ohne weiteres in die Zuleitung bzw. in die Abluftrohrleitung eingebaut werden können. Über das Mengenmeßgerät werden die benötigten Druckluftmengen gemessen, wobei gleichzeitig und in gewisser Hinsicht zur Untersützung dieser Messung auch der Verlauf des Druckunterschiedes in der Zuleitung und in dem Abluftrohr über die Druckmeßgeräte ermittelt werden kann. Diese Meß-

werte geben, wie sich in Versuchen gezeigt hat, ein genaues Bild des Druckzustndes im anstehenden Gebirge, bzw. im anstehenden Flöz.

Eine andere Lösung ist das Messen der Umdrehungen des Bohrgestänges. Hierzu ist erfindunggemäß vorgesehen, das am Bohrstangenende und/oder an den die Bohrstange drehenden Teile der Druckluftbohrmaschine eine mit einer Zextmeßeinrichtung koppelbare Zähleinrichtung angeordnet ist. Mit einer derartigen Meßvorri.chtung kann die Zahl der Umdrehungen des Bohrgestänges in jeweiligen Zeitabständen genau ermittelt und damit festgestellt werden, wie der Spannungszustand im Gebirge bzw. in der Kohle ' ist.

Eine Ermittlung der Umdrehungen je Bohrmeter kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß die Bohrstange in visuell und meßtechnisch erfaßbare und/oder mit der Zahleinrichtung meßtechnisch koppelbare Meßabschnitte unterteilt ist. Eine derartige Ermittlung hat den Vorteil einer besseren Vergleichbarkeit mit den bisher üblichen Ermittlungen der Bohrkleinmenge je Meter Bohrfortschritt.

Der technische Fortschritt und die Vorteile der vorliegenden Erfingung sind insbesondere darin zu sehen, daß Möglichkeiten geschaffen sind, über Testbohrungen und/oder Entspannungsbohrungen die Ermittlung, Überwachung und den Abbau der Gebirgsschlaggefahr zur objektivieren, indem die benötigten Kenngrößen zumindest zum Teil mechanisch ermittelt und ausgewertet werden. Je nach erfordert icher Genauigkeit der Kenngrößen kann auf die Ermittlung der Bohrkleinmenge ganz verzichtet und damit der bisher- benötigte ' Arbeitsaufwand wesentlich reduziert werden.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsboispiden näher erläutert, wobei

Figur 1 eine Druckluftbohrmaschine in Seitenansicht nn t Meßge-Väten,

Figur 2 eine gleiche Druckluftbohrmaschine mit einem anderen Meßgerät und

Figur 3 ein Diagramm mit der Darstellung ermittelter Kenngrößen zeigt.

Beim in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden Tost- bzw. Entspannungsbohrungen in den mit 1 bezeichneten Kohlenstoß eingebracht. Im Bohrloch 2 ist die Bohrstange 4 der Druckluftbohrmaschine 3 angedeutet, wobei es sich um eine Schlangenbohrstange handelt, die das Bohrklein sicher und schnell aus dem Bohrloch 2 herausbefördert, wo es mit Hilfe nicht dargestellter Meßeinrichtungen aufgefangen werden kann. Die Bohrstange 4 wird von der Druckluftbohrstange in gleichmäßige Umdrehungen versetzt, wozu im Gehäuse 5 der Druckluftbohrmaschine 3 über Druckluft angetriebene Teile angeordnet sind. Die Druckluft wird dabei über den Handgriff 6 den im Gehäuse 5 angeordneten Teilen -.ugefuhrt und durch den anderen Handgriff wieder abgeleitet.

Zur Erfassung der Kenngrößen ist in der Zuleitung 9 ein Druck-(10) und ein Mengenmeßgerät (11) sowie im Abluftrohr (L3) ein Druckmeßgerät (12) angeordnet. Über das Mengenmeßgerät wird .die zugeführte Druckluftmenge gemessen, während über die bruckmeßgeräte (10, 12) Der druckunterschied bzw. der Verlauf -!es Druckunterschiedes festgestellt werden kann.

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Figur 2 zeigt eine ähnliche oder gleiche Druckluftbohritias chine 3, die die benötigte Druckluft über die Handgriffe 6 erhält und bei .der entweder am Bohrstangenende 15 oder aber an den die Bohrstange 4 drehenden Teilen der Druckluftbohrmaschine 3 eine Zähleinrichtung 16 angeordnet ist. Über diese Zähleinrichtung oder den Umdrehungsmesser wird die Anzahl der Umdrehungen je Bohrmeter oder je Zeiteinheit ermittelt. Hierzu wird die Zähleinrichtung zweckmäßigerweise mit einer Zeitmeßeinrichtung gekoppelt, auf deren Darstellung im vorliegenden Ausführungsbexspiel verzichtet ist. Über eine Kennzeichnung oder die Anbringung von Markierungen auf der Bohrstange 4 kann die Ermittlung der Umdrehungsanzahl je Bohrmeter erleichtert werden.

Neben 'diesen beiden Möglichkeiten für Testbohrungen sind auch weitere auf dem gleichen Prinzip beruhende Möglichkeiten gegeben. Hierbei ist es praktisch ohne Bedeutung, ob die Bohrmaschinen pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetrieben werden. Bei den Versuchen hat sich herausgestellt, daß eine Beziehung zwischen derart mechanisch ermittelten Kenngrößen und den durch Auslitern gemessenen Bohrkleinmengen besteht. Beim Vergleich der Umdrehungszahl der Bohrstange 4 für einen Bohrmeter wurden die in Figur 3 grafisch dargestellten Abhängigkeiten festgestellt. Das Ergebnis der zu vergleichenden Kenngrößen zeigt eindeutig, daß bei größeren Bohrkleinmengen auch die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen steigt, um das Bohrklein aus dem Bohrloch abzutransportieren. Die Kurve I zeigt bei normalem Bohrkleinanfall normale Umdrehungszahlen, wähend aus der Kurve'II zu ersehen ist, daß bei erhöhtem Bohrkleinanfall auch höhere Umdrehungszahlen auftreten. Bei den Versuchen traten dabei gleichzeitig Gebirgsgeräusche auf, die die Gebirgsschlaggefahr zusätzlich untermauerten. Da, wie nachgewiesen wurde, zwischen dem Bohrkleinanfall und beispielsweise der Umdrehungszahl der Bohrstange 4 eine eindeutige Abhängigkeit besteht, kann letzlich bei einer Optimierung der Meßtechnik auf das zeitraubende und fehleranfällige Auslitern des Bohrkleins verzichtet werden.

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1	Kohlenstoß
2	Bohrloch
3	Druckluf ^bohrmaschine
4	Bohrstange
5	Gehäuse zu 3
6	Handgriff
9	Zuleitung
10	Druckmeßgerät
11	Mengenmeßgerät
12	Druckmeßgerät
13	Abluftrohr
15	Bohrstangenende
16	Zähleinrichtung

Claims

3100934 BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG 4300 Essen 13 (Kray) Franz-Fisi'1Or-WoQ 6l Telefon (i'201) 105-1 Verfahren zur Ermittlung, Überwachung und zum Abbau der Gebirg: schlaggefahr Patentansprüche

1. Verfahren zur Ermittlung, Überwachung und zum Abbau der Gebirgsschlaggefahr, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, durch Einbringen von Test- und/oder Entspannungsbohrungen und Überwachung und Registrierung bestimmter, dabei festgestellter Kenngrößen, dadurch gekennzeichnet, daß die je Meter Bohrfortschritt aufgewendete Energie und/ oder mit ihr zusammenhängende Kenngrößen ermittelt, gespeichert und miteinander verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Energieexnsatzkenngrößen auch die je Meter anfallenden Bohrkleinmengen ermittelt und die Kenngrößen dann miteinander verglichen werden.

3. Meßvorrichtung zur Ermittlung von Kenngrößen zur Gebirgsschlaggefahr und damit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßgerät (10, 11, 12, 16) der Bohrmaschine' (3) zugeordnet ist, das die gesuchte Kenngröße oder die Kenngrößen ermittelt und speichert.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (9) der als Bohrmaschine (3) dienenden Druckluftbohrmaschine ein Druck- und Mengenmeßgerät (10, 11) und im Abluftrohr (13) ein Druckmeßgerät (12) angeordnet sind.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrstangenende (15) und/oder an den die Bohrstange (4) drehenden Teile der Druckluftbohrmaschine eine mit einer Zextmeßeinrichtung koppelbare Zähleinrichtung (16) angeordnet ist.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 3 bis Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (4) in visuell und meßtechnisch· erfaßbare und/oder mit der Zähleinrichtung (16) meßteclmisch koppelbare Meßtechnik unterteilt ist.