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Verfahren zur Überwachung des Gebirgsdruckes und Prüfeinrich-
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tung zur Durchführung des Verfahrens Bohriochsondierungen werden im
untertägigen Bergbau zur Überprüfung und Überwachung der Stabilität der bergmännisch
aufgefahrenen Hohlräume eingesetzt. Mit ihrer Hilfe werden die Längs- und Querdehnungen
in den Bohrlöchern überwacht, wodurch mit einer gewissen Genauigkeit Aussagen über
den Zustand des Gebirges vor und nach dem Abbau gemacht werden können. Bekannt ist
es dabei, zunächst die Drehbarkeit eines in ein Bohrloch eingeführten Rohres zu
überprüfen und später die Verformung bzw. den Durchgang des verformten Rohres über
Sondierstäbe zu ermitteln. Die Wandstärke des Rohres und die Dicke des Sondierstabes
werden zu diesem Zweck mittels vergleichender Prüfstandversuche so bemessen, daß
sie einem gefährlichen Druck in der untersuchten Kohle oder dem untersuchten Gestein
erkennbar machen, indem sich das Rohr entsprechend verengt. Dafür sind Prüfeinrichtungen
vorgesehen, die aus einem mindestens die Tiefe des Bohrloches aufweisenden Rohr,
einem das Rohr im Bohrlochtiefsten festlegenden Paß stück und in das Rohr einführbaren
Sondierstäben besteht. Über weitere Hilfsmittel kann das relative Hineinwachsen
des Rohres in den Kohlenstoß, was dem Vorschub der Kohle unter Druck entspricht,
jeweils ermittelt und mit Normwerten verglichen werden.
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Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß im Prüfstandsversuch
der als gefährlich definierte Druck gezielt herbei geführt werden kann, während
eine Druckerscheinung unter Tage im Einzelfall nicht vorhersehbar ist. Außerdem
ist der damit verbundene Aufwand von Nachteil, insbesondere auch die umständliche
Bemessung der Wandstärke des Rohres und der Dicke des Sondierstabes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß der
Hauptanmeldung so weiterzubilden, daß es im wesentlichen ohne Prüfstandsversuche
und mit einfachen und wenig Einzelteile aufweisenden Prüfeinrichtungen durchgeführt
werden kann.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß parallel
zu dem Bohrlochsondieren Testbohrungen auf Bohrmehlanfall durchgeführt werden.
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Über die Testbohrungen kann auf wesentlich einfachere Art und Weise
festgestellt und festgelegt werden, ob die Sondierergebnisse eine gefährliche Veränderung
des Gebirgsdruckes bedeuten.
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Da das Testbohren in manchen Betriebspunkten betriebsplanmäßig vorgeschrieben
ist, stellt diese vergleichende Herstellung von Testbohrungen keinen oder nur geringen
Mehraufwand dar. Auch können aufgrund von Testbohrungen in vergleichbaren Bereichen
wichtige Hinweise für die Gebirgsdrucküberwachungsmaßnahmen mit herangezogen werden.
Aufgrund des umfangreichen Vergleichsmaterials kann auf die umständlichen und nur
unter Vorgabe gewisser Bedingungen durchführbaren Prüfstandsversuche verzichtet
werden.
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Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
vorgesehen, daß parallel zum Bohrlochsondieren Testbohrungen und Druck-Dehnung-Messungen
durchgeführt werden. Damit erhöht sich die Aussagegenauigkeit des Verfahrens wesentlich,
zumal statistische Daten für Vergleichs untersuchungen wertvolle Aussagen liefern.
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Zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zum Bohrlochsondieren
dient eine Prüfeinrichtung, die aus einem mit einem mindestens die Tiefe des Bohrloches
aufweisenden Rohr korrespondierenden und im Bohrlochtiefsten festlegbaren Paß stück
und in das Rohr einführbaren Sondierstäben besteht. Eine solche Prüfeinrichtung
verfügt
über eine Drehverbindung zwischen Paß stück und Rohr. Hierzu ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die Drehverbindung im Abstand zur Verbindung Paßstück Rohr in Richtung
Bohrlochmund angeordnet ist. Durch die Trennung von Verbindung Paßstück Rohr und
Drehverbindung ist sichergestellt, daß durch das Herstellen des Paßstückes bzw.
dessen Festlegung im Bohrlochtiefsten auftretenden Verunreinigungen bzw. Klebmasseresten
ein unbeabsichtigtes Festlegen der Drehverbindung nicht auftreten kann.
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Das Mitführen von Sondierstäben unterschiedlichen Durchmessers ist
wegen der beengten Verhältnisse unter Tage unter Umständen sehr schwierig. Inbesondere
bei größeren Bohrlochtiefen weisen die Sondierstäbe entsprechende Längen auf und
erschweren einen Transport. Erfindungsgemäß wird hier Abhilfe geschaffen, indem
ein Sondierstab geringen Durchmessers vorgesehen ist, der ein als lösbar angebrachter
Fühler ausgebildete Spitze aufweist. Bei einer derartigen Prüfeinrichtung brauchen
lediglich eine entsprechende Anzahl von Fühlern und nur ein Sondierstab mitgeführt
zu werden. Da der Sondierstab selbst keine eigentliche Aufgabe bei der Messung mehr
durchzuführen hat, kann in vorteilhafter Weise auch ein aufrollbares Band bzw. Meßband
oder ein teleskopierbarer Sondierstab Anwendung finden.
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Die Handhabbarkeit derartiger Sondierstäbe wird erfindungsgemäß dadurch
erleichtert, daß Fühler mit verschiedenen Radien, aber gleich ausgebildeten Arretierungsmitteln
vorgesehen und untereinander austauschbar sind.
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Bei punktweisem Deformieren des Rohres werden Fehlinterpretationen
bzw. Fehlmessungen dadurch verhindert, daß die Fühler als Zylinder ausgebildet sind.
Damit ist sichergestellt, daß auch bei einem Verkanten des Fühlers dieser nicht
versehentlich solche punktweisen Deformationen überwindet.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch einen hohen technischen
Fortschritt und mehrere Vorteile aus. Diese sind insbesondere darin zu sehen, daß
auf die aufwendigen und an bestimmte Vorgaben gebundenen Prüfstandsversuche verzichtet
werden kann, ohne daß der Aussagewert des Bohrlochsondierungsverfahrens darunter
leidet. Durch die große Zahl der in der Regel sowieso notwendigen Testbohrungen
wird im Gegenteil der Aussagewert des kombinierten Verfahrens wesentlich erhöht.
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Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung ist wesentlich vereinfacht und
erleichtert die Durchführung der Bohrlochsondierungen, insbesondere weil lediglich
nur noch ein Sondierstab für die Sondiermessungen benötigt wird.
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Weitere Vorteile des Erfindungsgenstandes werden anhand der nachfolgenden
Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein frisch hergestelltes
Bohrloch mit Prüfeinrichtung und Fig. 2 einen Schnitt durch ein bereits teilweise
verformtes Bohrloch mit Prüfeinrichtung.
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Das in Figur 1 dargestellte Bohrloch 1 ist in ein Steinkohlenflöz
eingebracht und weist eine Länge von z.B. 7,5 m und einen Durchmesser von 50 mm
auf. Im Bohrlochtiefsten 2 ist ein Paßstück 5 angeordnet, das über die Klebmasse
7 im Bohrlochtiefsten 2 innig mit der Bohrlochwandung 3 so verbunden ist, daß es
nicht mehr daraus entfernt werden kann. Das Paßstück, das aus Metall oder Kunststoff
besteht, ist massiv ausgebildet und ist mit dem sich in Richtung Bohrlochmund 4
erstreckenden Rohr 10 verbunden.
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Das Rohr 10 erstreckt sich über die gesamte Länge des Bohrloches 1
und liegt auf der Bohrlochwandung 3 auf. Da es im Bohrlochtiefsten über das Paßstück
5 fixiert ist und andererseits im Bohrloch 1 nur lose aufliegt, wird bei bankrechtem
Druck auf das Flöz die Kohle u. a. längs des Rohres in Richtung Grubenbau geschoben,
was als Längenänderung zwischen Rohranfang und Bohrlochmund sichtbar wird. Um diese
Längenänderungen leichter messen zu können und diese Messungen auch möglichst genau
durchzuführen, ist in das Bohrloch-l ein Rohrstück 17 größeren Durchmessers eingeführt,
das vom Bohrlochmund 4 ungefähr 1 bis 2 m weit in das Bohrloch 1 hineinreicht und
zum Beispiel über ein nicht dargestelltes Federsystem gegen die Bohrlochwandung
3 verspreizt oder mittels Klebemittel befestigt ist. Das Rohrstück 17 weist einen
außen an die Kohle anliegenden Flanschring 18 auf, so daß für die Messungen eine
glatte und eindeutige Meßmarke angegeben ist.
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Über das Lot 19, das in gewisser Entfernung vom Bohrlochmund 4 am
Hangenden angebracht ist, sowie durch Messen des Abstandes zwischen Flanschring
18 und Rohranfang können die Längenänderungen ohne weiteres mit einfachen Hilfsmitteln
festgestellt werden.
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Der in das Rohr 10 einzuführende Sondierstab ist mit 15 bezeichnet.
Mit Hilfe des in das Rohr 10 einführbaren Sondierstabes 15 können die Bohrloch-Querverformungen
leicht ermittelt werden.
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Hierzu ist auf der Spitze des Sondierstabes ein Fühler 22 angebracht,
der auswechselbar ist und gegen Fühler 22 anderen, d.h. geringeren oder größeren
Durchmessers ausgetauscht werden kann.
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In einigem Abstand von der Verbindung 20, zwischen Paßstück 5 und
Rohr 10, ist die Drehverbindung 21 angeordnet, die leicht gängig ausgebildet ist
und aufgrund ihrer Entfernung zum Paßstück 5 durch Klebmasse oder ähnliches nicht
unwirksam gemacht werden kann.
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Bezüglich des Meßvorganges sind zwei Stadien bei Anwendung der beschriebenen
Prüfeinrichtung zu unterscheiden. Im ersten Stadium ist das Rohr 10 noch drehbar,
im zweiten ist es durch die hereingedrückte Bohrlochwandung festgeklemmt und bei
größer werdenden Drücken auch verengt oder gänzlich verschlossen. Um diese Stadien
zu ermitteln, wird das Rohr 10 zunächst gegen das befestigte Paßstück von Hand gedreht.
Solange dies möglich ist, hat sich der Gebirgsdruck seit dem Einbau der Prüfeinrichtung
nur so stark erhöht, daß ein Festklemmen oder eine Verformung des Rohres nicht eingetreten
ist. Die Längsverformung des Bohrloches 1 wird festgestellt, indem man das bohrlochmundseitige
Ende des Rohres 10 und des Rohrstückes 17 gegenseitig oder gegen das Lot 19 einmißt.
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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 Gebirgsdruckes
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 des Sondierstabes 15
mit dem Fühler 22 verschiedener Durchmesser ermittelt, wobei der Sondierstab 15
zweckmäßigerweise eine Längenmeßeinteilung trägt.
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Außer den Bohrlochsondierungen werden ausreichend Testbohrungen und/oder
Druck-Dehnungs-Messungen durchgeführt, über die Kriterien bezüglich der Sondiertiefen,
Sondierdurchmesser und Vorschubmaße ermittelt werden können. Die erhaltenen Meßergebnisse
lassen sich wie folgt vereinfacht interpretieren:
1. Rohr frei;
Flöz schiebt nicht; keine Druckänderung.
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2. Rohr frei; Flöz schiebt: Druck nimmt ab.
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3. Rohr zu; Flöz schiebt: Wechsel kleiner Druckanstiege und -rückgänge.
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4. Rohr zu; Flöz schiebt nicht: Druckaufbau.
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Wahrscheinlich kommt es nur in dem vierten der genannten Fälle zu
gebirgsschlaggefährlichen Situationen. Von daher kann es auch ausreichen, auch nur
in diesen Bereichen oder im dritten und vierten Bereich die genannten Testbohrungen
bzw. Druck-Dehnungs-Messungen vorzunehmen. Diese sind wegen des vergleichsweise
geringen technischen Aufwandes von Vorteil und geben zusammen einen vorteilhaften
Weg, um stehende Stöße zu überwachen.
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1 Bohrloch 2 Bohrlochtiefstes 3 Bohrlochwandung 4 Bohrlochmund 5 Paßstück
7 Klebmasse 10 Rohr 15 Sondierstab 17 Rohrstück 18 Flanschring 19 Lot 20 Verbindung
21 Drehverbindung 22 Fühler