DE845425C - Verfahren zur Messung der Kohlenfestigkeit und Geraet zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung der Kohlenfestigkeit und Gerät zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Kohlenfestigkeit, im üblichen Gebrauch als Härte bezeichnet. Sie bezweckt, ein Meßverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, solche Härtemessungen nicht nur am Kohlenstoß, sondern auch im Innern des anstehenden Kohlenkörpers mit geringem Zeitaufwand in sehr zuverlässiger Weise durchzuführen und hierdurch insbesondere einwandfreie Grundlagen für die Beurteilung der jeweils geeigneten Gewinnungsmethode zu schaffen.
• Alle bisher für diesen Zweck bekannten und angewendeten Verfahren bzw. Geräte haben den Nachteil, daß ihre Benutzung sehr umständlich ist und die Messungen, die damit durchführbar sind, einen so großen Arbeits- und Zeitaufwand erfordern, daß es nicht möglich ist, die notwendige Zahl von Messungen, z. B. über die ganze Länge eines Strebs o_ler Aufhauens, vorzunehmen.
• So muß das bekannte hydraulische KohlenabArückgerät in einem besonders für diesen Zweck hergestellten Einbruch angesetzt werden, der um so größer sein muß, je tiefer die Meßpunkte in den Kohlenstoß verlegt werden sollen, mit der für die Genauigkeit der Meßwerte nachteiligen Begleiterscheinung, daß durch die Herstellung des Einbruchs bereits eine weitgehende Beeinflussung der zu messenden Eigenschaften der Kohle erfolgt.
• Bei einem anderen bekannten Kohlenstoßprüfgerät, welches sich den erforderlichen Einbruch selbst schafft und dabei gleichzeitig die Meßwerte aufzeichnet, wird zwar dieser Nachteil teilweise vermieden und eine größere Genauigkeit der Messungen erzielt, jedoch ist hierbei der für die Herstellung des notwendigerweise ziemlich weiträumigen Einbruchs erforderliche Kraftaufwand sehr hoch. Er bedingt, daß die ganze Vorrichtung mittels eines schweren Zughaspels bewegt wird. Trotzdem ist die Eindringtiefe begrenzt; bereits bei einer solchen von 8o bis ioo cm werden die aufzuwendenden Kräfte so groß, daß sie nicht mehr aufzubringen sind. Für die Bedienung der ganzen Anlage einschließlich des Ablesens der Meßuhr ist ein zahlreiches Personal erforderlich.
• Der Gedanke, aus Bohrversuchen, nämlich aus dem Bohrwiderstand, Rückschlüsse auf die Kohlenfestigkeit zu ziehen, hat praktisch brauchbare Ergebnisse noch nicht gezeitigt. Die Beziehungen zwischen den Werten des Bohrwiderstandes und der Kohlenfestigkeit, die selbst einen nicht eindeutig definierten Begriff darstellt, sind noch nicht hinreichend klar festgelegt, und die Ergebnisse solcher Versuche stellen daher allgemeingültige Beurteilungsgrundlagen nicht dar.
• Die Erfindung löst die Aufgabe, den Festigkeitszustand des Kohlenstoßes bis tief in den Stoß hinein zu ermitteln, und zwar so, daß eine beliebige Vielzahl von Messungen sowohl an über den Stoß verteilten Stellen, wie an verschieden tiefliegenden Punkten im Innern des Kohlenkörpers vorgenommen werden können, in denkbar einfacher und technisch vorteilhafter Weise dadurch, daß die Messungen innerhalb eines Bohrlochs mittels eines in ein solches von der im Einzelfall in Betracht kommenden, innerhalb weiter Grenzen beliebigen Länge eingeführten Prüfgeräts erfolgen, welches an beliebig wählbaren Stellen der Bohrlochwandungen auf die das Bohrloch umgebende Kohle wirkt.
• Dieses Prüfgerät besteht gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung düs einem patronenähnlichen, kompakten, zylindrischen Körper vom Durchmesser des Bohrlochs, in welchem senkrecht zu der Mittelachse ein Zylinder ausgespart ist. In diesem ist ein Kolben beweglich, der an seiner Stirnfläche einen Prüfdorn trägt.
• Der Zylinder ist über Rohrleitungen, die in einem an dem kompakten Körper angebrachten Führungsrohr, welches aus dem Bohrloch herausragt, verlegt sind, an eine hydraulische Druckquelle angeschlossen.
• Die Meßwerte werden aus dem Öldruck, der notwendig ist, um den Prüfdorn völlig in die Kohle hineinzudrücken, abgeleitet. Der Hubweg des Kolbens und damit die Eindringtiefe des Dorns ist durch einen Endschlitz begrenzt und damit für jede Messungder gleiche.
• Nach beendeter Messung wird der Kolben umgesteuert und hierdurch der Prüfdorn aus der Kohle herausgezogen, worauf das Gerät für eine weitere Messung, sei es an anderer Stelle des gleichen Bohrlochs, sei es in einem folgenden Bohrloch, zur Verfügung steht.
• Die Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstellenden Beschreibung einer vorzugsweisen Ausführungsform des neuen Prüfg *its an Hand der Abbildungen hervor, von denen 1 er.,

  Abb. i die in einem Bohrloch angeordnete Gesamt-

  anlage unter schematischer Darstellung der Rohr-

  leitungen zeigt;

  Abb.2 stellt einen Schnitt gemäß Linie A-B der

  Abb. i, d. h. durch die Mittelachse des Prüfgeräts mit

  eingezogenem Prüfdorn in vergi-iißerteinMaßstab, dar;

  Abb. 3 ist ein gleicher Schnitt finit ausgefahrenem

  Prüfdorn und

  Abb. 4 ein Schnitt gemäß Linie C-D der Abb. i

  durch einen von zwei (las :@le13aggregat an der Einsatz-

  stelle im Bohrloch festlegenden Stützkolben.

  Wie aus Abb. i ersicl)tlicli, ist in (las Bohrloch a im

  Kohlenstoß von beispielsweise So inin o , im Falle des

  Ausführungsbeispiels bis in (las Bohrlochtiefste, der

  kompakte patronenähnliche Körper b eingeführt, an

  dem das aus (lern Bohrloch herausragende Rohr c be-

  festigt ist.

  In einer senkrecht zur :\littelaclise des Körpers b in

  der Mitte desselben angeordneten Zylinderbohrung d

  ist der Kolben e vei-scliiel)licl), welcher einen abge-

  stuften Teil / von geringem Durchmesser aufweist, auf

  dessen Stirnfläche in zentraler Anordnung der aus ge-

  eignetem Hartmetall bestellende Priifclorn g befestigt ist.

  In den Zylinderboden ist eine Druckleitung h und in

  en Ringräumen zwischen dein abgestuften Teil f des

  Kolbens und der Zylinderbohrung eine weitere Druck-

  leitung i eingeführt. Ferner mündet in diesen Ring-

  raum an der durch die tiefste Stellung des Kolbens

  gegebenen Stelle eine weitere Leitung k. Sämtliche

  Leitungen sind in (lern Rohr c verlegt und in noch zu

  beschreibender Weise an den Druckerzeuger und die

  Meßeinrichtung außerhalb des Bohrlochs bzw. den

  Ölbehälter angeschlossen.

  Der Absatz zwischen dein Kolbenteil d und drin

  Kolbenteil f bildet die Endbegrenzung für den Weg des

  Kolbens e nach oben, solial;l durch die Leitung h bei

  nach dem Ölbehälter geöffneter Leitung k ein Druck-

  mittel in den Zylinderraum eingeleitet wird. Die dann

  von dem Kolben eingenommene Lage entspricht dem

  völligen Eindringen des Dorns g in die Kohle.

  Durch Umschaltung der Leitung h und Zuführung

  des Druckmittels nuninelir über die Leitung i in den

  Ringraum oberhalb des Kolbenteils d mittels eines

  Mehrwegeliahns wird der Kolben zurückbewegt, und

  der Dorn g verschwindet wie ler in (lein Umfang des

  Körpers b.

  Ein herausschraubbares hutterstück s hält den Kol-

  ben e in dem Zylinder und ermöglicht seine Auswechs-

  lung. Der Prüfdorn g ist seinerseits an dem Kolben in

  einer Bohrung des Teils f auswechselbar befestigt.

  Um zu sichern, daß (lie Umgebung der Zylinder-

  bohrung satt an der Bohrlocliwandung anliegt, was für

  die Genauigkeit der Meßwerte wesentlich ist, sind an

  beiden Seiten des Zylinders d weitere Druckzylinder L',

  L" angeordnet, denen (las Druckmittel durch Leitun-

  gen zugeführt wird, von denen in (ler Abbildung nur

  eine ersichtlich ist. Durch (fieses Druckmittel werden

  die in den Zylindern bewegten Kolben gegen die der

  Seite, an der der Prüfdorn austritt, gegenüberliegenden

  Seite der Bohrlocliwanclung gepreßt und so ein unver-

  rückbares sattes Anliegen des Prüfgeräts an der Bohr-

  lochwandung in je_ler beliebi #. i in bezug auf die

  Achse ge lreliten Stellring gesichert.

  Die Zylinder l' und l" weisen keine Leitungen füi die Einführung eines die Kolben wieder zurückführenden Druckmittels auf, sondern dies erfolgt, wie au, Abb. 4 ersichtlich, durch in Querschlitze u der Kolben von dem höchstmöglichen Kohlenhub entsprechender Breite eingreifende, an dem Körper b feste Federn n, die, sobald die Druckentlastung erfolgt, die Kolben anheben.
• Die außerhalb des Bohrlochs liegende Einrichtung besteht im wesentlichen aus der Pumpe o und einem Leitungssystem mit Mehrwegehähnen pl, p2, p., ferner einem in der Druckleitung liegenden Manometer q, von welchem die Meßwerte abgelesen werden, und einem Ülvorratsbehälter r.
• Das Meßverfahren mittels der beschriebenen Vorrichtung wird in folgender Weise durchgeführt: Nachdem, beispielsweise mittels einer Kernbohrmaschine, ein Bohrloch von dem notwendigen Durchmesser und der gewünschten Länge und Richtung hergestellt worden ist, wird das Meßgerät in dieses mittels des Ansatzrohrs c, gemäß dem Ausführungsbeispiel bis in das Bohrlochtiefste, eingeführt.
• Nunmehr wird zunächst durch Öffnen des Hahns p1 über die Leitung m Druck auf die Kolben L' und l" gegeben und hierdurch das Gerät im Bohrloch verspannt. Darauf wird durch den Hahn p2 die Verbindung zwischen dem Druckmittelerzeuger o über das Manometer q mit dein Zylinderraum d über die Druckleitung h hergestellt, und zwar bei geöffneter Leitung k, dadurch der Kolben und damit der Prüfdorn ausgefahren und das 'Manometer q abgelesen. Nach beendigter Messung wird über den Mehrwegehahn p3 nach Umschaltung des Hahns p2, so daß die Druckflüssigkeit aus dem Raum unterhalb des Kolbens abströmen kann, Druck auf die Leitung i gegeben und dadurch der Prüfdorn eingefahren, worauf, sobald bei der Rückbewegung des Kolbens die Mündung der Leitung k in den den Kolbenteil f umgehenden Ringraum freigegeben ist, <las Druckmittel aus diesem wieder abströmen kann.
• Nunmehr werden durch Umschaltung des Hahns p1 die Kolben L' und l" druckentlastet, und die Vorrichtung kann beliebig innerhalb des gleichen Bohrlochs an eine andere Stelle verschoben oder verdreht oder für eine Messung in einem weiteren Bohrloch verwendet werden.
• Die Einfachheit des ganzen Vorgangs ermöglicht es, die Messungen mit einem sehr geringen Aufwand an Personal durchzuführen. Es genügen hierfür, wie die . Erfahrung gezeigt hat, zwei Meßleute und ein Bohrhauer, wobei die für die Einzelmessungen aufzuwendende Zeit so gering ist, daß im Verlauf einer Schicht etwa fünfzehn Bohrlöcher geprüft werden können.
• Das Gewicht der ganzen Einrichtung ist sehr gering. Auch hohe Kräfte treten nicht auf; bei einem Preßöldruck von 5o Atmosphären beträgt die Kraft am Prüfdorn etwa 6oo kg, so daß auch insoweit keinerlei Gefahrenmomente vorhanden sind.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Messung der Kohlenfestigkeit dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen innerhalb von Bohrlöchern durch Bestimmung des Eindringwiderstandes eines durch hydraulische Energie in die Seitenwandung des Bohrlochs eingetriebenen Dorns durch Messung des hierfür aufzuwendenden Druckes der Druckflüssigkeit erfolgen.
2. 2. Meßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch t, gekennzeichnet durch einen patronenähnlichen, zylindrischen Körper, in welchem senkrecht zur .Mittelachse eine zylindrische Aussparung vorgesehen ist, in der auf hydraulischem Wege ein stirnseitig einen Prüfdorn tragender Kolben begrenzt verschieblich ist und eine in die Zuleitung für das hydraulische Druckmittel eingeschaltete Druckmeßvorrichtung.
3. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Umfang des patronenähnlichen Körpers zu gelegene Teil des Kolbens einen geringeren Durchmesser aufweist als die Zylinderbohrung und der gebildete Absatz die Bewegung des Kolbens begrenzt.
4. 4. bleßvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dein verjüngten Teil des Kolbens und der Zylinderbohrung an eine Druckmittelleitung anschließbar ist und in tiefster Stellung des Kolbens mit einer Ausströmleitung für das Druckmittel in Verbindung kommt.
5. 5. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 bi, 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfdorn in einer zentralen Bohrung des verjüngten Kolbenteils auswechselbar befestigt ist.
6. 6. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseitig der Bohrung nach der entgegengesetzten Seite des patronenähnlichen Körpers gerichtete Zylinderbohrungen vorgesehen sind, in denen hydraulisch betätigte Kolben verschieblich sind, durch deren Anpressung gegen die Bohrlochwandungen das Gerät gegen diese verspannt wird.
7. 7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückbewegung der druckentlasteten Kolben durch Feierwirkung erfolgt. B. Meßvorrichtung nach Anspruch Z bis 7, gekennzeichnet durch ein an den patronenähnlichen Körper angesetztes, aus dem Bohrloch herausragendes Rohr, welches die Zu- und Ableitungen für das Druckmittel zu und von den Druckzylindern aufnimmt.