KR101039834B1 - Apparatus and method for investigating joint exploitation of three-dimensional underground - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법에 관한 것으로, 1개소의 시추공만 천공하여 이 시추공에 센서모듈을 삽입한 후 심도별로 내리지 않고 삽입 위치에서 지하 공동의 형상과 크기를 3차원적으로 탐사함을 목적으로 한다.The present invention relates to a three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus and method, which drills only one borehole and inserts the sensor module into the borehole, and then three-dimensionally reduces the shape and size of the underground cavity at the insertion position without dropping by depth. For exploration purposes.

본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치는, 지하 공동의 벽면에 신호를 송신하여 수신된 시간을 근거로 하여 상기 지하 공동의 거리를 측정하는 센서모듈(11)과; 상기 센서모듈을 회전시키는 회전수단(120)과; 상기 센서모듈을 상하로 각도 조절하는 틸팅수단(130)과; 상기 센서모듈과 회전수단 및 틸팅수단을 제어하며 상기 센서모듈에 의해 검출된 값을 근거로 하여 상기 지하 공동의 3차원 정보를 구축하는 컨트롤러를 포함한다. 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법은, 지중을 천공하여 지하 공동과 연통하는 시추공을 형성하는 제1단계와; 상기 제1단계에 의해 형성된 시추공을 통하여 센서모듈을 상기 지하 공동에 삽입하는 제2단계와; 상기 센서모듈을 상기 지하 공동의 내부에 셋팅하고, 상기 센서모듈을 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 평면상에서 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제3단계와; 상기 센서모듈을 상하로 틸팅한 후 틸팅 위치에서 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 입체적으로 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제4단계와; 그리고, 상기 제3단계와 제4단계를 통해 검출된 데이터를 근거로 하여 지 하 공동을 3차원화하는 제5단계로 이루어진다.The three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention includes a sensor module (11) for measuring the distance of the underground cavity based on the time received by transmitting a signal to the wall of the underground cavity; Rotating means 120 for rotating the sensor module; Tilting means 130 for adjusting the angle of the sensor module up and down; And a controller for controlling the sensor module, the rotating means, and the tilting means, and constructing three-dimensional information of the underground cavity based on the value detected by the sensor module. The three-dimensional underground mining cavity exploration method according to the present invention includes a first step of drilling a ground to form a borehole in communication with the underground cavity; A second step of inserting the sensor module into the underground cavity through the borehole formed by the first step; The sensor module is set inside the underground cavity, and the sensor module is rotated 360 ° to transmit a signal based on the received signal reflected on the wall surface of the underground cavity from the position of the sensor module on the plane. Detecting a distance of the third step; After tilting the sensor module up and down, the signal is transmitted while rotating 360 ° at the tilting position to detect the distance of the underground cavity from the position of the sensor module in three dimensions based on the received signal reflected on the wall of the underground cavity. A fourth step; The fifth step is to three-dimensionalize the underground cavity based on the data detected through the third and fourth steps.

지하 공동, 채굴적, 보강, 레이저, 수중 초음파, 근거리 정밀센서 Underground cavity, mining, reinforcement, laser, underwater ultrasonic, near field precision sensor

Description

3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INVESTIGATING JOINT EXPLOITATION OF THREE-DIMENSIONAL UNDERGROUND}3D underground mining cavity exploration device and method {APPARATUS AND METHOD FOR INVESTIGATING JOINT EXPLOITATION OF THREE-DIMENSIONAL UNDERGROUND}

본 발명은 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1개소의 시추공만 천공하여 이 시추공에 센서모듈을 삽입한 후 심도별로 내리지 않고 삽입 위치에서 지하 공동의 형상과 크기를 3차원적으로 탐사할 수 있는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus and method, and more specifically to drilling the only one borehole and inserting the sensor module in the borehole after the depth and shape of the underground cavity at the insertion position without dropping by depth It relates to a three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus and method capable of three-dimensional exploration.

한국의 폐광은 과거 오랫동안 채광이 이루어짐으로 인하여 형성된 채굴적(지하 공동)이 미복구된 상태로 전국에 산재되어 있는 상태이다. Abandoned mines in Korea have been scattered throughout the country in the unrecovered state of mining (underground cavity) formed by mining for a long time.

이에 따라 기존의 시설물 및 신규 시설물의 건설시에 안정성 문제로 인하여 제약을 받는 경우가 발생하고 있다. As a result, there are cases in which the construction of existing and new facilities is restricted due to stability problems.

이에 본 출원인은 광산 침하에 대한 지반안정화사업을 활발히 추진해 오고 있다. 그러나 한국의 광산 채굴 환경은 지역, 지질, 광산 여건에 따라 큰 편차를 보이고 있으며, 광산 개발 특성에 부합되지 못할 경우 효율적이지 못한 지반안정화 사업이 이루어지게 된다. 따라서 지반침하 방지대책을 수립, 적용함에 있어서 광산 제반 조건에 최대한 부합되도록 관련 보강기술의 고효율화를 추구함으로서 광산지역 지반안정화사업이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, the applicant has been actively promoting the ground stabilization project for mining settlement. However, the mining environment of Korea varies greatly depending on the region, geology and mining conditions, and if it does not meet the characteristics of mine development, inefficient ground stabilization projects will be made. Therefore, in establishing and applying the ground subsidence prevention measures, a technology is required to stably carry out the ground stabilization project of the mining area by pursuing the high efficiency of related reinforcement technology to meet the conditions of the mine as much as possible.

현재 국내외에서 광산 지반안정화를 위하여 적용되고 있는 지반안정화공법은 크게 채굴적을 충전하여 안정화 하는 충전공법과 채굴적 상부의 지반을 보강하는 상부보강법으로 분류해 볼 수 있다. The ground stabilization method currently applied for stabilization of mine grounds at home and abroad can be classified into the filling method for filling and stabilizing mining traces and the upper reinforcing method for reinforcing the ground of the mining top.

국내에서 광산 지반안정화를 위하여 적용된 바 있는 충전공법으로는 시멘트 몰탈을 충진하는 공법 및 CGS 공법을 주로 적용하고 있으며, 상부보강법 보강 공법으로는 시멘트 밀크 그라우팅이 주로 적용되고 있으며, 이외에 상부보강법으로서 고압충전 뿌리말뚝, T.A.M 그라우팅, Micro-Pile의 적용사례가 다수 있다.Filling methods that have been applied for stabilizing mine grounds in Korea are mainly applied with cement mortar filling method and CGS method. Cement milk grouting is mainly applied as reinforcement method. There are many applications of high-pressure filling root piles, TAM grouting, and micro-piling.

광산지역 지반안정화 공법은 넓은 의미에서 기본 및 정밀조사를 통하여 광산 주변 물건이 안전하여 제 기능을 발휘하도록 하는 대책이라 할 수 있다.The ground stabilization method of the mining area can be said to be a measure to ensure that the objects around the mine are safe and functioning through basic and precise investigation in a broad sense.

광산지역의 지반안정화 사업을 위한 기본조사 및 정밀조사는 지표 조사 및 탐사 그리고 시추조사를 통하여 광산에 불안정 요소를 도출하는 작업이며, 그 대상인 주변 지반 및 지질 특성 그리고 광산 개발을 복합적으로 고려해야 하므로 효율적인 대책을 산정하기는 어렵다. The basic survey and detailed survey for the ground stabilization project in the mining area are the work to derive instability factors in the mine through surface survey, exploration, and drilling survey, and it is necessary to take into consideration the surrounding ground and geological characteristics and the development of the mine. It is difficult to estimate

광산 지반안정화 대책이 명확하게 결정되었다 할지라도 주변 현장 조건의 변화 그리고 시공 상태에 따라 공법의 적용 효과 및 지반안정화 효율성은 달라지게 된다.Although the mine ground stabilization measures have been clearly determined, the effectiveness of the method and the ground stabilization efficiency will vary depending on the change of surrounding site conditions and construction conditions.

광산지역 지반안정화사업이 차츰 진행되어지면서 이에 대한 연구 실적 및 기 술력 제고가 우리 공단을 중심으로 활발히 진행되고 있으나, 광산지역의 특성에 완벽하게 부합되는 광산 현장에 맞춤형 공법의 개발 및 기술체계를 갖추기 위해서는 아직 보강기술 및 적용의 고효율화가 필요하다. As the ground stabilization project of the mining area is progressing gradually, the research results and technical skills of the mine are being actively promoted by the Korea Industrial Complex, but the development of tailored construction method and technology system on the mining site that perfectly meets the characteristics of the mining area There is still a need for high efficiency of reinforcement technology and application.

국내 광산 지반안정화를 위한 기술의 고효율화를 위해서는 효율적인 광산 조사장비 및 해석기술의 개발, 효율적인 공법의 선정기법의 개발 그리고 광산 각각의 현장 조건에 부합될 수 있는 다양한 공법의 개발 및 노하우의 축적이 선행되어야한다. For the high efficiency of the technology for the stabilization of domestic mines, the development of efficient mine surveying equipment and analysis technology, the development of efficient method selection methods, and the development of various methods to meet the site conditions of mines and the accumulation of know-how must be preceded. do.

이와 같은 기술 노하우가 널리 기술이전 등을 통하여 널리 보급된다면 국내 광산 지반안정화는 보다 선진화 될 것으로 판단된다.If such technical know-how is widely distributed through technology transfer, domestic stabilization of mine ground is expected to be more advanced.

본 발명은 지반 공동안정화를 위한 정밀 조사와 관련된 것으로 이에 대해 구체적으로 설명한다.The present invention relates to a detailed investigation for the ground co-stabilization will be described in detail.

지하 공동(채굴적)의 충전을 위해서는 먼저 지하 공동의 크기와 형태를 확인하여야 한다. In order to fill underground cavities (mining), the size and shape of underground cavities must first be checked.

그러나, 종래에는 지하 공동의 크기와 형태를 확인하지 않고 지하 공동의 유무만을 확인한 후 지하 공동 내부에 시멘트 몰탈을 충전하는 방식이다. 즉, 시멘트 몰탈의 충진을 위한 시추공을 적정하게 천공하지 못하여 필요 이상의 시추공을 천공할 수 있고, 지하 공동 전체에 시멘트 몰탈을 충전하지 못하는 문제점이 있다.However, conventionally, after checking only the presence or absence of an underground cavity without checking the size and shape of the underground cavity, cement mortar is filled in the underground cavity. That is, it is not possible to properly puncture the borehole for filling the cement mortar can be bored more than necessary, there is a problem that can not fill the cement mortar in the entire underground cavity.

한편, 주변 시추공에서의 물리탐사에 의해 대략의 지하공동의 크기를 파악하고 있으며, 지하공동에 착맥된 시추공이 있어도 적절한 방법이 없어 지하공동 크기를 제대로 파악하지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, the size of the underground cavity is determined by physical exploration in the surrounding boreholes, and even though there are boreholes that have landed in the underground cavity, there is no proper method, so the size of the underground cavity is not properly understood.

종래의 3차원적인 크기를 측정할 수 있는 기술로는 시추공 텔레뷰어라는 탐사 기술이 있는데, 시추공주변의 수십 센티 정도의 매우 한정된 크기를 3차원적으로 영상화하는 기술이 있다. 이러한 종래 탐사 기술의 목적은 시추공 내의 절리나 균열의 크기와 방향을 측정하기 위해 상당히 높은 주파수의 초음파를 사용하는 것으로 가탐거리가 20cm 이내이어서 지하공동에 적용할 경우에는 에너지의 감쇄가 심해 측정이 불가능해진다.Conventional technology that can measure the three-dimensional size is an exploration technique called a borehole televiewer, there is a technique for three-dimensional imaging a very limited size of about tens of centimeters around the borehole. The purpose of this conventional exploration technique is to use ultrasonic waves with a fairly high frequency to measure the size and direction of joints or cracks in the borehole. Become.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 특허 제0773302호(지하공동 규모 파악을 위한 시추공 초음파 탐사 시스템)가 있다.In order to solve this problem, there is a patent (0773302) borehole ultrasonic exploration system for grasp underground cavity size).

상기 종래 기술에 의한 지하공동 규모 파악을 위한 시추공 초음파 탐사 시스템은, 슬롯에 장착되어 전자나침반 및 수신 압전 센서와 회로연결되는 다채널 A/D 변환기와; 송신 전기 신호를 발생시키는 고전압 펄스 발생기;가 장치되어, A/D 변환기를 거쳐 디지털 신호로 변환된 수신 압전 센서의 신호를 처리하고, 그 처리된 값을 디스플레이장치에 표시토록 구성된 PXI와; 상기 PXI에 장착되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 다채널 A/D 변환기와; 상기 다채널 A/D 변환기와 회로연결되어 지하공동면으로부터 반사된 초음파 신호를 전기신호로 변환하여 슬립링을 통해 A/D 변환기로 보내는 수신 압전 센서와; 상기 다채널 A/D 변환기와 회로연결되어 수신 압전 센서의 초음파 신호 측정 당시의 정확한 방위각을 측정하는 전자 나침반과; PXI에 장치되어 제어되고, 송신 전기 신호를 발생시키는 고전압 펄스 발생기(High power pulse generator)와; 상기 고전압 펄스 발생기에 의한 송신 전기 신호를 저주파 초음파 송신 신호로 변환하여 복사하는 송신 압전센서와; 상기 송ㅇ 수신 압전 센서를 360°회전시켜주는 회전모터와; 상기 회전모터에 의해 압전 센서 회전시 전기 신호선의 꼬임을 방지하도록 회전모터와 전자나침반 사이에 설치된 슬립 링으로 구성된다.According to the prior art, the borehole ultrasonic sensing system for determining the size of the underground cavity includes: a multi-channel A / D converter mounted in a slot and connected to an electronic compass and a receiving piezoelectric sensor; A high voltage pulse generator configured to generate a transmit electrical signal; a PXI configured to process a signal of a received piezoelectric sensor converted into a digital signal through an A / D converter, and to display the processed value on a display device; A multi-channel A / D converter mounted on the PXI to convert analog signals into digital signals; A receiving piezoelectric sensor connected to the multi-channel A / D converter and converting an ultrasonic signal reflected from the underground cavity surface into an electric signal and sending the ultrasonic signal to the A / D converter through a slip ring; An electronic compass connected to the multi-channel A / D converter to measure an accurate azimuth angle at the time of measuring the ultrasonic signal of the receiving piezoelectric sensor; A high power pulse generator installed and controlled in PXI for generating a transmit electrical signal; A transmission piezoelectric sensor for converting and transmitting a transmission electrical signal by the high voltage pulse generator into a low frequency ultrasonic transmission signal; A rotation motor for rotating the transmission and reception piezoelectric sensor by 360 °; The rotary motor is composed of a slip ring installed between the rotary motor and the electronic compass to prevent twisting of the electrical signal line when the piezoelectric sensor is rotated.

그러나, 종래 기술에 의한 지하공동 규모 파악을 위한 시추공 초음파 탐사 시스템에 따르면, 센서모듈(송신 압전 센서와 수신 압전 센서)이 수평방향으로 회전만 하기 때문에 3차원적 크기와 형상을 확인하기 위해서는 센서모듈을 단계별로 깊은 심도로 삽입하여야 하므로 작업 시간이 길어지고 프로그램이 복잡해지는 문제점이 있다. 아울러, 초음파 센서의 경우 그 특성 상 숭수신 빔 각 범위 내에서 최단거리를 송출하므로 공동 벽면에서 측정 면의 정밀도가 낮은 문제점도 있다.However, according to the borehole ultrasonic exploration system for determining the underground cavity size according to the prior art, the sensor module (transmitting piezoelectric sensor and receiving piezoelectric sensor) only rotates in the horizontal direction, so to check the three-dimensional size and shape of the sensor module Since it must be inserted at a deep depth step by step, the work time is long and the program is complicated. In addition, in the case of the ultrasonic sensor, because of its characteristics, the shortest distance is transmitted within the angle range of the beam, so there is a problem that the precision of the measurement surface on the cavity wall is low.

그리고, 지하공동은 바닥부가 평면이 아니기 때문에 바닥부의 형상을 정확히 확인할 수 없다. 물론, 지하공동의 바닥부를 정확하게 파악할 수 있으나, 이를 위해서는 센서모듈을 여러 곳에 삽입하여 하기 때문에 천공에 따른 비용 등이 많이 소요되고 탐사 시간이 길어지는 문제점이 있다.In the underground cavity, since the bottom is not flat, the shape of the bottom cannot be accurately identified. Of course, the bottom part of the underground cavity can be accurately understood, but for this purpose, since the sensor module is inserted in several places, the cost of the drilling is high and the exploration time is long.

또한, 종래 기술의 센서모듈은 물에서는 불가능한 초음파 센서로서, 지하공동 내부에는 지하수가 차 있기 때문에 초음파 센서인 센서모듈을 통해 탐지가 가능하다고 기재되었으나, 모든 지하공동에는 적용할 수 없으며, 또한, 지하수가 일부분만 차있는 경우에도 지하수가 채워지지 않은 곳만 탐지가 가능하고 지하수가 있는 곳은 탐지가 불가능하므로 전체 지하공동의 정확한 3차원 확인이 불가능하다.In addition, the sensor module of the prior art is an ultrasonic sensor that is impossible in water, it is described that it can be detected through the sensor module, which is an ultrasonic sensor because the groundwater is filled inside the underground cavity, but not applicable to all underground cavities, and also, groundwater Even if the part is full, only the groundwater can be detected and the groundwater can't be detected.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지중 공동 내부에 센서모듈을 삽입한 후 심도별로 내리지 않고 삽입 위치에서 지하 공동의 형상과 크기를 3차원적으로 탐사할 수 있는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, after inserting the sensor module in the underground cavity, three-dimensional underground mining cavities that can three-dimensionally explore the shape and size of the underground cavity at the insertion position without falling by depth It is an object of the present invention to provide an exploration apparatus and method.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 지하 공동의 3차원 정보를 확보하기 위하여 센서모듈을 2개소 이상에 설치하여 탐사하지 않고 1개소에서만 탐사하여도 3차원 정보를 획득하려는데 있다.Another object of the present invention is to obtain three-dimensional information even when only one location is explored without the sensor module installed at two or more locations in order to secure three-dimensional information of the underground cavity.

본 발명의 또 다른 목적은 지하수의 유무에 상관없이 지하 공동의 3차원 정보를 획득하려는데 있다.Another object of the present invention is to obtain three-dimensional information of the underground cavity with or without groundwater.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치는, 지하 공동의 벽면에 신호를 송신하여 수신된 시간 또는/및 위상차를 근거로 하여 상기 지하 공동의 거리를 측정하는 센서모듈과; 상기 센서모듈을 회전시키는 회전수단과; 상기 센서모듈을 상하로 각도 조절하는 틸팅수단과; 그리고, 상기 센서모듈과 회전수단 및 틸팅수단을 제어하며 상기 센서모듈에 의해 검출된 값을 근거로 하여 상기 지하 공동의 3차원 정보를 구축하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. The three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention for achieving the object as described above, by transmitting a signal to the wall surface of the underground cavity to measure the distance of the underground cavity based on the received time or / and phase difference A sensor module; Rotating means for rotating the sensor module; Tilting means for angle-adjusting the sensor module up and down; And a controller for controlling the sensor module, the rotating means, and the tilting means, and constructing three-dimensional information of the underground cavity based on the value detected by the sensor module.

본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법은, 지중을 천공하여 지하 공동과 연통하는 시추공을 형성하는 제1단계와; 상기 제1단계에 의해 형성된 시추공을 통하여 센서모듈을 상기 지하 공동에 삽입하는 제2단계와; 상기 센서모듈을 상기 지하 공동의 내부에 셋팅하고, 상기 센서모듈을 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 평면상에서 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제3단계와; 상기 센서모듈을 상하로 틸팅한 후 틸팅 위치에서 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 입체적으로 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제4단계와; 그리고, 상기 제3단계와 제4단계를 통해 검출된 데이터를 근거로 하여 좌표 변환을 통해 지하 공동을 3차원화하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The three-dimensional underground mining cavity exploration method according to the present invention includes a first step of drilling a ground to form a borehole in communication with the underground cavity; A second step of inserting the sensor module into the underground cavity through the borehole formed by the first step; The sensor module is set inside the underground cavity, and the sensor module is rotated 360 ° to transmit a signal based on the received signal reflected on the wall surface of the underground cavity from the position of the sensor module on the plane. Detecting a distance of the third step; After tilting the sensor module up and down, the signal is transmitted while rotating 360 ° at the tilting position to detect the distance of the underground cavity from the position of the sensor module in three dimensions based on the received signal reflected on the wall of the underground cavity. A fourth step; And a fifth step of three-dimensionalizing the underground cavity through coordinate transformation based on the data detected through the third and fourth steps.

본 발명에 따른 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치 및 방법에 의하면, 센서모듈이 지하 공동 내부에 삽입된 후 360°로 매우 정밀하게 회전함과 아울러 경사가 변하여 삽입된 위치에서 심도별로 내려가지 않고도 지하 공동의 3차원 정보를 획득할 수 있으므로 센서모듈을 단계별로 계속해서 삽입할 필요가 없으며, 결국 센서모듈의 삽입을 위한 하중이 가볍기 때문에 고하중으로 인한 로드 제어 오류를 방지하며 로드의 길이를 최소화할 수 있고 삽입을 위한 장비의 소형화가 가능하므로 비용을 절감하고 탐사 시간을 단축할 수 있다.According to the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus and method according to the present invention, after the sensor module is inserted into the inside of the underground cavity, it rotates very precisely at 360 ° and the slope is changed and the underground cavity does not go down by depth at the inserted position. 3D information can be obtained, so it is not necessary to continuously insert the sensor module step by step.After all, the load for inserting the sensor module is light, thus preventing the load control error due to the high load and minimizing the length of the load. The miniaturization of the equipment for insertion can save costs and reduce exploration time.

그리고, 센서모듈을 1개소에만 설치, 측정하여도 지하 공동의 3차원 정보를 획득할 수 있기 때문에 지하 공동의 1개소에만 센서모듈을 삽입하여도 정확한 3차원 정보를 획득할 수 있으므로 천공 비용을 절감할 수 있고 탐사 시간을 단축할 수 있다.Also, even if the sensor module is installed and measured in only one place, three-dimensional information of the underground cavity can be obtained. Therefore, accurate three-dimensional information can be obtained even if the sensor module is inserted only in one underground cavity. Can reduce the exploration time.

또한, 지하수가 없는 곳에서는 레이저 센서를 이용하고 지하수가 있는 곳에서는 수중 초음파 센서를 이용하여 지하수의 존재 여부에 상관없이 지하 공동의 3차원 정보를 획득할 수 있으므로 지하 공동의 탐사 장비로서 효용성을 높일 수 있다.In addition, it is possible to obtain three-dimensional information of underground cavities regardless of the presence of groundwater by using a laser sensor where there is no groundwater and an ultrasonic sensor underwater where there is groundwater. Can be.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치(100)는, 지하 공동(1)(도 3에 도시됨)의 벽면(점)에 신호를 송신하여 수신된 시간을 근거로 하여 지하 공동(1)의 거리를 측정하는 센서모듈(110)과; 센서모듈(110)을 회전시키는 회전수단(120)과; 센서모듈(110)을 상하로 각도 조절하는 틸팅수단(130)과; 그리고, 센서모듈(110)에 의해 수집된 데이터를 근거로 하여 지하 공동(1)의 3차원 정보를 구축하는 컨트롤러(미도시)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus 100 according to the present invention, the time received by transmitting a signal to the wall (point) of the underground cavity 1 (shown in Figure 3) Sensor module 110 for measuring the distance of the underground cavity (1) based on the; Rotating means 120 for rotating the sensor module 110; Tilting means 130 for angle-adjusting the sensor module 110 up and down; And, based on the data collected by the sensor module 110 is configured to include a controller (not shown) for building three-dimensional information of the underground cavity (1).

센서모듈(110)은 레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112) 및 수센서(113)로 이루어진다.The sensor module 110 includes a laser sensor 111, an underwater ultrasonic sensor 112, and a water sensor 113.

레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112)는 송신부와 수신부가 일체형으로 구성되며, 상기 송신부에서 송신되어 지하 공동(1)의 내벽에 반사되는 신호를 상기 수신부에서 수신하는 과정에서 센서 모듈(110)에서부터 지하 공동(1)의 내벽의 거리를 검출한다. 레이저 센서(111)에 의한 거리 측정 방법은 시간차 측정 방식과 위상차 측정 방식이 있다.The laser sensor 111 and the underwater ultrasonic sensor 112 are integrally formed with a transmitter and a receiver, and in the process of receiving a signal transmitted from the transmitter and reflected on the inner wall of the underground cavity 1 at the receiver, the sensor module 110. ), The distance of the inner wall of the underground cavity 1 is detected. The distance measuring method using the laser sensor 111 includes a time difference measuring method and a phase difference measuring method.

시간차측정방식은 레이저를 발사하여 반사되어 되돌아오는 시간차와 레이저 속도의 곱으로 거리를 관측하는 방법으로 가장 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이 방식은 특성상 가까운 거리에서 위상차측정 방식에 비해 약 2mm 가량 정확도가 떨어지는 단점이 있다.The time difference measuring method is the most widely used method of observing distance by multiplying the laser speed by the time difference reflected and returned by firing the laser. However, this method has a disadvantage in that its accuracy is about 2 mm lower than that of the phase difference measurement method in close range.

위상차측정방식은 레이저빔을 발사하여 반사되어 오는 위상의 개수에 최종 파장의 위상차를 활용하여 거리를 관측하는 것으로 시간차측정방식에 비하여 정확도가 다소 높다. In the phase difference measurement method, the distance is measured by using the phase difference of the final wavelength to the number of phases reflected by the laser beam. The accuracy is somewhat higher than that of the time difference measurement method.

본 발명은 시간차측정방식과 위상차측정방식 모두 적용 가능하다.The present invention is applicable to both the time difference measurement method and the phase difference measurement method.

수중 초음파 센서(112)는 레이저 센서(111)와 마찬가지로 수중 지하 공동(1)의 거리를 검출할 수 있다.The underwater ultrasonic sensor 112 may detect the distance of the underwater underground cavity 1 similarly to the laser sensor 111.

레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112) 자체는 시중에서 사용되고 있는 것이 그대로 사용 가능하며 축갱 여건 및 요구조건에 따라 변경 가능하다. 따라서, 센서모듈(110)의 크기 등에 따라 시추공의 크기도 조절된다.The laser sensor 111 and the underwater ultrasonic sensor 112 itself can be used as it is commercially available and can be changed according to the shaft condition and requirements. Therefore, the size of the borehole is also adjusted according to the size of the sensor module 110.

레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112)는 일체형으로 갖추어질 수도 있고 다르게는 어느 하나만 선택되어 장착될 수 있다. 즉, 지하수가 없는 곳에서는 레이저 센서(111)가 사용되고 지하수가 있는 곳에서는 수중 초음파 센서(112)가 사용된다. 따라서, 지하 공동(1) 내부에 지하수가 있는 가를 감지하기 위하여 수센 서(113)가 구비되는 것이다. 수센서(113)는 지하수의 유무를 감지하는 모든 것이 사용 가능하며, 예를 들어 근거리 정밀센서가 있다. 상기 근거리 정밀센서는 지하수의 유무를 감지함과 아울러 센서모듈(110)의 현재 위치(시추공, 지하 공동(1))를 확인할 수 있다. 즉, 센서모듈(110)의 현재 위치가 시추공 내부이면 센서모듈(110)을 정지시키고 지하 공동(1) 내부이면 센서모듈(110)을 가동시킬 수 있으므로 센서모듈(110)이 시추공에 충돌함으로써 발생되는 파손을 방지할 수 있다.The laser sensor 111 and the underwater ultrasonic sensor 112 may be integrally provided or alternatively, only one may be selected and mounted. That is, the laser sensor 111 is used where there is no groundwater, and the underwater ultrasonic sensor 112 is used where there is groundwater. Therefore, in order to detect whether there is groundwater in the underground cavity (1) is to be provided with a sensor (113). The water sensor 113 can be used to detect the presence or absence of groundwater, for example, there is a near-field precision sensor. The short-range precision sensor detects the presence or absence of groundwater and can check the current position (borehole, underground cavity 1) of the sensor module 110. That is, when the current position of the sensor module 110 is inside the borehole, the sensor module 110 may be stopped and the sensor module 110 may be operated if the inside of the underground cavity 1 is activated, thereby causing the sensor module 110 to collide with the borehole. Damage can be prevented.

회전수단(120)은 회전모터(121), 틸팅수단(130)의 틸팅모터(131)에 연결되며 회전모터(121)의 회전력을 통해 틸팅모터(131)를 회전시키는 회전축(122)로 구성된다.The rotating means 120 is connected to the rotating motor 121, the tilting motor 131 of the tilting means 130, and consists of a rotating shaft 122 for rotating the tilting motor 131 through the rotational force of the rotating motor 121. .

회전모터(121)는 정밀 제어를 위하여 스태핑 모터가 사용될 수 있다.The rotating motor 121 may be a stepping motor for precise control.

회전축(122)은 회전플레이트(123)를 통해 틸팅모터(131)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.The rotating shaft 122 may be detachably mounted to the tilting motor 131 through the rotating plate 123.

회전수단(120)은 케이스(124)를 통해 외부의 충격 등으로부터 보호된다.Rotating means 120 is protected from external shocks and the like through the case 124.

틸팅수단(130)은 회전수단(120)의 회전축(122) 또는 회전플레이트(123)에 탈부착되는 틸팅모터(131), 틸팅모터(131)에 동력전달부재를 매개로 하여 연결되며 센서모듈(110)이 탈부착되는 틸팅브래킷(132)로 구성된다.The tilting means 130 is connected to the tilting motor 131 and the tilting motor 131 which are detachably attached to the rotating shaft 122 or the rotating plate 123 of the rotating means 120 through the power transmission member and the sensor module 110. ) Is composed of a tilting bracket 132 is detachable.

틸팅모터(131)는 정밀 제어를 위하여 스태핑 모터가 사용될 수 있으며, 보수를 고려하여 회전축(122)이나 회전플레이트(123)에 체결구 등을 통해 분리 가능하게 장착된다.The tilting motor 131 may be used as a stepping motor for precise control, and is detachably mounted to the rotating shaft 122 or the rotating plate 123 through fasteners in consideration of repair.

틸팅브래킷(132)은 센서모듈(110)을 상하로 틸팅시키는 것이며, 상기 동력전달부재와 틸팅축(132)이 연결되어 틸팅축(132)의 안내를 받아 틸팅한다.The tilting bracket 132 tilts the sensor module 110 up and down, and the power transmission member and the tilting shaft 132 are connected to the tilting shaft 132 under the guidance of the tilting shaft 132.

도 4a는 센서모듈(110)을 수직방향으로 배열한 것이고, 도 4b는 센서모듈(110)을 틸팅축(132a)을 중심으로 하여 상향되게 틸팅한 것이며, 도 4c는 센서모듈(110)을 틸팅축(132a)을 중심으로 하여 하향 경사지게 틸팅한 것이다.4A shows the sensor module 110 arranged in a vertical direction. FIG. 4B shows the sensor module 110 tilted upward with respect to the tilting axis 132a. FIG. 4C shows the sensor module 110 tilted. It is tilted downward with respect to the axis 132a.

상기 동력전달부재는 기어 등으로 이루어질 수 있다.The power transmission member may be made of a gear or the like.

본 발명은 하나 이상의 로드(200)를 통하여 지하 공동(1) 내부에 삽입된다. 여기서 지면에서부터 지하 공동(1)까지의 깊이가 다를 것이므로 로드(200)는 나사식이나 클램프 등을 통해 다수개가 연결되어 사용될 수 있다.The present invention is inserted into the underground cavity 1 through one or more rods 200. Here, since the depth from the ground to the underground cavity 1 will be different, a plurality of rods 200 may be connected and used through a screw type or a clamp.

상기 컨트롤러는 센서모듈(110)의 센서모듈(110)의 위치, 지하 공동(1)의 위치, 지하 공동(1)의 신호 반사면(혹은 점), 레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112)에서 검출된 값 등을 근거로 하여 지하 공동을 2차원 및 3차원으로 형상화한다.The controller includes the position of the sensor module 110 of the sensor module 110, the position of the underground cavity 1, the signal reflection surface (or point) of the underground cavity 1, the laser sensor 111 and the underwater ultrasonic sensor 112. The underground cavity is shaped in two dimensions and three dimensions on the basis of the value detected in the figure).

본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법은 다음과 같다.The three-dimensional underground mining cavity exploration method according to the present invention is as follows.

(S10) 천공.(S10) perforation.

광산지역이나 터널 등의 구조물 주변의 지반을 보강할 경우 지중의 지하 공동(1)의 형태와 크기를 먼저 확인하여, 이 지하 공동(1)을 채우기 위한 채움재의 종류, 양 등을 결정한다.When reinforcing the ground around a structure such as a mining area or a tunnel, the shape and size of the underground cavity 1 in the ground is first checked, and the type and amount of the filling material for filling the underground cavity 1 are determined.

먼저, 천공기를 이용하여 지중에 시추공을 천공한다. 상기 시추공은 1개소만 으로도 충분하다.First, drill a borehole in the ground using a perforator. Only one borehole is sufficient.

(S20) 탐지 장치 셋팅.(S20) Detection device setting.

센서모듈(110), 회전수단(120) 및 틸팅수단(130)으로 이루어진 본 발명의 탐사 장치(100)를 로드(200)와 연결하여 상기 시추공에 삽입한다. 탐사 장치(100)는 지하 공동(1)의 어느 위치에 셋팅되어도 지하 공동(1)을 3차원으로 표현할 수 있으므로 무리하게 삽입할 필요없이 지하 공동(1)의 임의의 위치에 셋팅한다.The probe 100 of the present invention comprising the sensor module 110, the rotation means 120, and the tilting means 130 is connected to the rod 200 and inserted into the borehole. Since the exploration apparatus 100 can express the underground cavity 1 in three dimensions even if it is set at any position of the underground cavity 1, the exploration apparatus 100 is set at an arbitrary position of the underground cavity 1 without excessive force of insertion.

센서모듈(110)을 삽입할 때 수센서(113)는 지하수의 유무를 감지하며 만약 지하수가 감지되면 센서모듈(110)의 수중 초음파 센서(112)만을 가동한다(레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112)가 일체형으로 구성된 경우 수중 초음파 센서(112)를 가동하며, 레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112) 중 하나만 설치되는 경우 수중 초음파 센서(112)를 장착한다).When the sensor module 110 is inserted, the water sensor 113 detects the presence or absence of groundwater, and if the groundwater is detected, only the underwater ultrasonic sensor 112 of the sensor module 110 is operated (laser sensor 111 and underwater ultrasonic wave). When the sensor 112 is integrally configured, the underwater ultrasonic sensor 112 is operated, and when only one of the laser sensor 111 and the underwater ultrasonic sensor 112 is installed, the underwater ultrasonic sensor 112 is mounted.

(S30) 탐사.(S30) exploration.

지하 공동(1)의 크기와 형상을 탐사하기 위하여 기준 위치를 설정하여야 한다. 예컨대, 착공의 위치, 로드의 길이, 경사방향 및 경사각 등을 통해 센서모듈(110)의 방위좌표에 따른 3차원 위치 정보를 알 수 있으며, 초기 셋팅된 3차원 좌표를 활용하여 기준 위치로 설정한다. 이때는 평면상에서도 센서모듈(110)의 초기 위치를 설정한다.In order to explore the size and shape of the underground cavity (1), a reference position is to be established. For example, the three-dimensional position information according to the azimuth coordinate of the sensor module 110 can be known through the position of the start, the length of the rod, the inclination direction, and the inclination angle, and is set as a reference position by using the initially set three-dimensional coordinates. . At this time, the initial position of the sensor module 110 is set on the plane.

지하 공동(1)의 탐사를 위하여 센서모듈(110)을 작동하여 지하 공동(1)의 크기와 형태를 탐지하며, 그 방법은 다음과 같다.The sensor module 110 is operated to detect the underground cavity 1 to detect the size and shape of the underground cavity 1. The method is as follows.

도 5는 도 3에서 A1의 위치에서 2차원적인 지하 공동(1)의 크기와 형태를 탐지하기 위한 평면도인 것으로, 틸팅수단(130)을 통하여 센서모듈(110)의 출사구가 지면과 평행하도록 센서모듈(110)의 각도를 조절한다.5 is a plan view for detecting the size and shape of the two-dimensional underground cavity 1 at the position A1 in FIG. 3, such that the exit of the sensor module 110 is parallel to the ground through the tilting means 130. Adjust the angle of the sensor module 110.

기준 위치에서 센서모듈(110)에서 레이저 신호나 초음파 신호를 송신하며, 이 신호는 지하 공동(1)의 벽면을 통해 센서모듈(110)의 수신부로 반사된다. 상기 컨트롤러는 센서모듈(110)에서 송신부에서 송신된 시각 혹은 위상과 수신부에서 수신된 시각 혹은 위상을 근거로 하여 현재 위치에서 센서모듈(110)로부터 지하 공동(1)의 벽면까지의 거리를 계산한다. 따라서 P1의 거리를 알 수 있다.The sensor module 110 transmits a laser signal or an ultrasonic signal at a reference position, and the signal is reflected to the receiver of the sensor module 110 through the wall surface of the underground cavity 1. The controller calculates the distance from the sensor module 110 to the wall surface of the underground cavity 1 at the current position based on the time or phase transmitted from the transmitter in the sensor module 110 and the time or phase received from the receiver. . Therefore, the distance of P1 can be known.

센서모듈(110)의 각도를 그대로 유지한 상태에서 회전수단(120)을 통하여 센서모듈(110)을 회전시킨다. 센서모듈(110)의 회전 각도는 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 것이며, 이 회전 각도를 작게 할수록 지하 공동(1)의 데이터의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있다.The sensor module 110 is rotated through the rotating means 120 while maintaining the angle of the sensor module 110 as it is. The rotation angle of the sensor module 110 is controlled by the controller, and the smaller the rotation angle, the higher the accuracy and reliability of the data of the underground cavity 1.

센서모듈(110)을 회전한 상태에서 전술한 것처럼 신호를 송수신하여 P2의 거리를 확인한다. P2는 센서모듈(110)의 회전 각도와 거리를 통해 확인할 수 있다. 만약, P1의 거리가 P2의 거리보다 짧다면 P1의 수신 시간 혹은 위상수가 P2의 값보다 짧거나 작을 것이다.In the state in which the sensor module 110 is rotated, the signal is transmitted and received to check the distance of P2. P2 can be confirmed through the rotation angle and the distance of the sensor module 110. If the distance of P1 is shorter than the distance of P2, the reception time or the number of phases of P1 will be shorter or smaller than the value of P2.

이와 같이 센서모듈(110)을 360° 회전시켜 A1의 위치에서 2차원적인 지하 공동(1)의 크기와 형태를 확인할 수 있다.As such, the sensor module 110 can be rotated 360 ° to check the size and shape of the two-dimensional underground cavity 1 at the position of A1.

이로써, 기준 위치에서 지하 공동(1)의 2차원 정보를 획득할 수 있으며, 지하 공동(1)의 3차원 정보를 획득하기 위하여 센서모듈(110)을 틸팅한다. 틸팅각도 는 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 것이며, 이 틸팅각도를 작게 할수록 지하 공동(1)의 데이터의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있다.Thus, two-dimensional information of the underground cavity 1 can be obtained at the reference position, and the sensor module 110 is tilted to obtain three-dimensional information of the underground cavity 1. The tilting angle is controlled by the controller, and the smaller the tilting angle, the higher the accuracy and reliability of the data of the underground cavity 1.

센서모듈(110)의 틸팅이 완료되면 전술한 것처럼, 신호를 송수신하여 A2 위치에서의 2차원적 정보를 검출할 수 있다. A1과 A2의 정보는 각각 별도의 공정을 통해 검출하는 것이며, 기준 위치(A1)에서 틸팅된 각도를 통하여 A1의 위치에서 A2의 위치를 확인할 수 있다. 이와 같은 방법을 통하여 센서모듈(110)을 심도별로 삽입하지 않고 기준 위치에서 틸팅만을 통하여 지하 공동의 3차원 정보를 획득할 수 있다.When the tilting of the sensor module 110 is completed, as described above, the two-dimensional information at the A2 position may be detected by transmitting and receiving a signal. The information of A1 and A2 is respectively detected through a separate process, and the position of A2 can be confirmed at the position of A1 through the tilted angle at the reference position A1. Through this method, three-dimensional information of the underground cavity can be obtained by only tilting at the reference position without inserting the sensor module 110 for each depth.

상기 컨트롤러는 지하 공동(1)의 위치별로 2차원 정보들을 디스플레이할 수도 있고, 2차원 정보들의 조합을 통하여 지하 공동(1)의 3차원적 정보를 디스플레이할 수도 있다.The controller may display two-dimensional information for each position of the underground cavity 1 or may display three-dimensional information of the underground cavity 1 through a combination of the two-dimensional information.

도 7과 도 8은 각각 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치의 사용 예를 도시한 것으로, 본 발명은 수직 시추공에만 사용되는 것으로 한정되지 않고 도 7에서 보이는 것처럼, 지상의 구조물이 있거나 지중에 시추가 불가능한 암반 등이 있는 경우 시추공을 경사지게 천공하여 사용할 수 있고, 다르게는 도 8과 같이 터널이 있는 경우 터널과 연계하여 터널에서부터 시추공을 천공하여 사용할 수도 있다.7 and 8 respectively show an example of use of the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention, the present invention is not limited to being used only in the vertical borehole, as shown in Figure 7, there is a ground structure or underground If there is a rock, etc. that can not be drilled in, the borehole may be used by obliquely drilling the hole. Alternatively, when there is a tunnel as shown in FIG. 8, the borehole may be drilled from the tunnel in conjunction with the tunnel.

도 1은 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치의 사시도.1 is a perspective view of a three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치의 외관 사시도.Figure 2 is an external perspective view of the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치의 사용 상태도.3 is a state diagram used in the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치에 적용된 센서모듈의 틸팅 상태도.Figures 4a to 4c is a tilting state of the sensor module applied to the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention, respectively.

도 5는 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법을 보이기 위한 평면 예시도.Figure 5 is a plan view for showing a three-dimensional underground mining cavity exploration method according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법을 보이기 위한 정면 예시도.6 is a front view illustrating a three-dimensional underground mining cavity exploration method according to the present invention.

도 7과 도 8은 각각 본 발명에 의한 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치의 사용 상태도로서,7 and 8 are respectively used state diagrams of the three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to the present invention,

도 7은 지상의 구조물에 의하여 시추공을 경사지게 천공하는 경우를 도시한 것이며,7 illustrates a case where the borehole is obliquely drilled by the ground structure,

도 8은 터널과 연계하여 설치하는 경우를 도시한 것이다.8 illustrates a case of installing in conjunction with a tunnel.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of Signs for Main Parts of Drawings>

110 : 센서모듈, 111 : 레이저 센서110: sensor module, 111: laser sensor

112 : 수중 초음파 센서, 120 : 회전수단112: underwater ultrasonic sensor, 120: rotating means

121 : 회전모터, 122 : 회전축121: rotation motor, 122: rotation axis

130 : 틸팅수단, 131 : 틸팅모터130: tilting means, 131: tilting motor

Claims (8)

지하 공동의 벽면에 신호를 송신하여 수신된 시간 혹은 위상수를 근거로 하여 상기 지하 공동의 거리를 측정하는 센서모듈(110)과; A sensor module 110 for transmitting a signal to the wall of the underground cavity and measuring the distance of the underground cavity based on the received time or number of phases; 상기 센서모듈을 회전시키는 회전수단(120)과; Rotating means 120 for rotating the sensor module; 상기 센서모듈을 상하로 각도 조절하는 틸팅수단(130)과; 그리고,Tilting means 130 for adjusting the angle of the sensor module up and down; And, 상기 센서모듈과 회전수단 및 틸팅수단을 제어하며 상기 센서모듈에 의해 검출된 값을 근거로 하여 상기 지하 공동의 3차원 정보를 구축하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.And a controller configured to control the sensor module, the rotating means, and the tilting means, and to establish three-dimensional information of the underground cavity based on the value detected by the sensor module. 청구항 1에 있어서, 상기 틸팅수단은, 상기 회전수단에 탈부착되는 틸팅모터(131), 상기 틸팅모터에 동력전달부재를 매개로 하여 연결되며 상기 센서모듈이 탈부착되는 틸팅브래킷(132)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.The tilting motor of claim 1, wherein the tilting means includes a tilting motor 131 detachably attached to the rotating means, a tilting bracket 132 connected to the tilting motor through a power transmission member, and the sensor module detachable. Three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus, characterized in that. 청구항 2에 있어서, 상기 센서모듈은 지하수의 유무에 따라 선택적으로 작동하는 레이저 센서(111)와 수중 초음파 센서(112)로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.The three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to claim 2, wherein the sensor module comprises a laser sensor 111 and an underwater ultrasonic sensor 112 that selectively operate according to the presence or absence of ground water. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 센서와 수중 초음파 센서는 지하수의 유무 에 따라 상기 틸팅브래킷에 교체 가능하게 장착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.The three-dimensional underground mining cavity exploration apparatus according to claim 3, wherein the laser sensor and the underwater ultrasonic sensor are rotatably mounted to the tilting bracket according to the presence or absence of groundwater. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 레이저 센서와 수중 초음파 센서의 단부에 장착되어 상기 지하 공동 내에 지하수가 존재하는 가를 감지하는 수센서가 포함된 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.The 3D underground mining cavity exploration apparatus according to claim 3 or 4, further comprising a water sensor mounted at an end of the laser sensor and the underwater ultrasonic sensor to detect whether groundwater exists in the underground cavity. 청구항 5에 있어서, 상기 회전수단은, 회전모터(121), 상기 틸팅수단의 틸팅모터에 연결되며 상기 회전모터의 회전력을 통해 상기 틸팅모터를 회전시키는 회전축(122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 장치.The method of claim 5, wherein the rotating means, the rotating motor 121, is connected to the tilting motor of the tilting means and comprises a rotating shaft 122 for rotating the tilting motor through the rotational force of the rotating motor 3 2D underground mining cavity exploration device. 지중을 천공하여 지하 공동과 연통하는 시추공을 형성하는 제1단계와;Drilling a ground to form boreholes communicating with underground cavities; 상기 제1단계에 의해 형성된 시추공을 통하여 센서모듈을 상기 지하 공동에 삽입하는 제2단계와;A second step of inserting the sensor module into the underground cavity through the borehole formed by the first step; 상기 센서모듈을 상기 지하 공동의 내부에 셋팅하고, 상기 센서모듈을 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 평면상에서 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제3단계와;The sensor module is set inside the underground cavity, and the sensor module is rotated 360 ° to transmit a signal based on the received signal reflected on the wall surface of the underground cavity from the position of the sensor module on the plane. Detecting a distance of the third step; 상기 센서모듈을 상하로 틸팅한 후 틸팅 위치에서 360° 회전시키면서 신호를 송신하여 상기 지하 공동의 벽면에 반사된 수신 신호를 근거로 하여 입체적으로 상기 센서모듈의 위치에서부터 상기 지하 공동의 거리를 검출하는 제4단계와; 그리고,After tilting the sensor module up and down, the signal is transmitted while rotating 360 ° at the tilting position to detect the distance of the underground cavity from the position of the sensor module in three dimensions based on the received signal reflected on the wall of the underground cavity. A fourth step; And, 상기 제3단계와 제4단계를 통해 검출된 데이터를 근거로 하여 지하 공동을 3차원화하는 제5단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법.And a fifth step of three-dimensionalizing the underground cavity based on the data detected through the third and fourth steps. 청구항 7에 있어서, 상기 제2단계에서는 상기 지하 공동 내부에 지하수가 존재하는 가를 감지하여 지하수의 유무에 따라 상기 센서모듈을 레이저 센서 또는 수중 초음파 센서 중 선택하여 셋팅하는 것을 특징으로 하는 3차원 지하 채굴공동 탐사 방법.The method of claim 7, wherein in the second step, 3D underground mining is performed by detecting whether groundwater exists in the underground cavity and selecting and setting the sensor module according to the presence or absence of groundwater. Joint exploration method.
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