WO1986004672A1 - Method and device for controlling in situ movement processes in solid media - Google Patents

Method and device for controlling in situ movement processes in solid media Download PDF

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WO1986004672A1
WO1986004672A1 PCT/HU1986/000008 HU8600008W WO8604672A1 WO 1986004672 A1 WO1986004672 A1 WO 1986004672A1 HU 8600008 W HU8600008 W HU 8600008W WO 8604672 A1 WO8604672 A1 WO 8604672A1
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WO
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sensors
medium
movement
signal
signal transmitters
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PCT/HU1986/000008
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German (de)
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Inventor
István LACZKÓ
Ottó LUKONITS
Csaba Taska
István Tóth
Original Assignee
Tatabányai Szénbányák
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
    • E21F17/185—Rock-pressure control devices with or without alarm devices; Alarm devices in case of roof subsidence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements

Definitions

  • the invention relates to a method for examining movement processes taking place in solid media, in particular for examining in the vicinity of.
  • the invention further relates to a device for the investigation (perception, control) of movement processes taking place in solid media in situ.
  • the constantly increasing energy demand makes it increasingly necessary to develop energy sources and raw material sources in mining, the geological conditions of which differ more or less from the usual ones.
  • quarry construction is carried out on a broad front, in which the hanging rock immediately above the mineral to be mined is brought to a spontaneous or provoked demolition.
  • measuring sites defined according to a specific network are provided with measuring devices - for example with state signal transmitters designed for the risk of an expected gas outbreak or with devices serving for measuring and / or signaling states related to mechanical strength. With these measuring devices, one or more state characteristics of the geological system are measured. Through repeated or continuous measurements, the tendency to change the
  • the mining activity is then modified if necessary by means of the forecast based on this.
  • the method generally includes observing the conditions of a geological system from certain points of view or influencing the changes in state on this basis. She gives ; However, no concrete solution for the in situ investigation of the partial movement processes taking place inside the rock.
  • the aim of the invention was to eliminate the danger and, on the other hand, the uncertainty of the possible conventional investigation and to create a method or a device with which information can be obtained in situ about the movement processes taking place inside the solid rock. This information and also its chronological course enable the inner Track movement changes safely and objectively or take the necessary measures based on the observations.
  • the movement processes taking place in the interior of the rock can be perceived, observed and registered by means of electrical sensors arranged appropriately in the solid medium.
  • signals can be formed which discontinuously or continuously signal information about the movement processes, their location, size and, if necessary, their acceleration with the desired accuracy. These can then be registered, evaluated and processed under suitable and secure conditions.
  • the invention accordingly relates to a method for examining movement processes occurring in solid media in situ, in which 'electrical sensors and / or — if desired outside the medium — signal transmitters are attached and fastened in the solid medium.
  • signals corresponding to the location and / or the extent and / or the acceleration of the movement process are formed, these signals are transmitted via lines and / or wirelessly and then received, registered and / or processed.
  • signals corresponding to the respective value of the - possibly resulting - impedance of the sensors are formed and the signals are modulated with them.
  • the signals are formed in the frequency and / or time division multiplex system and / or with different modulation.
  • the invention further relates to a device for the investigation of movement processes taking place in solid media in situ, which supply electrical energy having. It is characteristic of the device that it has sensors arranged and fixed at the examination point (s) of the medium, signal transmitters assembled or connected to the sensors, a signal receiver connected to the signal transmitters via lines or wirelessly, and, if desired, a registration and / or data processing unit.
  • the sensors are preferably arranged in bores which are formed in the solid medium. It is further preferred if the sensors are also designed as acceleration sensors.
  • the sensors are arranged in the form of a spatial so-called resistance network in which elements of the same impedance are connected in parallel.
  • the sensors are designed as resistors deforming due to the movement of the medium or as a continuously divided capacitance which becomes shorter as a result of the movement of the medium.
  • a further advantageous embodiment of the device contains electromagnetic signal transmitters and signal receivers, which are preferably designed as radio transmitters and receivers.
  • Auoh is regarding the spatial sequence of the rock movements. it is advantageous to use several signal generators at the same time. In this case, the modulation of the signal transmitters is different and they are designed in the frequency and / or time division multiplex system.
  • Fig. 1 shows an application of the invention in a deep mine where the observation of rock movements from one in the area of the mine located from or over the day takes place by means of an impedance network, which is arranged in a borehole, while in Fig.
  • a bore 2 is provided in the area of the solid medium 1 to be examined, in which a impedance network 8 is attached, which is connected to the signal generator 5 via a line.
  • the sensors 4 of the impedance network 8 are arranged at a corresponding distance from each other, parallel-connected elements of the same impedance.
  • the signal transmitter 5 is expediently a radio transmitter which has its own current source and whose emitted signal modulation is controlled by the value of the resulting impedance of the impedance network 8.
  • the signal generator 5 is connected via lines and / or wirelessly to the signal receiver 6 set up at a securely accessible location - possibly even for days -, expediently a radio receiver and also to the registration unit 7, which can be completed by a data processing unit not shown in the drawing .
  • the part of the impedance network 8 concerned is torn off at the subsection 3 where the movement takes place. Because of the torn-off impedance elements, the resulting impedance perceived by the signal generator 5 changes and, accordingly, the modulation of the signal emitted. Since the point at which the bore 2, in which the examination points 3 and the impedance network 8 are located, is known, a change can be made from the signal and from its value be clear about the happening of the movement as well as the location of the rock area concerned. If the sensors 4 are also designed as acceleration sensors, the information mentioned is supplemented by data about the acceleration of the movement process.
  • the bore 2 is designed to lead upwards from the excavation in order to examine a corresponding section of the hanging rock.
  • the signal transmitters 5 assembled with the sensors 4 are arranged and fastened in the bore 2 at the examination sites 3.
  • the signal transmitters 5 are expediently radio transmitters.
  • the signal transmitters 5 are in wireless connection with a corresponding antenna 10.
  • the antenna 10 is expediently arranged in a further bore drilled from the bore 2 at a distance of a few meters. At its lower end, the antenna 10 is connected to a metallic conductor 11 laid on the sole, via which the signals (if necessary also by wireless) are routed to the signal receiver 6. With an appropriate arrangement, the antenna can also be set up outside a borehole.
  • the signal transmitters 5 are radio transmitter devices which emit signals of different frequencies and change the parameters of the emitted signal as a function of the rock movements.
  • the signal transmitters 5 have independent current sources.
  • the main advantages of the invention can be summarized as follows. a) A device can be placed in the solid rock, at the point to be observed, depending on the respective movement processes taking place inside the rock, its location and its extent - if necessary also from their acceleration - delivers objective signals in situ. These signals can be observed, registered and processed at a suitable location, in the desired frequency and under safe conditions. b) When used in the mine, the spatial and temporal course of the burglary and marking can be determined. Based on this, the later changes to be expected can be forecast.

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Abstract

In a method enabling to control in situ movement processes in solid media, there are electric sensors and signal emitters mounted and fixed in the medium to be controlled, the signal emitters being mounted, if desired, outside said medium. The method is characterized in that signals corresponding to the localization and/or the importance and/or the acceleration of the movement process are generated and that said signals are transmitted via lines and/or are radio transmitted, and received, recorded and/or processed. A device for implementing such process is comprised of an electric power supply, sensors (4) mounted and fixed at the control locations (3) of the medium (1), signal emitters (5) associated to the sensors (4) or being part thereof, signal receivers (6) connected to the signal emitters (5) via lines or radio, as well as a memory unit (7) and/or a data processing unit, if desired. The invention finds a particular utilization in the mining industry.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR UNTERSUCHUNG VON IN FESTEN MEDIEN ABLAUFENDEN BEWEGUNGSPROZESSSN IN SITUMETHOD AND DEVICE FOR THE EXAMINATION OF MOVEMENT PROCESSES PROCESSING IN SOLID MEDIA IN SITU
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsproz essen, insbesondere zur Untersuchung von in der Umgebung von.The invention relates to a method for examining movement processes taking place in solid media, in particular for examining in the vicinity of.
Bergbauobjekten und -arbeiten ablaufenden Gesteinsbewegungen beziehungsweise von im Material oder der Umgebung von größeren Bauobjekten (Dämmen, Böschungen) vor sich gehenden Bewegungsvorgaäagen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Untersuchung (Wahrnehmung, Kontrolle) von in festen Medien ablaufenden Bewegungsprozessen in situ. Der ständig steigende Energiebedarf macht es immer häufiger erforderlich, Energieträger und Rohstoffquellen bergbaulich zu erschließen, deren bergwerksgeologischen Verhältnisse mehr oder weniger von den übliαhen abweichen. Zum Teil aus dem gleichen Grund sowie wegen technologischökonomischer Forderungen wird Bruchbau in breiter Front vorgenommen, bei dem das unmittelbar über dem abzubauenden Mineral befindliche hangende Gestein spontan oder provoziert zum Abbruch gebracht wird. Im Hangenden entsteht dadurch, abhängend von den mechanischen Eigenschaften des Gesteins, entweder eine durch in Richtung nach oben immer geringer werdende Auflockerung charakterisierbare Zone, oder es bleibt eine Höhlung von vorher nicht bestimmbarer Größe zurück, die sich auch mit der Zeit verändert. Für die Bergbauarbeiten und deren Sicherheit ist es unbedingt erforderlich, das Entstehen, den Ort und die Größe dieser Zonen beziehungsweise Höhlungen zu kennen.Mining objects and stone movements, or movements in the material or the surroundings of larger building objects (dams, embankments). The invention further relates to a device for the investigation (perception, control) of movement processes taking place in solid media in situ. The constantly increasing energy demand makes it increasingly necessary to develop energy sources and raw material sources in mining, the geological conditions of which differ more or less from the usual ones. Partly for the same reason and due to technological and economic requirements, quarry construction is carried out on a broad front, in which the hanging rock immediately above the mineral to be mined is brought to a spontaneous or provoked demolition. In the hanging area, depending on the mechanical properties of the rock, this creates either a zone that can be characterized by a loosening that is becoming less and less upwards, or a cavity of a size that cannot be determined beforehand, which also changes over time. For mining work and its safety, it is imperative to know the origin, the location and the size of these zones or cavities.
Den tatsächlichen Wert der von den Montanbehferden auf der ganzen Welt vorgeschriebenen minimalen Bruchhöhe kann man jedoch gegenwärtig korrekt nicht messen. Auch die bloße Beobachtung dieses Wertes kann nur hinter Sicherungskonstruktionen, häufig nur in Gefahrensituationen durch visuelle Schätzungen, fallweise durch Bohrungen vorgenommen werden. Der das durch sog. "sprödes Hangende" verursachte Sergwerksbeben unmittelbar auslösende Grund ist - der gegenwärtigen wissenschaftlichen und praktischen Auffassung zufolge - die hinter dem Abbau nicht zusammengebrochene und sich auf die Umgebung des Abbaus aufstützende Gesteinsmasse. Die Entstehung und das Ausmaß der Bergwerksbeben hangen hauptsächlich von der auf diese Weise entstehenden schädlichen zusätzlichen Spannung ab. In Kenntnis des hinter dem Abbau nicht zusammengebrochenen Gesteinskörpers und seiner Größe könnte die Gefahr des Bergwerksbebens durch entsprechende Maßnahmen verringert werden.However, the actual value of the minimum breaking height prescribed by mining authorities around the world cannot be measured correctly at the moment. Even the mere observation of this value can only be carried out behind safety constructions, often only in dangerous situations through visual estimates, occasionally through drilling. The immediate cause of the sergwerk quake caused by the so-called "brittle hanging" is - according to the current scientific and practical view - the rock mass that did not collapse behind the mining and is based on the surroundings of the mining. The origin and the extent of the mine quakes mainly depend on the harmful additional tension that arises in this way. Knowing the rock body that did not collapse after mining and its size, the risk of the mine quake could be reduced by taking appropriate measures.
Aus Gründen des Wasserschutzes oder sonstigen Sicherheitsgründen ist häufig nicht nur die Kenntnis d.er in der sich unmittelbar über dem Abbau befindenden Gesteinsschicht eingetretenen Veränderungen erforderlich, sondern es müssen auch die in der entfernteren Umgebung des Abbaus oder anderer Bergwerksraäume ablaufenden Gesteinsbewegungen untersucht werden. Die in situ erfolgende Untersuchung der zurückbleibenden Abbauhöhlungen und der Umgebung anderer Bergbauobjekte ist für jede an festen Mineralien arbeitende Bergbautätigkeit - gleich, ob über oder unter Tage - nützlich und notwendig. Bewegungsprozesse ähnlichen Charakters können auch bei in oder aus festen Medien gestalteten größeren Bauobjekten auftreten. So können zum Beispiel im Inneren einer Talsperre oder anderer, aus natürlichem und/oder künstlichem üaterial angelegter Objekte, sogar in deren Umgebung Verhältnisse entstehen, durch welche die inneren Spannungen im Material des Objektes unberechenbar ansteigen und zu Gefahrensituationen führen können.For reasons of water protection or other safety reasons, it is often not only necessary to know the changes that have occurred in the rock layer immediately above the quarry, but also the rock movements taking place in the more distant surroundings of the mine or other mine rooms must be examined. The in situ investigation of the remaining excavation cavities and the surroundings of other mining objects is useful and necessary for any mining activity working on solid minerals, whether above or underground. Movement processes of a similar character can also occur with larger construction objects designed in or from solid media. For example, inside a dam or other objects made of natural and / or artificial material, even in their surroundings, conditions can arise through which the internal tensions in the material of the object increase unpredictably and can lead to dangerous situations.
Gemäß der allgemein üblichen Praxis kann nur aus der Oberfläche der Bergwerksräume, Höhlungen oder Objekte, aus dem Studium der dort, an der Oberfläche ablaufenden Phänomene auf die inneren Bewegungsabläufe geschlossen werden. Diese Methoie ist jedoch unsicher. Die inneren Bewegungen festen Gesteins sind räumlich und zeitlich komplizierte Prozesse, deren an der Oberfläche wahrnehmbare Folgen nicht unbedingt mit den im Inneren des Gesteins eingetretenen Veränderungen auch kausal richtig identifiziert werden können. Aus der ungarischen Patentschrift Nr. 182 124 ist ein Verfahren zur gewünschten Beeinflussung der durch Bergbautätigkeit eintretenden oder möglicherweise eintretenden Zustandsänderungen geologischer Systeme bekannt. Gemäß diesem Verfahren werden nach einem bestimmten Netz festgelegte Meßorte mit Meßgeräten - zum Beispiel mit für die Gefahr eines zu erwartenden Gasausbruches ausgelegten Zustandssignalgebern oder mit zur Messung und/oder Signalisierung von mit der mechanischen Festigkeit zusammenhängenden Zuständen dienenden Geräten - versehen. Mit diesen Meßgeräten werden ein oder mehrere Zustandsoharakteristika des geologischen Systems gemessen. Durch wiederholte oder kontinuierliohe Messungen wird die Tendenz der Änderung derAccording to the generally accepted practice, it is only possible to infer the internal movement sequences from the surface of the mining rooms, cavities or objects, from the study of the phenomena that take place there. However, this method is uncertain. The internal movements of solid rock are complex processes in terms of space and time, the consequences of which can be perceived on the surface cannot necessarily be correctly identified with the changes that have occurred inside the rock. From Hungarian patent specification No. 182 124, a method is known for influencing the changes in the state of geological systems that may or may be occurring due to mining activity. According to this method, measuring sites defined according to a specific network are provided with measuring devices - for example with state signal transmitters designed for the risk of an expected gas outbreak or with devices serving for measuring and / or signaling states related to mechanical strength. With these measuring devices, one or more state characteristics of the geological system are measured. Through repeated or continuous measurements, the tendency to change the
Zustandscharakteristika bestimmt. Mittels der darauf gegründeten Prognostik wird dann die Montantätigkeit notwendigenfalls modifiziert.State characteristics determined. The mining activity is then modified if necessary by means of the forecast based on this.
Die Methode enthält allgemein die Beobachtung der Bedingungen eines geologischen Systems nach bestimmten Gesichtspunkten beziehungsweise auf dieser Grundlage die Beeinflussung der Zustandsänderungen. Sie gibt ; edoch keine konkrete Lösung für die in situ vornehmbare Untersuchung der im Inneren des Gesteins ablaufenden partiellen Bewegungsprozesse.The method generally includes observing the conditions of a geological system from certain points of view or influencing the changes in state on this basis. She gives ; However, no concrete solution for the in situ investigation of the partial movement processes taking place inside the rock.
Ziel der Erfindung war es, die Gefährlicakeit und zum anderen die Unsicherheit der möglichen herkömznlichen Untersuchung zu beseitigen und ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zu erstellen, mit denen in situ Informationen über die im Inneren des festen Gesteins ablaufenden Bewegungsprozesse gewonnen werden können. Diese Informationen und auch ihr zeitlicher Verlauf ermöglichen es , die inneren Bewegungsänderungen sicher und objektiver zu verfolgen beziehungsweise auf Grund der Beobachtungen die erforderlichen Maßnahmen zu treffen.The aim of the invention was to eliminate the danger and, on the other hand, the uncertainty of the possible conventional investigation and to create a method or a device with which information can be obtained in situ about the movement processes taking place inside the solid rock. This information and also its chronological course enable the inner Track movement changes safely and objectively or take the necessary measures based on the observations.
Es wurde erkennt, daß mittels in dem festen Medium entsprechend, angeordneter elektrischer Fühler die im Inneren des Gesteins ablaufenden Bewegungsprozesse wahrgenommen, beobachtet und registriert werden können. Mit Signalgebern, die mit den Fühlern zusammengebaut oder verbunden sind, können Signale gebildet werden, die über die Bewegungsprozesse, deren Ort, Größe und .gegebenenfalls auch deren Beschleunigung mit der gewünschten Genauigkeit, diskontinuierlich oder kontinuierlich Informationen signalisieren. Diese können dann unter geeigneten und sicheren Bedingungen registriert, ausgewertet und verarbeitet werden. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsvorg.angen in situ, bei dem 'in dem festen Medium elektrische Fühler und/oder - gewünschtenfalls außerhalb des Mediums - Signalgeber angebracht und befestigt werden. Für das Verfahren ist kennzeichnend, daß dem Ort und/oder dem Maß und/oder der Beschleunigung des Bewegungsprozesses entsprechende Signale gebildet, diese Signale über Leitungen und/oder auf drahtlosem Wege übermittelt und dann empfangen, registriert und/oder aufgearbeitet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden dem jeweiligen Wert des - gegebenenfalls resultierenden - Scheinwiderstandes der Fühler entsprechende Signale gebildet und mit diesen die Signalgebung moduliert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Signale im Frequenz- und/oder Zeitrultiplexsystem und/oder mit unterschiedlicher Modulation gebildet.It was recognized that the movement processes taking place in the interior of the rock can be perceived, observed and registered by means of electrical sensors arranged appropriately in the solid medium. With signal transmitters, which are assembled or connected to the sensors, signals can be formed which discontinuously or continuously signal information about the movement processes, their location, size and, if necessary, their acceleration with the desired accuracy. These can then be registered, evaluated and processed under suitable and secure conditions. The invention accordingly relates to a method for examining movement processes occurring in solid media in situ, in which 'electrical sensors and / or — if desired outside the medium — signal transmitters are attached and fastened in the solid medium. It is characteristic of the method that signals corresponding to the location and / or the extent and / or the acceleration of the movement process are formed, these signals are transmitted via lines and / or wirelessly and then received, registered and / or processed. According to a preferred embodiment of the method, signals corresponding to the respective value of the - possibly resulting - impedance of the sensors are formed and the signals are modulated with them. According to a further preferred embodiment of the method, the signals are formed in the frequency and / or time division multiplex system and / or with different modulation.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtungzur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsprozessen in situ, die eine Versorgung mit Elektroenergie aufweist. Für die Vorrichtung ist kennzeichnend, daß sie an der (den) Uhtersuchungsstelle(en) des Mediums angeordnete und fixierte Fühler, mit den Fühlern zusammengebaute oder verbundene Signalgeber, ferner einen mit den Signalgebern über Leitungen oder drahtlos in Verbindung stehenden Signalempfänger sowie gewünschtenfalls eine Registrier- und/oder Datenverarbeitungseinheit hat.The invention further relates to a device for the investigation of movement processes taking place in solid media in situ, which supply electrical energy having. It is characteristic of the device that it has sensors arranged and fixed at the examination point (s) of the medium, signal transmitters assembled or connected to the sensors, a signal receiver connected to the signal transmitters via lines or wirelessly, and, if desired, a registration and / or data processing unit.
Bevorzugt sind die Fühler in Bohrungen angeordnet, die in dem festen Medium, ausgebildet sind. Ferner ist es bevorzugt, wenn die Fühler auch als Besohleunigungsfühler ausgebildet sind.The sensors are preferably arranged in bores which are formed in the solid medium. It is further preferred if the sensors are also designed as acceleration sensors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Fühler in Form eines räumlichen Soheinwiderstandsnetzes angeordnet, in dem Glieder gleichen ScheinwiderStandes parallelgeschaltet sind.According to a further preferred embodiment, the sensors are arranged in the form of a spatial so-called resistance network in which elements of the same impedance are connected in parallel.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Fühler als sich durch die Bewegung des Mediums deformierende Widerstände oder als infolge der Bewegung des Mediums kürzer werdende, stetig geteilte Kapazität ausgebildet.In another preferred embodiment, the sensors are designed as resistors deforming due to the movement of the medium or as a continuously divided capacitance which becomes shorter as a result of the movement of the medium.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung enth.ält elektromagnetische Signalgeber und Signalempfänger, die vorzugsweise als Radiosender und -empfänger ausgestaltet sind. Auoh hinsichtlich des räumlichen Ablaufes der Gesteinsbewegungen ist. es vorteilhaft, mehrere Signalgeber gleichzeitig zu benutzen. In diesem Fall ist die Modulation der Signalgeber unterschiedlich, und sie sind im Frequenx- und/oder Zeitmultiplexsystem ausgebildet. Die Erfindung wird an Hand einer als Beispiel gewählten Ausführungsform mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung in einem Tiefbergwerk, wo die Beobachtung der Gesteinsbewegungen von einer in der Umgebung des Abbaus befindlichen Bergwerksräumlichkeit aus oder über Tage mittels eines Scheinwiderstandsnetzes erfolgt, das in einem Bohrloch angeordnet ist, während in Fig. 2 eins andere Realisierung im Bergwerk zeigt, bei der Signalgeber in Bohrlöchern angeordnet und befestigt sind, die von der Abbauhöhlung aus in das Hangende gebohrt wurden. Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist in dem zu untersuchenden Bereich des festen Mediums 1 eine Bohrung 2 vorgesehen, in der ein Scheinwiderstandsnets 8 befestigt ist, das über eine Leitung mit dem Signalgeber 5 verbunden ist. Die Fühler 4 des Scheinwiderstandsnetzes 8 sind in entsprechender Entfernung voneinander angeordnete, parallelgesohaltete Glieder gleichen Scheinwiderstandes. Der Signalgeber 5 ist zweckmäßig ein über eine eigene Stromquelle verfagender Radiosender, dessen ausgestrahlte Signalmodulation von dem Wert des resultierenden Scheinwiderstandes des Scheinwiderstandsnetzes 8 gesteuert wird. Der Signalgeber 5 ist über Leitungen und/oder drahtlos mit dem an einem sicher zugänglichen Ort - gegebenenfalls sogar über Tage - aufgestellten Signalempfanger 6, zweckmäßig einem Radioempfänger und ferner mit der Registriereinheit 7 verbunden, die durch eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Datenverarbeitungseinheit komplettiert werden kann.A further advantageous embodiment of the device contains electromagnetic signal transmitters and signal receivers, which are preferably designed as radio transmitters and receivers. Auoh is regarding the spatial sequence of the rock movements. it is advantageous to use several signal generators at the same time. In this case, the modulation of the signal transmitters is different and they are designed in the frequency and / or time division multiplex system. The invention is explained in more detail using an embodiment chosen as an example with the aid of the drawings. In the drawings, Fig. 1 shows an application of the invention in a deep mine where the observation of rock movements from one in the area of the mine located from or over the day takes place by means of an impedance network, which is arranged in a borehole, while in Fig. 2 one shows another implementation in the mine, in which signal transmitters are arranged and fastened in boreholes that go from the mine cavity into the slope were drilled. In the solution according to FIG. 1, a bore 2 is provided in the area of the solid medium 1 to be examined, in which a impedance network 8 is attached, which is connected to the signal generator 5 via a line. The sensors 4 of the impedance network 8 are arranged at a corresponding distance from each other, parallel-connected elements of the same impedance. The signal transmitter 5 is expediently a radio transmitter which has its own current source and whose emitted signal modulation is controlled by the value of the resulting impedance of the impedance network 8. The signal generator 5 is connected via lines and / or wirelessly to the signal receiver 6 set up at a securely accessible location - possibly even for days -, expediently a radio receiver and also to the registration unit 7, which can be completed by a data processing unit not shown in the drawing .
Wenn nun im Medium 1 ein Bewegungsvorgang einsetzt, so wird dadurch der betroffene Teil des Scheinwiderstandsnetzes 8 an der Untersuohungdstelle 3, wo die Bewegung erfolgt, abgerissen. Wegen der abgerissenen Scheinwiderstandsglieder verändert sich der von dem Signalgeber 5 wahrgenommene resultierende Scheinwiderstand und dementsprechend auch die Modulation des abgegebenen Signals. Da die Stelle, an der sich die Bohrung 2, darin die Untersuchungsstellen 3 und das Scheinwiderstandsnetz 8 befinden, bekannt ist, kann aus der Veränderung des Signals und aus seinem Wert ein deutig auf das Geschehnis der Bewegung sowie auf die Lage des betroffenen Gesteinsbereiches geschlossen werden. Wenn die Fühler 4 auch als Beschleunigungsfühler ausgebildet sind, so werden die genannten Informationen noch durch Daten über die Beschleunigung des Bewegungsprozesses ergänzt.If a movement process now begins in the medium 1, the part of the impedance network 8 concerned is torn off at the subsection 3 where the movement takes place. Because of the torn-off impedance elements, the resulting impedance perceived by the signal generator 5 changes and, accordingly, the modulation of the signal emitted. Since the point at which the bore 2, in which the examination points 3 and the impedance network 8 are located, is known, a change can be made from the signal and from its value be clear about the happening of the movement as well as the location of the rock area concerned. If the sensors 4 are also designed as acceleration sensors, the information mentioned is supplemented by data about the acceleration of the movement process.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Bohrung 2 zur Untersuchung eines entsprechenden Abschnittes des hangenden Gesteins vom Abbau aus aufwärts führend ausgebildet. In der Bohrung 2 sind an den Untersuchungsorten 3 die mit den Fühlern 4 zusammengebauten Signalgeber 5 angeordnet und befestigt. Die Signalgeber 5 sind zweckmäßig Radiosender. Die Signalgeber 5 stehen mit einer entsprechenden Antenne 10 in drahtloser Verbindung. Die Antenne 10 ist - in Hinblick auf die die elektromagnetischen Wallen dämpfende Wirkung der Gesteinsmassan - zweckmäßig in einer von der Bohrung 2 in einigen Meter Entfernung gebohrten weiteren Bohrung angeordnet. An ihrem unteren Ende ist die Antenne 10 mit einem auf der Sohle verlegten metallischen Leiter 11 verbunden, über den die Signale (notwendigenfalls auch auf drahtlosem Wege) zu dem Signalempfanger 6 geleitet werden. Bei entsprechender Anordnung kann die Antenne auch außerhalb eines Bohrloches aufgestellt werden. Die Signalgeber 5 sind Radiosendervorrichtungen, die Signale unterschiedlicher Frequenz ausstrahlen und die Parameter des ausgestrahlten Signals in Abhängigkeit von den Gesteinsbewegungen verändern. Die Signalgeber 5 verfügen über selbständige Stromquellen. Die Hauptvorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden. a) In das feste Gestein, an die zu beobachtende Stelle kann eine Vorrichtung plaziert werden, die von den im Inneren des Gesteins ablaufenden jeweiligen Bewegungsvorgängen, ihrem Ort und ihrer Ausdehnung - notwendigenfalls auch von ihrer Beschleunigung - in situ objektive Signale liefert. Diese Signale können an einem geeigneten Ort, in gewünschter Häufigkeit und unter sicheren Bedinggungen beobachtet, registriert und verarbeitet werden. b) Bei Anwendung im Bergwerk können räumlicher und zeitlicher Verlauf des Einbruches und Anreißens bestimmt werden. Auf Grund dessen können die späteren, zu erwartenden Änderungen prognostiziert werden. o) Im Bergbau ist manchmal die Ausdehnung des hinter dem Abbau nicht zusammengebrochenen Gesteins von besonderer Bedeutung. In Kenntnis dieser Ausdehnung kann auf die Gefahr von Bergwerksbeben geschlossen werden. d) Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind einfach und passen sich den Verhältnissen im Bergwerk gut an. Die Erfindung ist der jeweiligen Aufgabe entsprechend, mit wenig Aufwand und schnell realisierbar. Durch ihre Anwendung kann über Tage und unter Tage die Sicherheit erhöht werden. e) Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die inneren Bewegungsverhältnisse von aus großen Materialmassen bestehenden, ausgedehnten Bauobjekten beziehungsweise ihrer Umgebung sicher in situ zu untersuchen, ohne daß die Untersuchung den strukturellen Aufbau des untersuchten Objektes beeinflußt. Dadurch wird die Sicherheit der große materielle Werte repräsentierenden Objekte in hohem Maße erhöht. In the embodiment shown in FIG. 2, the bore 2 is designed to lead upwards from the excavation in order to examine a corresponding section of the hanging rock. The signal transmitters 5 assembled with the sensors 4 are arranged and fastened in the bore 2 at the examination sites 3. The signal transmitters 5 are expediently radio transmitters. The signal transmitters 5 are in wireless connection with a corresponding antenna 10. In view of the electromagnetic mass damping effect of the rock mass, the antenna 10 is expediently arranged in a further bore drilled from the bore 2 at a distance of a few meters. At its lower end, the antenna 10 is connected to a metallic conductor 11 laid on the sole, via which the signals (if necessary also by wireless) are routed to the signal receiver 6. With an appropriate arrangement, the antenna can also be set up outside a borehole. The signal transmitters 5 are radio transmitter devices which emit signals of different frequencies and change the parameters of the emitted signal as a function of the rock movements. The signal transmitters 5 have independent current sources. The main advantages of the invention can be summarized as follows. a) A device can be placed in the solid rock, at the point to be observed, depending on the respective movement processes taking place inside the rock, its location and its extent - if necessary also from their acceleration - delivers objective signals in situ. These signals can be observed, registered and processed at a suitable location, in the desired frequency and under safe conditions. b) When used in the mine, the spatial and temporal course of the burglary and marking can be determined. Based on this, the later changes to be expected can be forecast. o) In mining, the expansion of the rock that has not collapsed after mining is of particular importance. Knowing this expansion, the danger of mine quakes can be concluded. d) The inventive method and the inventive device are simple and adapt well to the conditions in the mine. The invention is in accordance with the respective task, can be implemented quickly and with little effort. Their use can increase safety both underground and underground. e) With the help of the invention, it is possible to safely examine the internal movement conditions of extensive building objects consisting of large material masses or their surroundings in situ, without the investigation influencing the structural structure of the examined object. This greatly increases the security of the objects representing large material values.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsvorgangen in situ, bei dem in dem Medium elektrische Fühler und/oder - gewünschtenfalls außerhalb des Mediums - Signalgeber angebracht und befestigt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Ort und/oder dem Maß und/oder der Beschleunigung des Bewegungsprozesses entsprechende Signale gebildet, diese Signale über Leitungen und/oder auf drahtlosem Wege übermittelt und dann empfangen, registriert und/oder aufgearbeitet werden.1. Method for examining movement processes occurring in solid media in situ, in which electrical sensors and/or - if desired outside of the medium - signal transmitters are attached and fastened in the medium, thereby indicating that the location and/or the dimension and/or Signals corresponding to the acceleration of the movement process are formed, these signals are transmitted via lines and/or wirelessly and then received, registered and/or processed.
2. Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , daß dem jeweiligen Wert des - gegebenenfalls resultierenden - Scheinwiderstandes der Fühler entsprechende Signale gebildet werden und mit diesen die Signalgebung moduliert wird.2. Method according to claim 1, characterized in that signals corresponding to the respective value of the - if necessary resulting - apparent resistance of the sensors are formed and the signaling is modulated with these.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Signale im Frequenzund/oder Zeitmultiplexsystem und/oder mit unterschiedlieher Modulation gebildet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the signals are formed in a frequency and/or time division multiplex system and/or with different modulation.
4. Vorrichtung zur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsvorgangen in situ, welche Vorrichtung eine Versorgung mit Elektroenergie aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie an der (den) Untersuchungsateile(n) (3) des Mediurs (1) angeordnete und fixierte Fühler (4), mit den Fühlern (4) zusammengebaute oder verbundene Signalgeber (5), ferner einen mit den Signalgebern (5) über Leitungen oder drahtlos in Verbindung stehenden Signalempfanger (6) sowie gewünschtenfalls eine Registrier- und/oder Datenverarbeitungseinheit (7) aufweist.4. Device for examining movement processes taking place in solid media in situ, which device has a supply of electrical energy, characterized in that it has sensors (4) arranged and fixed on the examination part(s) (3) of the medium (1). ), signal transmitters (5) assembled or connected to the sensors (4), furthermore a signal receiver (6) connected to the signal transmitters (5) via lines or wirelessly and, if desired, a registration and / or data processing unit (7).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß die Fühler (4) in in dem Medium (1) ausgebildeten Bohrungen (2) angeordnet sind. 5. Device according to claim 4, characterized in that the sensors (4) are arranged in bores (2) formed in the medium (1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e nn z e i c h n e t , daß die Fühler (4) auch als Beschleunigungsfühler ausgebildet sind.6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the sensors (4) are also designed as acceleration sensors.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , daß die Fühler (4) in Form eines räumlichen Soheinwiderstandsnetzes (3) angeordnet sind.7. Device according to one of claims 4-6, characterized in that the sensors (4) are arranged in the form of a spatial Sohein resistance network (3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , daß in dem Scheinwiderstandsnetz 3. Device according to claim 7, characterized in that in the impedance network
(8) Glieder (9) gleichen Scheinwiderstandes parallelgeschaltet sind.(8) Elements (9) of the same impedance are connected in parallel.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , daß die Fühler (4) als sich durch die Bewegung des Mediums (1) deformierende Widerstände ausgebildet sind.9. Device according to one of claims 4-6, characterized in that the sensors (4) are designed as resistances that deform due to the movement of the medium (1).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , daß die Fühler (4) als sich infolge der Bewegung des Mediums (1) verkürzende, stetig geteilte Kapazität ausgebildet sind. 10. Device according to one of claims 4-6, characterized in that the sensors (4) are designed as a continuously divided capacity that shortens as a result of the movement of the medium (1).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-10, dadurch g e k enn z e i c hn e t , daß sie elektromagnetische Signalgeber (5) und einen elektromagnetischen Signalempfänger (6) aufweist.11. Device according to one of claims 4-10, characterized in that it has electromagnetic signal transmitters (5) and an electromagnetic signal receiver (6).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, daduroh g e k e nn z e i c hn e t , daß die elektromagnetischen12. Device according to claim 11, daduroh g e k e nn z e i c hn e t that the electromagnetic
Signalgeber (5) Radiosender sind un d der elektromagnetische Signalempfanger ein Radioempfänger ist.Signal transmitters (5) are radio transmitters and the electromagnetic signal receiver is a radio receiver.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-12, dadurch g ek en nz e i c hn e t , daß die Modulation der Signalgeber (5) unterschiedlich ist.13. Device according to one of claims 4-12, characterized in that the modulation of the signal transmitters (5) is different.
14. Vorrichtung naαh einem der Ansprüche 4-13, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , daß die Signalgeber (5) in Frequenz- und/oder Zeitmultiplexsystem ausgebildet sind. 14. Device according to one of claims 4-13, characterized in that the signal generators (5) are designed in a frequency and / or time division multiplex system.
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