Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersu¬ chung von in festen Medien ablaufenden Bewegungsprozessen, insbesondere zur Untersuchung von in der Umgebung von.

Bergbauobjekten und -arbeiten ablaufenden Gesteinsbewegun¬ gen beziehungsweise von im Material oder der Umgebung von ^' größeren Bauobjekten (Dämmen, Böschungen) vor sich gehen¬ den Bewegung3Vorgaäagen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Untersuchung (Wa.hrnehmung, Kontrolle) von in festen Medien ablaufenden Bewegungsprozessen in situ. Der st-ändig steigende Energiebedarf macht es immer häufiger erforderlich, Ξnergie r.äger und Rohstof quellen bergbaulich zu erschließen, deren bergwerksgeologischen Verh-ältnisse mehr oder weniger von den übliαhen abweichen. Zum Teil aus dem gleichen Grund sowie wegen technologisch- ökonomischer Forderungen wird Bruchbau in breiter Front ^' vorgenommen, bei dem das unmittelbar über dem abzubauenden .Mineral befindliche hangende Gestein spontan oder provo- ziert 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.

Den tatsächlichen Wert der von den Montanbehferdβn auf der ganzen Welt vorgesch-riebenen minimalen Bruchhöhe kann man jedoch gegenw.ärtig korrekt nicht messen. Auch die bloße Beobachtung dieses Wertes kann nur hinter iicherungs- konstruktionen, häufig nur in Gefahrensituationen durch visuelle Schätzungen, fallweise durch Bohrungen vorgenom- men werden.

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Der das durch sog. "sprödes Hangende" verursachte Sergwerksbeben unmittelbar auslösende Grund ist - der ge¬ genwärtigen 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 schädli¬ chen zusätzlichen Spannung ab. In Kenntnis des hinter dem Abbau nicht zusammengebrochenen Gesteinskörpers und seiner Größe könnte die Gefahr des Bergwerksbebens durch entspre¬ chende Maßnahmen verringert werden.

Aus Gründen des Wasserschutzes oder sonstigen Sicher¬ heitsgründen ist häufig nicht nur die Kenntnis .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 zurückbleiben- den Abbauhöhlungen und der Umgebung anderer Bergbauobjekte ist für jede an festen Mineralien arbeitende Bergbautätigkeit - gleich, ob über oder unter Tage - nützlich und notwendig. Bewegungsproz-'-ise 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 ent¬ stehen, durch welche die inneren Spannungen im Material des Objektes unberechenbar ansteigen und zu Gefahrensituationen führen können.

Gemäß der allgemein üblichen Praxis kann nur aus der Oberfläche der 3ergwerksräume, Höhlungen oder Objekte, aus ' dem Studium der dort, an der Oberfläche ablaufenden Phänomene auf die inneren Bewegungsabläufe geschlossen werden. 'Diese -ile hoie i3 jedoch -unsicher. > ^;

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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 Beeinflussun der durch Berg- bautätigkeit eintretenden oder möglicherweise eintretenden Zustandsänderungen geologischer Systeme bekannt. Gemäß die- sem Verfahren werden nach einem bestimmten Netz festgelegte Meßorte mit Meßgeräten - zum Beispiel mit für die Gefahr eines zu erwartenden Gasausbruches ausgelegten Zustands- signalgebern oder mit zur Messung und/oder Signalisierung von mit der mechanischen Festigkeit zusammenhängenden Zu- st-änden dienenden Geräten - versehen. Mit diesen Meßgerä¬ ten we e ein oder mehrere Zustandsoharaktβristika des geologischen Systems gemessen. Durch wiederholte oder kon- tinuierliohe Messungen wird die Tendenz der Änderung der

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Zustandscharakteristika bestimmt. Mittels der darauf ge- gründeten .Prognostik wird dann die Montantätigkeit notwen¬ digenfalls modifiziert«

Die Methode enth-ält allgemein die Beobachtung der Be¬ dingungen eines geologischen Systems nach bestimmten Ge¬ sichtspunkten beziehungsweise auf dieser Grundlage die Be- einflussung der Zustandsänderungen. Sie gibt ; βdoch keine konkrete Lösung für die in situ vornehmbare Untersuchung der im Inneren des Gesteins ablaufenden partiellen Bewe¬ gungsprozesse.

Ziel der Erfindung war es, die Gefährlicakeit und zum anderen die Unsicherheit der möglichen herkömz-lichen Unter¬ suchung zu beseitigen und ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zu erstellen, mit denen in situ In r ationen über die im Inneren des festen Gesteins ablaufenden Bewe- gungsprozesse gewonnen werden können. Diese Informationen und auch ihr zeitlicher Verlauf ermöglichen es , die inneren

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Bewegungsänderungen sicher und objektiver zu verfolgen be¬ ziehungsweise auf Grund der Beobachtungen die erforderli¬ chen Maßnahmen zu treffen.

Es wurde erkennt, daß mittels in dem festen Medium entsprechend, angeordneter elektrischer Fühler die im Inne¬ ren des Gesteins ablau enden Bewegungsprozesse wahrgenom¬ men, beobachtet und registriert werden können. Mit Signal¬ gebern, die mit den Fühlern zusammengebaut oder verbunden sind, können Signale gebildet werden, die über die Bewe- gungsprozesse, deren Ort, Größe und.gegebenenfalls auch deren Beschleunigung mit der gewünschten Genauigkeit, dis¬ kontinuierlich oder kontinuierlich Informationen signali¬ sieren. Diese können dann unter geeigneten und sicheren Be¬ dingungen registriert, ausgewertet und verarbeitet werden. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungs- vorg.ngen in situ, bei dem'in dem festen Medium elektri¬ sche 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 Leitun¬ gen und/oder auf drahtlosem Wege übermittelt und d-ann empfangen, registriert und/oder aufgearbeitet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfah¬ rens werden dem jeweiligen Wert des - gegebenenfalls re¬ sultierenden - 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 Zeit- - ltiplexsyste und/oder mit unterschiedlicher Modulation gebildet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung - ^• mX Untersuchung von in festen Medien ablaufenden Bewegungs- ?rozes3,en in 3itu, die eine Versorgung mit Elektroenergie

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- 5 - aufweist. Für die Vorrichtung ist kennzeichnend, daß sie an der (den) U tθrsuchungsstelle(en) des Mediums angeord¬ nete und fixierte Fühler, mit den Fühlern zusammengebaute oder verbundene Signalgeber, ferner einen mit den Signal- 5 gebern über Leitungen oder drahtlos in Verbindung stehenden Signalβmpfänger sowie gewünschtenfalls eine Registrier— und/oder Datenverarbeitungseinheit hat.

Bevorzugt sind die Fühler in Bohrungen angeordnet, . die in dem festen Medium, ausgebildet sind. 10 Ferner ist es bevorzugt, wenn die Fühler auch als. Besohleunigungsfü ler ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Fühler in Form eines räumlichen Soheinwiderstands- netzes angeordnet, in dem Glieder gleichen Scheinwider- 15 Standes parallelgeschaltet sind.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Fühler als sich durch die Bewegung des Mediums defor- . ierende Widerstände oder als infolge der Bewegung des Me¬ diums kürzer werdende, stetig geteilte Kapazität ausge- 20 bildet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vor¬ richtung enth.ält elektromagnetische Signalgeber und Signal- empf-änger, die vorzugsweise als Radiosender und -empfänger ausgestaltet sind. 25 .Auoh hinsichtlich des räumlichen Ablaufes der Gβ- steinsbewegungen ist. es vorteilhaft, mehrere Signalgeber gleichzeitig zu benutzen. In diesem Fall ist die Modulation der Signalgeber unterschiedlich, und sie sind im Frequenx- und/oder Zeitmultiplexsystθm ausgebildet. 30 Die Erfindung wird an Hand einer als Beispiel gew≤h.1- ten .Ausführungsform mit Hilfe der Zeichnungen näher erläu¬ tert. In den Zeichnungen zeigt

.Fig. 1 eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindun -i einem Tiefbergwerk, wo die Beobachtung der 35 Gesteinsbewegungen von einer in der Um ebung

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des Abbaus befindlichen Bergwerksräumlich- keit aus oder über Tage mittels eines Schein¬ widerstandsnetzes erfolgt, das in einem Bohr¬ loch 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 i3t in dem zu untersu- chenden Bereich des festen Mediums 1 eine Bohrung 2 vor¬ gesehen, 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 entspre¬ chender Entfernung voneinander angeordnete, parallelge- sohaltete Glieder gleichen Scheinwiderstandes. Der Signal¬ geber 5 ist zweckmäßig ein über eine eigene Stromquelle ver- f-gender Radiosender, dessen ausgestrahlte Signalmodulation von dem Wert des resultierenden Scheinwiderstandes des Scheinwiderstandsnetzes 8 gesteuert wird. Ωer Signalgeber 5 ist über Leitungen und/oder drahtlos mit dem an einem

3icher zugänglichen Ort - gegebenenfalls sogar über Tage - aufgestellten Signalemp nger 6, zweckmäßig einem Radio¬ empfänger und ferner mit der Registriereinheit 7 verbunden, die durch eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Daten- Verarbeitungseinheit komplettiert werden kann.

Wenn nun im Medium 1 ein Bewegungsvorgang einsetzt, so wird dadurch der betroffene Teil des Scheinwiderstands- netzes 8 an der Untersuohung3stelle 3, wo die Bewegung er¬ folgt, abgerissen. Wegen der abgerissenen Scheinwiderstands- glieder verändert sich der von dem Signalgeber 5 wahrgenom¬ mene 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 er¬ gänzt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten .έasführungsform ist iie Bo un 2 zur Untersuchung eines entsprechenden Ab¬ schnittes des hangenden Gesteins vom Abbau aus aufwärts führend ausgebildet. In der Bohrung 2 sind an den Unter« suchungsorten 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 elektroma¬ gnetischen Wallen d-ämpfende Wirkung der Ge3 einsma3san - zweckmäßig in einer von der Bohrung 2 in einigen Meter Ent¬ fernung 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 An¬ ordnung kann die Antenne auch außerhalb eines Bohrloches aufgestellt werden. Die Signalgeber 5 sind Radiosendervorrichtungen, die Signale unterschiedlicher Frequenz ausstrahlen und die Pa¬ rameter des ausgestrahlten Signals in Abhängigkeit von den Gesteinsbewegungen verändern. Die Signalgeber 5 verfügen über selbständige Stromquellen. Die Hauptvorteile der Erfindung können wie folgt zu¬ sammengefaßt werden. a) In das feste Gestein, an die zu beobachtende Stel¬ le kann eine Vorrichtung plaziert werden, die von den im Inneren des Gesteins ablaufenden jeweiligen Bewegungsvor- g-ängen, ihrem Ort und ihrer Ausdehnung - notwendigenfalls

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auch von ihrer Beschleunigung - in situ objektive Signale liefert. Diese Signale können an einem geeigneten Ort, in gewünschter Häufigkeit und unter sicheren Beding- gungen 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 erwarten-

44 den -Änderungen prognostiziert werden. o) Im Bergbau ist manchmal die -Ausdehnung des hinter - dem Abbau nicht zusammengebrochenen Gesteins von besonde¬ rer Bedeutung. In Kenntnis dieser Ausdehnung kann auf die Gefahr von Bergwerksbeben geschlossen werden. d) Das erfindungsge äße Verfahren und die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung sind einfach und passen sich den Ver- hältnissen im Bergwerk gut an. Die Erfindung ist der je¬ weiligen 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 inne- ren Bewegungsverhältnisse von aus großen Materialmassen be¬ stehenden, ausgedehnten Bauobjekten beziehungsweise ihrer Umgebung sicher in situ zu untersuchen, ohne daß die Unter¬ suchung den strukturellen Aufbau des untersuchten Objektes beeinflußt. Dadurch wird die Sicherheit der große materiel- le Werte repräsentierenden Objekte in hohem Maße erhöht.