Bohrungen im Bereich von Altbergbau mit nicht bekannten Stollen oder nicht dokumentierten Abbaufeldern treffen gelegentlich unterirdische Hohlräume an, deren Abmessungen für die Planung eines Bauprojektes von großer Wichtigkeit sein können. In Gesteinen, die zur Verkarstung neigen, insbesondere im Sulfat- und Chloridkarst, können beim Bohren ebenfalls unterirdische Hohlräume angetroffen werden, die beim Durchbrechen an die Oberfläche Erdfälle zur Folge haben. Die Abmessungen dieser Hohlräume sind für ein Bauprojekt genauso von ausschlaggebender Bedeutung.
Zur Hohlraumvermessung aus Bohrungen heraus können wir zwei Verfahren anbieten:
- In Bohrungen oberhalb des Grundwasserspiegels Laserdistanzmessungen,
- in Bohrungen unterhalb des Grundwasserspiegels Echolotmessungen.
Bei beiden Verfahren wird das Messgerät (Abb. 1) an einem Gestänge in dem verrohrten Bohrloch abgelassen und durch die Bohrkrone hindurch in den unverrohrten zu untersuchenden Bohrlochabschnitt eingeschoben. Der lichte Durchmesser der Bohrkrone muss mindestens 101 mm betragen. Die maximale Länge, die das Messgerät aus der Verrohrung herausgefahren werden kann, bis die untere Zentriervorrichtung des Gestänges an der Bohrkrone ansteht, beträgt beim Laser 2,74 m und beim Echolot 4,68 m.
Am oberen Ende der Verrohrung wird das Einbaugestänge ebenfalls von einer Zentriervorrichtung gehalten. Diese erlaubt aber gleichzeitig ein definiertes Verschwenken des Gestänges und damit der Sonde um 360 °.
Überschreitet der zu untersuchende Hohlraum die oben angegebenen Höhen, so muss beim Echolot die Verrohrung um eine entsprechende Zahl von Rohrschüssen angehoben werden, weil mit dem Echolot Horizontalschnitte in unterschiedlichen Teufen des Hohlraumes gemessen werden, die übereinandergereiht ein räumliches Bild des Hohlraumes ergeben.
Da der Laser in Messrichtung eine so große Abmessung besitzt, dass er nicht durch die Krone eines Seilkernrohres SK6L hindurchpasst, wird der Messkopf beim Einbau in die Bohrlochachse geschwenkt und nach dem Durchfahren der Bohrkrone mit Hilfe eines Stellmotors so zur Bohrlochachse gedreht, dass er einen Vertikalschnitt des Hohlraumes misst und dass durch das Drehen des Gestänges beliebig viele Vertikalschnitte des Hohlraumes gemessen werden, die gemeinsam ein räumliches Bild des Hohlraumes erzeugen.
Der Durchmesser des zu vermessenden Hohlraumes muss mindestens 70 cm betragen. Kleinere Hohlräume sind für unseren Laser und unser Echolot nicht geeignet, sie werden besser mit einem Kaliberlog vermessen. Dagegen können mit dem Laser Hohlräume von bis zu 50 m im Radius mit einer Messgenauigkeit von ± 1 cm und mit dem Echolot von bis zu 20 m mit einer Messgenauigkeit von ± 10 cm abgetastet werden. Die Einsatztiefe von Laser und Echolot ist auf maximal hundert Meter beschränkt.
Abb. 1 Ultraschallmessgerät (links) und Lasersensor (rechts)
Darstellung der Ergebnisse
Mit der gemessene Punktwolke wird über ein Softwarepaket in ein digitales Geländemodell erstellt mit dem es möglich ist Schnitte durch den Hohlraum zulegen und die obere und untere Hälfte des Hohlraumes als eine mit einer Textur versehenen Draufsicht darzustellen sowie ein Höhenlinienplan zu erstellen.
Grenzen des Verfahrens
Da die Erfassung der Punkte größten Teils manuell erfolgt, ist die erreichbare Punktdichte gering.
Die Erfassung der Hohlräume sollte immer mit einem optischen Sondierung einhergehen um durch optische Auswahl der Messpunkte eine für den Hohlraum repräsentative Punktwolke zu bekommen. Für Bohrlochdurchmesser >=270 mm gibt es für den Laser eine mitfahrende Kamera.
Das Verfahren ist weiter automatisierbar und auf die jeweilige Aufgabenstellung anpassbar.
Derzeit gültige Vorrausetzungen
- Bohrlochdurchmesser >= 101 mm besser >=125 mm
- Bohrlochrichtung senkrecht nach unten
- Maximale Einbautiefe 100 m
Die komplette Beschreibung zu Hohlraumvermessung finden Sie auch hier als pdf.