Giáo trình Đo đạc biến dạng mỏ (Ngành Trắc địa) - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP QUẢNG NINH
-------------------------------------Chủ biên. Th.s Ngơ Thị Hài

GIÁO TRÌNH

ĐO ĐẠC BIẾN DẠNG MỎ
DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Năm 2019


CHƯƠNG 1: DỊCH CHUYỂN VÀ BIẾN DẠNG ĐẤT ĐÁ TRONG KHAI
THÁC MỎ HẦM LÒ
1.1. Khái Niệm
1.1.1. Khái niệm về quá trình dịch chuyển đất đá và mặt đất
Đo đạc biến dạng mỏ, nghiên cứu các phương pháp đo đạc trắc địa. Để quan
trắc sự dịch chuyển của đất đá và mặt đất tác động của khai thác khoáng sản ở hầm
lò và lộ thiên .
Trên cơ sở thu thập số liêụ quan trắc mà tìm ra các thơng số của dịch
chuyển, từ đó mà xác định được quy luật và mức độ nguy hiểm của nó cho q
trình khai thác. Đồng thời tuỳ theo mức độ nguy hiểm của dịch chuyển, tình hình
cụ thể của cơng tác khai thác mỏ mà đề ra các biện pháp bảo vệ các công trình trên
mặt đất khi tiến hành khai thác. Đặc biệt là tính tốn lại khống sản làm trụ bảo vệ
cơng trình sao cho khơng lãng phí tài ngun.
1.1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng
Học phần có quan hệ mật thiết với các học phần cơ bản và chuyên ngành
trắc địa sau:
- Về cơ bản quan hệ chặt chẽ với học phần toán
- Về chuyển ngành trắc địa không thể tách rời các học phần: Trắc địa phổ
thông; Sai số; Trắc địa mỏ; Thiết bị mới.

- Ngoài các học phần không thể thiếu được trên, đo đạc biến dạng mỏ cịn
có quan hệ với các học phần khác như địa chất cơng trình; địa chất thuỷ
văn; kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò; kỹ thuật khai thác mỏ lộ thiên.
- Tốn học là cơng cụ phục vụ cho việc tính tốn thiết kế các trạm quan trắc
và tính tốn trong bảo vệ các cơng trình thơng qua các số liêụ tính tốn trong đo
đạc quan trắc.
- Các học phần chuyên ngành trắc địa để thực hiện các nội dung đo đạc, tính
tốn trong việc thiết kế, bố trí xây dựng trạm quan trắc. Tiến hành quan trắc xử lý
số liệu quan trắc.
- Các học phần địa chất - khai thác cung cấp các kiến thức về cấu tạo đất đá ,
tính cơ lý của đất đá, kỹ thuật khai thác giúp cho việc tính tốn thiết kế xây dựng
các trạm quan trắc . Việc tiến hành đo đạc quan trắc được phù hợp, để kết quả quan
trắc chuẩn xác hơn.
1.2 CÁC THÀNH PHẦN VÀ THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH DỊCH
CHUYỂN VÀ BIẾN DẠNG
1.2.1. Các thành phần của quá trình dịch chuyển
1. Độ lún ( Dịch chuyển đứng)
Là khoảng cách thẳng đứng ( Chênh cao) của một điểm ở hai lần quan trắc
liền kề nhau.
a = Hai - Hai-1
2. Dịch chuyển ngang 
Là khoảng cách ngang của một điểm theo phương vng góc với tuyến
chuẩn ở hai lần quan trắc liền kề nhau (hình vẽ 1.2.3)
2


ai = Di - Di-1 (m)
Trong đó: Di và Di-1 là khoảng cách từ mốc quan trắc đến tuyến quan trắc của một
mốc ở hai thời điểm quan trắc trước và sau
3. Độ nghiêng I, độ cong K, độ biến dạng ngang 

I

i  i 1
li ,i 1

(mm/m);

I i  I i 1
l l
(1/mm) với I TB  i i 1 ;
lTB
2
d  d i 1
(mm/m)
 i
l
K

Với  < 0 biến dạng căng và  > 0 biến dạng nén
Trong đó:
i và i-1: Là độ lún của điểm trước và điểm sau của 1 khoảng giữa 2 mốc
quan trắc
li và li-1 : Là chiều dài giữa hai mốc
Ii và Ii-1 : Là độ nghiêng của hai khoảng kề nhau
di và di-1 : Là hình chiếu bằng của đoạn ở giữa 2 lần đo trước và sau
Căn cứ vào các đại lượng tính được, người ta xây dựng biểu đồ của quá trình
dịch chuyển như sau:
3

4

5

0

0

x

4



0c K
 03

5

3

 

i0

0p K03

x

2

0

x

0

2

0





0

0

3

3

x

0

Hình vẽ 1.2.3 Tính chất phân bố dịch chuyển và biến dạng mặt đất
khi khai thác vỉa bằng
1. Đường biểu diễn độ lún  (subsidence)
2. Đường biểu diễn dịch chuyển ngang  (move)

3. Đường biểu diễn độ nghiêng I (Declination)
4. Đường biểu diễn biến dạng ngang tương đối 
5. Đường biểu diễn độ cong K ( flexure )
6. Trục x là trục hồnh (horizontal axis)
Trong đó: K là hệ số và thường xấp xỉ bằng chiều dày lớp đất bồi trong trường
hợp vỉa bằng vải vỉa dốc
3


Dựa vào biểu đồ mà xác định thông số dịch chuyển như: Góc biên giới dịch
chuyển 0, 0, 0; Góc dịch chuyển , , ; Góc lún cực đại ; Góc dịch chuyển
hồn tồn 1, 2, 3.
1.2.2. Các thơng số của quá trình dịch chuyển đất đá và mặt đất
1. Bồn dịch chuyển
Là phần mặt đất bị lún sụt do dịch chuyển đất đá dưới tác động của quá trình
khai thác trong lịng đất dưới nó gây nên.
Giới hạn của bồn dịch chuyển là những điểm có độ lún  = ± 10 mm.
Khi khai thác hai lần ( Khai thác lại ) thì giới hạn được lấy trung bình những
điểm có độ lún  = ± 15 mm ( Điểm A hình vẽ 1.2.1 ).

A


Bồn dịch chuyển
Vùng d/c nguy hiểm
D Đáy bồnD C
C

B


”

A

B


”






0

2
0

1





Hình vẽ 1.2.1 Các tham số góc và các thành phần của quá trình dịch chuyển
( Mặt cắt theo dốc của vỉa, trường hợp vỉa bằng và dốc)
 - Giá trị góc biên trong đất bồi; 0 – Góc biên giới trên của lị chợ về phía vách;  Góc lún cực đại; 1 – Dịch chuyển phía dưới; 2 – Dịch chuyển phía trên;  - Góc dịch
chuyển trong lớp đá gốc; ”; ” – Các góc tách

2. Vùng dịch chuyển nguy hiểm
Vùng dịch chuyển nguy hiểm nằm trong bồn chuyển dịch. Những biến dạng
trong vùng này có ảnh hưởng nguy hiểm cho các cơng trình nằm trong phạm vi đó,
( Điểm B hình vẽ 1.2.1 ).
3. Đáy bồn dịch chuyển
Là phần giữa của bồn dịch chuyển, tại đây mặt đất bị lún tới giá trị cực đại
max ( Kết luận có nhiều vết nứt ). Sau này dù vùng trống khai thác có tăng thì độ
lún tại các điểm đó cũng khơng thay đổi.
4. Góc biên giới dịch chuyển ( 0, 0, 0 )

4


Là góc hợp bởi đường nối biên giới vùng trống với các điểm giới hạn của
bồn dịch chuyển và đường nằm ngang như hình vẽ 1.2.2





’

0

3

Hình vẽ 1.2.2 Các tham số góc và các thành phần của q trình dịch chuyển
( Mặt cắt theo phương của vỉa)
 - Giá trị góc biên trong đất bồi; 3-Góc dịch chuyển theo phương; 0- Góc theo đường

phương của vỉa;” – Góc tách (Góc sụt lở)

5. Góc dịch chuyển , , 
Là góc hợp bởi đường nối biên giới vùng trống khai thác với điểm giới hạn
của vùng dịch chuyển nguy hiểm và đường nằm ngang.
6.Góc tách ( Góc sụt lở ’, ’, ’)
Là góc hợp bởi đường nối biên giới vùng trống khai thác với kẽ nứt tách và
đường nằm ngang.
7. Góc lún cực đại 
Là góc hợp bởi đường nối từ điểm giữa vùng trống khai thác với điểm lún
cực đại và đường nằm ngang theo phần dốc của vỉa.
8. Góc dịch chuyển hồn tồn 1, 2, 3
Là góc hợp bởi đường nối biên giới vùng trống với biên giới đáy bồn dịch
chuyển và đường dốc của vỉa ( Lò chợ ).
1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của quá trình dịch chuyển
1. Thời gian chung của quá trình dịch chuyển
Là khoảng thời gian mà trong đó mặt đất bị dịch chuyển (Theo tháng)
Thời điểm bắt đầu dịch chuyển là thời điểm mặt đất có độ lún tối thiểu  = ±
10 mm.
Thời điểm kết thúc dịch chuyển là thời điểm mà 6 tháng sau đó độ lún của
mặt đất không lớn hơn 30 mm
2. Thời kỳ dịch chuyển mạnh nhất
Là khoảng thời gian mà tốc độ lún khơng ít hơn 50 mm/1 tháng đối với vỉa
than và vỉa, và không nhỏ hơn 30 mm / 1 tháng đối với vỉa dốc đứng.
Thời kỳ này còn gọi là thời kỳ biến dạng nguy hiểm
3. Tốc độ dịch chuyển V
5


Tốc độ dịch chuyển ngang và đứng trung bình là tỷ số giữa đại lượng dịch

chuyển với khoảng thời gian tương ứng, đơn vị là : Độ biến dạng/ngày đêm
Ví dụ: Tốc độ lún trung bình trong thời kỳ quan trắc thứ 5 là:
V 5 

5
t



m
ngaydem

4. Hệ số bị khai thác (n)
n = Đ/Đ0
Trong đó: Đ là chiều dài thực tế của lò chợ
Đ0 là chiều dài lò chợ khi khai thác hoàn toàn
Chú ý:
Nếu n = 1 Là khai thác an toàn
Nếu n < 1 Là khai thác chưa an toàn
Nếu n > 1 Là vượt khai thác an toàn
5. Hệ số độ sâu khai thác tương đối (K)
K = H/m
Trong đó: H là chiều sâu khai thác
m là chiều dày khoảng trống đã khai thác
6. Độ sâu khai thác an tồn (Hat)
Là độ sâu mà tại đó hoặc sâu hơn nữa các q trình khai thác khơng có khả
năng gây ra biến dạng hay làm ảnh hưởng đến cơng trình trên mặt đất.
7. Hệ số độ sâu khai thác an toàn
Được dùng để giải quyết mọi vấn đề có liên quan đến việc bảo vệ các cơng
trình trên mặt đất

Kat = Hat /m
Đại lượng Kat được xác định bằng quan trắc thực địa cùng với tính tốn bằng
cơ sở lý thuyết.
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DỊCH CHUYỂN, BIẾN DẠNG ĐẤT
ĐÁ
Nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá và mặt đất để từ đó đề ra các biện
pháp bảo về các cơng trình khỏi bị phá hoại
Hiện nay người ta có 3 phương pháp nghiên cứu đó là:
1.4.1. Nghiên cứu bằng lý thuyết
Phương pháp này được tiến hành theo 2 hướng
1. Hướng thứ nhất:
Xuất phát xuất phát từ bản chất cơ học của quá trình dịch chuyển tìm ra các
mối quan hệ tốn học giữa các thơng số dịch chuyển với điều kiện địa chất, khai
thác. Hướng nghiên cứu này có cơ sở và có nhiều ý để ứng dụng những lý luận
khác nhau, những lĩnh vực khoa học khác nhau như: Thuyết đàn hồi, tính dẻo, mơi
trường rời, môi trường đồng nhất…..Nhưng thực chất vấn đề không thể giải quyết
đơn giản được như vậy, vì dịch chuyển đất đá là một hiện tượng phức tạp, khơng
có quy luật chung.
2. Hướng thứ hai:
6


Tìm mối quan hệ thực nghiệm qua việc chỉnh lý các số liệu nghiên cứu, đo
đạc ở thực tế và trong phịng thí nghiệm cũng như các quan hệ tốn học đối với
việc đánh giá số lượng dịch chuyển và biến dạng.
Hướng này cho phép tìm ra những phương pháp riêng để tính dịch chuyển
đặt cơ sở cho việc đi đến những phương pháp tương tự và từ đó chỉ ra cách bảo vệ
cơng trình ở những mỏ đã tiến hành nghiên cứu dịch chuyển
Hạn chế của phương pháp này là để tìm ra cơng thức thực nghiệm địi hỏi
phải có nhiều tài liệu quan trắc thực địa, hơn nữa cơng thức thực nghiệm thì khơng

thể áp dụng chung cho mọi trường hợp được.
1.4.2. Nghiên cứu trong phịng thí nghiệm
Thực chất của phương pháp này là nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá
và mặt đất trên mơ hình bằng vật liệu tương đương.
Ưu điểm của phương pháp này là giảm nhẹ khối lượng cơng tác. Có khả
nằng điều chỉnh những biến đổi, những thơng só khai thác, địa chất.
Nhược điểm của phương pháp là khó tạo được mơ hình giống hồn tồn như
thực tế kể cả mặt hình thức lẫn nội dung.
1.4. Nghiên cứu bằng quan trắc thực địa
Nội dung của phương pháp này là thành lập các trạm quan trắc bằng cách
chơn, đóng mốc tại các điểm đặc biệt rồi định kỳ xác định vị trí của nó bằng dụng
cụ, máy và phương phương pháp đo.
Đây là phương pháp tin cậy hơn cả nhưng khối lượng công việc lớn, thời
gian quan trắc kéo dài và kết quả nó chỉ có thể áp dụng cho từng vùng có quan trắc
và vùng có điều kiện tương tự mà thơi.
Tuỳ theo tính chất, yêu cầu mà tiến hành quan trắc dịch chuyển đối với
những đối tượng khác nhau như: Mặt đất, nham tầng, những lớp đất đá bao quanh
lị chợ, cơng trình bị khai thác, các đường lị, hồ chứa nước, sơng ngịi và các cơng
trình khác….
Căn cứ vào các phương pháp, tính chất, khối lượng, thời gian quan trắc
người ta chia ra:
1. Quan trắc theo một chương trình dài hạn: Nhằm thu thập các thơng số và
tính chất của q trình dịch chuyển
2. Quan trắc theo một chương trình ngắn hạn hơn: Nhằm xác định các thơng số
dịch chuyển chính và các đại lượng cần thiết cho việc lập các phương án tính
trụ bảo vệ cơng trình.
3. Quan trắc theo một chương trình ngắn gọn: Như đo kẽ nứt, thu thập tài liệu
đặc trưng cho độ cứng của đất đá …nhằm xác định các góc dịch chuyển để
tính các trụ bảo vệ tại những nơi chưa có số liệu nghiên cứu dịch chuyển tự
trước. Để tiến hành quan trắc phải lập các trạm quan trắc, các trạm quan trắc

có thể có 1 hay nhiều tuyến quan trắc, tuyến quan trắc là một đường thẳng
bố trí ở khu vực cần quan trắc chuyển dịch, trên tuyến quan trắc có bố trí
nhiều điểm quan trắc, điểm quan trắc được đánh dấu bằng mốc quan trắc.
1.5. THÀNH LẬP CÁC TRẠM QUAN TRẮC THỰC ĐỊA
7


Căn cứ vào ý nghĩa của quan trắc, thời gian phục vụ, điều kiện chôn mốc
quan trắc mà người ta phân làm 4 loại trạm quan trắc như sau:
- Trạm quan trắc dài hạn
- Trạm quan trắc ngắn hạn
- Trạm quan trắc trung bình
- Trạm quan trắc đặc biệt
1.5.1. Trạm quan trắc dài hạn và trung bình
Khi nghiên cứu dịch chuyển của một khu vực mà sắp tới sẽ chịu sự ảnh
hưởng của q trình khai thác hầm lị, người ta tiến hành thành lập trạm quan trắc
trung bình và dài hạn.
Công việc thành lập trạm là:
- Lập bản vẽ thiết kế trạm quan trắc cùng với giải trình kỹ thuật
- Bố trí ra thực địa trạm quan trắc với các điểm khống chế cơ sở của mỏ
- Chôn mốc
- Đo nối tọa độ mặt bằng và độ cao với các điểm của lưới khống chế cơ sở
- Thực hiện quan trắc lần thứ nhất và các lần sau theo chu kỳ đã được lập
trong thiết kế
- Quan trắc lần cuối
- Xử lý số liệu quan trắc của các chu kỳ và tính tốn xác định các đại
lượng dịch chuyển và các thơng số cần thiết.
1. Bố trí trạm quan trắc
Trạm quan trắc dài hạn hay trung bình bao gồm 2 đến 3 tuyến quan trắc, một
tuyến dọc, một hay hai tuyến ngang

Tuyến quan trắc ngang là tuyến chạy theo chiều dài của vỉa ( hình vẽ 1.4.1)
Từ phía biên giới dưới của lị chợ dựng góc  - , từ phía biên giới trên lị
chợ dựng góc  - , tới lớp đất bồi dựng góc  xác định được điểm A và B trên
mặt đất là 2 điểm biên của bồn dịch chuyển dự kiến.
Các điểm 1, 2, …, n là các điểm quan trắc
Các điểm RI, RII,…..là các điểm cố định nằm ngoài bồn dịch chuyển
Vùng dịch chuyển dự kiến
R3

A


1

2

3

4

O

K1

K2

B

R1

 50m 50m

50100m

 - 
H1

H2


D
2

 - 


D
2

8

R2


Hình vẽ 1.4.1 Thiết kế trạm quan trắc trung bình và dài hạn
 - : Góc biên giới dưới của lị chợ;  -  : Góc biên giới trên của lò chợ; ABĐiểm biên của vùng dịch chuyển dự kiến;  - Giá trị góc biên trong đất bồi
Tuyến dọc là tuyến chạy theo phương của vỉa (Hình vẽ 1.4.2) được xác định
như sau:
O1’
0,85.HTB

O1 50m

D

K

C

Đất bồi
50m

50m

1,75.HTB

Tuyến ngang 2

HTB

Tuyến ngang 1
 - 

Điểm dừng gương lị chợ

Hình vẽ 1.4.2 Thiết kế trạm quan trắc trung bình và dài hạn
 -  : Góc theo đường phương của vỉa
Tại điểm dừng dự kiến của lị chợ, dựng góc  -  tới lớp đất bồi ( đất phủ)
dựng góc  được điểm C trên mặt đất. Đây chính là điểm dự kiến của bồn dịch
chuyển, điểm dừng của lị chợ dóng thẳng lên mặt đất ta có điểm K, từ K lấy 1,75

lần HTB ta có Đ, các góc , ,  lấy theo quy phạm hoặc lấy theo kết quả quan trắc
của vùng mỏ có điều kiện tương đương.
Các trị số , ,  cũng lấy theo quy phạm.
Đối với mỏ than:  =  = 200 còn  phụ thuộc theo góc dốc của vỉa như
bảng sau:
Bảng 1.4.1
0
0
0
0
0
0
0
0
Vỉa
0
10
20
30
40
50
60
70
800
180
170
150
130
120
110

90
80
70

Trị số  cũng lấy theo quy phạm
Khoảng cách giữa các điểm quan trắc cũng phụ thuộc vào độ sâu khai thác
như bảng sau:
Bảng 1.4.2
HKhai thác
50100m
100200m
200300m
300400m
Khoảng cách
15m
20m
25m
510m
2. Nội dung quan trắc
Sau khi chơn mốc xong từ 7 đến 10 ngày, thì tiến hành quan trắc. Trước hết
đo nối toạ độ mốc cố định với điểm khống chế cơ sở của mỏ. Việc đo nối có thể
9


thực hiện bằng phương pháp tam giác hay đường chuyền kinh vĩ. Nếu dùng
phương pháp tam giác đo phải có độ chính xác của máy là t  30” và đo cạnh với
1
1

T 2000

Đo cao hình học hạng IV để chuyền độ cao cho các điểm cơ sở với sai số
khép cho phép là  20 L (mm). Từ điểm cơ sở đến điểm cố định trên tuyến quan
trắc phải đạt  15 L (mm)
Sau khi đo nối xong thì bắt đầu các chu kỳ quan trắc
Lần quan trắc thứ nhất phải xác định độ cao cho tất cả các điểm quan trắc và
khoảng cách giữa các điểm quan trắc trong tuyến.
Đo độ cao phải đạt chỉ tiêu  15 L (mm)
Đo chiều dài giữa các điểm không được chênh quá 2 mm giữa 2 lần đo đi và
về, chiều dài giữa 2 mốc cố định trên tuyến phải đảm bảo khơng được lớn hơn
1/10.000
Khi địa hình có độ dốc lớn hơn 150 thì có thể đo cao lượng giác với máy có
t 30”. Lần quan trắc thứ nhất phải đo 2 lượt, không cách nhau quá 5 ngày vào
trước khi khai thác.
Các lần quan trắc tiếp theo đo các nội dung:
- Đo độ cao để xác định chuyển dịch đứng
- Đo khoảng cách giữa các mốc để xác định chuyển dịch dọc tuyến
- Đo khoảng cách lệch tuyến của các điểm để xác định chuyển dịch ngang
theo phương vuông góc với tuyến.
Giãn cách giữa các lần quan trắc tuỳ thuộc vào mục đích của trạm, thời gian
của q trình dịch chuyển và thời kỳ dịch chuyển mạnh mà quy định.
Nếu chỉ cần thu thập thơng số và đặc tính cuối cùng của quá trình dịch
chuyển thì tiến hành quan trắc 3 lần, đó là:
- Lần thứ nhất vào thời kỳ trước khi khai thác
- Lần thứ hai vào lúc kết thúc thời kỳ dịch chuyển mạnh
- Lần thứ ba vào thời kỳ sau khi đã kết thúc dịch chuyển
3. Xử lý số liệu quan trắc
Số liệu quan trắc từng chu kỳ phải được ghi đầy đủ vào sổ quan trắc theo
đúng quy định.
Số liệu của từng chu kỳ được xử lý riêng. Việc xử lý gồm:

+ Kiểm tra sổ sách ghi chép kết quả của quan trắc
+ Tính các thông số biến dạng như: Độ lún , độ dịch chuyển ngang , độ
nghiêng I, độ cong K, biến dạng ngang , tốc độ dịch chuyển ….
+ Vẽ biểu đồ các dịch chuyển
+ Sau lần quan trắc cuối cùng sẽ xác định các thông số của dịch chuyển
Khi xác định thơng số của dịch chuyển dựa vào biểu đồ đó các đại lượng
dịch chuyển như hình vẽ 1.4.3 .

10


+8.103

0
1

5

10

20

15

30

25

-8.103

Hình vẽ 1.4.3. a Biểu đồ độ lún
+0,8.10

4
3
3

+0,4.10

2

0
1

5

10

20

15
2

-0,4.10

4

3

3

-0,8.10

Hình vẽ 1.4.3 .b Biểu đồ độ nghiêng

11

25

30


+0,8.10

4
3
3

+0,4.10

2

0
1

10

5

20

15
2

-0,4.10

30

25

4

3

3

-0,8.10

Hình vẽ 1.4.3 .c Biểu đồ độ cong

1

5


10

15/79

20



25








29


0

0

m


Hình vẽ 1.4.3 Biểu đồ biến dạng ngang xây dựng theo số liệu quan trắc
1.5.2. Trạm quan trắc ngắn hạn
Được thành lập trong điều kiện độ sâu khai thác H không lớn hơn 250m,
nhằm mục đích thu thập các số liệu của dịch chuyển riêng để giải quyết tức thời
các nhiệm vụ đặt ra cho việc khai thác bên dưới từng cơng trình.
Kết quả quan trắc được sử dụng cho các vùng có điều kiện tương tự mà chưa
được nghiên cứu (quan trắc ) sự dịch chuyển .
Trạm quan trắc được thành lập bao gồm: 1 tuyến quan trắc theo đường

phương của vỉa như sau: (Hình vẽ 1.4.4)
Tại điểm A, vị trí của phương lò chợ ở thời điểm dự kiến bắt đầu quan trắc,
dựng một góc 400 về phía khoảng trống khai thác là AB.

12


l.t
RI

D

1

2

3 C 4

5

6

7

8

9

10

11 12

13 14 16 B

R2


50m

50m
HTB

 - 

A

400

Hình vẽ 1.4.4: Trạm quan trắc ngắn hạn
Về phía hướng tiến của lò chợ dựng đường thẳng nghiêng phù hợp với
đường nằm ngang một góc  -  đến phía mặt tiếp giáp giữa lớp đá gốc và lớp đất
bồi và đặt góc  được điểm C trên mặt đất. Từ C lấy về theo hướng của lị chợ
đoạn
CD = l.t
Trong đó:
l - Là tiến độ trung bình của lị chợ trong 1 tháng
t - Là thời gian dự kiến quan trắc (tháng)
Giả sử R1 là mốc cố định cách D 50m, từ D đến B bố trí các mốc quan trắc
1, 2, 3,…..n. Khoảng cách giữa các mốc phụ thuộc vào chiều sâu khai thác H (
Bảng trong trạm quan trắc dài hạn và trung bình)

Các mốc cố định và mốc quan trắc được làm bằng sắt đường ray hay các ống
sắt, các thanh kim loại, hoặc làm bằng gỗ dài 0,7m đến 1m, đường kính 5 đến 8
cm.
Đo nối tuyến quan trắc với các điểm khống chế cơ sở của mốc đo nối mặt
bằng có thể dùng phương pháp đường chuyền kinh vĩ có độ chính xác 1/2000. Độ
cao đo nối bằng thuỷ chuẩn hình học có độ chính xác là  15 L (mm).
Đo độ cao và khoảng cách của các mốc quan trắc cũng giống như đo ở trạm
quan trắc dài hạn và trung bình.
Cùng lúc với việc quan trắc phải đo và hi chép các kẽ nứt trên mặt đất và các
cơng trình trong phạm vi của chuyển dịch.
Lần quan trắc thứ nhất tiến hành sau khi bố trí mốc xong 1 hoặc 2 ngày. Các
lần sau: 8 đến 10 nhày cho đến khi kết thúc dịch chuyển trong phạm vi đó mới
thơi.
Điển hình là trạm quan trắc ngắn hạn là trạm quan trắc tấn số , là quy luật
lún của các điểm trong mặt cắt chính của bồn dịch chuyển theo phương của vỉa
được thể hiện ở chỗ khi tiến độ lò chợ xảy ra điều hồ thì điểm sau sẽ lặp lại dịch
chuyển của điểm trước đó:
Tuyến quan trắc tần số sẽ bố trí theo mặt cắt chính của bồn dịch chuyển dự
kiến theo phương của vỉa (hình vẽ 1.4.5).
13


Mốc 1 bố trí ngồi khu vực ảnh hưởng của sự dịch chuyển, mốc 15 bố trí
vào khu vực đã kết thúc sự dịch chuyển, 2 mốc này được coi là mốc cố định và vị
trí của nó được xác định như xác định vị trí của R1 và B trên tuyến quan trắc ngắn
hạn trên. Các mốc được làm bằng gỗ có chiều dài 0,7 m đến 0,8 m, đường kính 5
cm, khoảng cách giữa các mốc 8m đến 10 m.

Lị chợ N01

VI

V

III

II

0

I

10

5

1

IV

17

15

Hình vẽ 1.4.5 a Tuyến quan trắc tần số để quan trắc độ lún mặt đất

1

10

5

15

H=76m
m

VI V

IV

III

II

I

Hình vẽ 1.4.5 b Mặt cắt đứng theo tuyến quan trắc
Trạm quan trắc tần số áp dụng cho vỉa dốc thoải hoặc dốc có tiến độ lị chợ
điều hồn, lúc đo điểm sau sẽ lặp lại dịch chuyển của điểm trước nó.
Qua 6 đến 10 ngày, tiến hành đo cao hình học 4 đến 5 lần cho tất cả các mốc
với độ chính xác đo cao cấp IV.
Theo số liệu đo xây dựng biểu đồ lún tiến độ (hình vẽ 1.4.6) cho các mốc
theo các chu kỳ quan trắc và biểu đồ tốc độ lún trung bình (hình vẽ 1.4.7) của toàn
bộ thời kỳ quan trắc .
14


Căn cứ vào tung độ trung bình, dựng đường cong lún (hình vẽ 1.4.8), để
đường cong có dạng phù hợp; theo trục ngang đặt các khoảng cách, theo trục

ngang đặt các khoảng cách trung bình từ gương lị chợ đến điểm nào đó với dấu
dương, nếu điểm đó nằm trên phạm vi đã khai thác ( LiTB); LiTB là một nửa tổng
của số các khoảng cách tại thời điểm i của lần đo cao trước và sau. liTB 

li  li 1
2

Khoảng cách đến gương lò (m)
+60 +40 +20

0

-20 -40

-60

-80

+60 +40 +20

0

-20 -40

-60

4
8
12

Tốc độ lún mm/ngày

16
18
20
24

Hình vẽ 1.4.6 Biểu đồ tốc độ lún theo
các chu kỳ quan trắc

Hình vẽ 1.4.7 Biểu đồ độ lún trung
bình của tồn bộ thời kỳ quan trắc

Khoảng cách đến gương lị (m)
+60

+40

+20

0

+20

+40

+60

40

80

120

Độ lún cm

Hình vẽ 1.4.8 Đường cong tích phân tốc độ, tức là đường cong lún của các điểm
trong tuyến quan trắc từ 1  16
Trên biểu đồ ta xác định được điểm có độ lún 15 mm là biên của bồn chuyển
dịch, chẳng hạn ở điểm cách lò chợ 60m. Ta đo độ sâu khai thác H = 76m vậy:
tg 

76m
= 1,2667 =>  = 51042’
60m

15


Ở đây  nhận được chưa phải là giá trị cuối cùng vì gương lị chợ chưa phải
ở vị trí dừng mà cịn đang đi tiếp. Tuy nhiên nó có thể dùng để tính cho các vùng
có điều kiện tương tự.
1.5.3. Trạm quan trắc đặc biệt
Mục đích của trạm quan trắc đặc biệt là nghiên cứu những vấn đề đặc biệt
trong quá trình dịch chuyển đất đá và mặt đất, như nghiên cứu ảnh hưởng của quá
trình khai thác đến các khu vực nhà ở, nhà máy, đường dây, tuyến dẫn, đường giao
thông, hồ chứa nước, sông, mương….
Quan trắc biến dạng của cơng trình được tiến hành khi khai thác thử ở những
độ sau nhỏ hơn độ sâu an toàn hoặc là khai thác ở độ sâu gần với độ sâu an tồn,
nhằm tìm biện pháp thuận lợi nhất cho công tác khai thác .

Cụ thể một số trạm quan trắc thường gặp là:
1. Quan trắc chuyển dịch của các cơng trình xây dựng
Giống như quan trắc biến dạng cơng trình xây dựng đã học. Khi quan trắc
phải dùng các mốc, thông hướng là các mốc gắn trên tường của cơng trình xây
dựng và mốc nề là các mốc cố định bố trí cách tường cơng trình 1,5m đến 2m.
Khi quan trắc dùng máy thuỷ bình để đo độ chênh cao giữa mốc nền và mốc
tường, đo khoảng cách giữa chúng.
2. Quan trắc chuyển dịch của đường xe lửa
Tuyến quan trắc được bố trí bằng một mốc nền dọc theo nền đường và rải
rác trong phạm vi bị ảnh hưởng. Thường người ta đánh dấu tuyến quan trắc bằng
sơn đỏ trên đường ray và những chỗ nối.
Nhiệm vụ khi quan trắc là: Đo độ cao của các điểm, đo khoảng cách giữa
các điểm trên tuyến. Đo kẽ hở ở chỗ nối và ghi chép lại biến dạng của đường như:
Đứt gãy, gián đoạn của tà vẹt, sự thay đổi góc nghiêng của đường ray, tình trạng
của các ghi….
Tuỳ thuộc vào độ sâu khai thác, tiến độ của lò chợ, các quy định của việc sử
dụng đường sắt, mà quy định chu kỳ quan trắc
Dựa vào tài liệu quan trắc được mà xây dựng các biểu đồ chuyển dịch và
biến dạng của nền đường, của đường ray, giá trị chuyển dịch, tốc độ chuyển dịch…
Kết qủa chuyển cho bộ phận bảo dưỡng đường sắt của mỏ để tìm biện pháp khắc
phục.
3. Quan trắc chuyển dịch cho các ống dẫn
Tuyến quan trắc được bố trí dọc theo đường ống. Điểm quan trắc đánh dấu
bằng sơn trên ống, cần lưu ý đến các mốc nối của đường ống.
Nội dung quan trắc tương tự như các trạm quan trắc trên.
Dự đoán chỗ nào biến dạng ngang lớn nhất ( đặc biệt là chỗ nối) phải tìm và
phát hiện ít nhất là 3 chỗ rồi đánh dấu về 2 phía của ống dẫn để định kỳ theo dõi và
quan trắc chúng.
Dựa vào kết quả quan trắc xác định sự xê dịch tương đố và tuyệt đối giữa
đường ống và mặt đất.

Kết quả quan trắc được chuyển giao cho bộ phận quản lý bảo dưỡng đường
ống để tìm ra biện pháp khắc phục.
Bài tập:
16


Câu 1: Tính tốn bố trí trạm quan trắc trung bình và dài hạn, biết: Vỉa ở độ sâu
HTB = 300m; v = 300, lớp đất phủ dày 2, lò chợ khai thác dài 50m, cho các góc 
=750;  =700;  = 300.
Câu 2: Tính tốn bố trí trạm quan trắc ngắn hạn biết: Vỉa than ở độ sâu
HTB=250m; lớp đất phủ = 2m; chiều dài trung bình lị chợ l = 50m; thời gian quan
trắc dự kiến 10 tháng; cho  =300;  = 800.
Câu 3: Tính tốn số mốc bố trí cho trạm quan trắc trung bình và dài hạn biết: Vỉa
có độ sâu 478m; dày 5m; dốc 300; đất phủ dày 20m. Khai thác với lò chợ dài 70m;
các góc dịch chuyển dự kiến là  =350;  =600 ;  =  = 700.
1.6. ƯỚC TÍNH DỊCH CHUYỂN VÀ BIẾN DẠNG MẶT ĐẤT DO ẢNH
HƯỞNG CỦA KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ
1.6.1. Khái niệm
Trước khi áp dụng biện pháp để bảo vệ cơng trình, người ta tiến hành phân
loại cơng trình ra nhiều hạng bậc, để tuỳ theo hạng bậc mà có biện pháp bảo vệ
khác nhau:
1. Hạng bậc cơng trình được xác định dựa trên một số điều kiện
- Ý nghĩa và công dụng của cơng trình
- Loại kết cấu của cơng trình
- Tính chất của sự phá hoại do khai thác
Theo phân loại của Liên Xơ cũ có 7 hạng cơng trình như sau:
a. Cơng trình hạng I
Gồm các cơng trình quan trọng nhất như nhà máy điện, các phân xưởng
chính của nhà máy luyện kim, các nhà máy tuyển…..
b. Cơng trình loại II

Là các nhà cao 5 tầng trở lên, những phân xưởng cơng nghiệp có trang bị
cần trục hạng nặng, các trạm biến thế điện 200 kw và 300 kw
c. Cơng trình hạng III
Là các hồ chứa nước lớn, các sông
d. Công trình hạng IV
Là các hệ thống ống dẫn dầu, hơi đốt, các đường sắt chính….
e. Cơng trình hạng V
Là đường sắt nhánh và đường sắt cục bộ…..
f. Cơng trình hạng IV
Là nhà dưới 5 tầng
g. Cơng trình hạng VII
Như đường điện 110kv, 35 kinh vĩ, 6kv , đường xe điện trong mỏ, cơng trình
hạng VII khơng cần phải để trong tuyến bảo vệ nhưng phải có biện pháp phịng
chống khi khai thác biên dưới.
Ứng với hạng cơng trình người ta quy định hệ số khai thác an toàn như bảng
sau:
Bảng 1.5.1
Hệ số khai thác an tồn KAT
Hạng cơng trình
Góc dốc vỉa  450
Góc dốc vỉa 450
17


I
400
500
II
350
400

III
250
300
IV
150
200
V
100
150
VI
50
75
VII
Giá trị KAT ở bảng trên chỉ có giá trị khi khai thác một vỉa
2.Biện pháp bảo vệ các công trình hiện nay áp dụng
- Các biện pháp xây dựng và kết cấu đặc biệt các cơng trình
- Các biện pháp khai thác
a. Nôi dung biện pháp thứ nhất: Khi xây dựng các cơng trình người ta dùng vật
liệu đặc biệt làm cho cơng trình có cấu trúc đặc biệt hay gia cố thêm đối với các
cơng trình xây dựng để nó có thể chịu được các biến dạng của mặt đất trong quá
trình chuyển dịch
b. Nội dung của biện pháp thứ hai: Gồm các phương pháp :
* Phương pháp thứ nhất: Phân bố và khai thác hợp lý các lò chợ trong một
vỉa hoặc một số vỉa dưới các cơng trình
* Phương pháp thứ hai: Khai thác khơng hết chiều dày vỉa hoặc một phần
diện tích vỉa
* Phương pháp thứ ba: Lấp toàn bộ, hay lấp từng phần khoảng trống đã khai
thác bằng vật liệu đưa từ nơi khác đến
* Phương pháp thứ tư: Để lại trụ bảo vệ dưới các cơng trình
Nếu áp dụng phương pháp thứ 4, thì nhiệm vụ của trắc địa phải xác định vị

trí, kích thước, khối lượng của trụ bảo vệ đó, phương pháp tính tốn xác định như
sau:
1.6.2. Các phương pháp tính trụ bảo vệ
Bảo vệ các cơng trình bằng trụ bảo vệ được dùng trong trường hợp độ sâu
khai thác nhỏ hơn độ sâu khai thác an toàn và xét thấy áp dụng các biện pháp khác
là khơng có lợi.
Để lại trụ bảo vệ là biện pháp chắc chắn nhất nhưng lại lãng phí tài nguyên
nhất lên cần phải xem xét cụ thể nhất mới áp dụng, vì đây là biện pháp “Tiêu cực”.
Phương pháp tính trụ bảo vệ có thể áp dụng bằng một trong các cách sau:
1. Phương pháp mặt cắt đứng
Ta xét cụ thể chẳng hạn tính trụ bảo vệ cho 1 tồ nhà (Hình vẽ 1.5.1)

18


H’

a



E’

b

A



B

a0

H’

b0

a'
A



b'

a0’





HTB



D

G’

b0’
HTB


G

H

Trụ than

E



Trụ than

H

E

H

F
B

C

A

D
G

Hình vẽ 1.5.1 Tính và dựng biên giới trụ bảo vệ trên các mặt cắt
Từ chân tường của toàn nhà đặt các khoảng cách đai an toàn S được các
điểm A, B, C, D….Độ lớn của S được gọi là chiều rộng đai an toàn. Theo tiêu
chuẩn của Liên Xơ cũ cho vùng mỏ Donbass thì đai an tồn quy định như bảng sau
cho hạng cơng trình:
Bảng 1.5.2
Hạng cơng trình
I
II
III
IV
V
VI
Đai an tồn S (m)
20
15
10
10
5
5
Từ mặt đất tịa các điểm A, B, C, D đã xác định ta đặt các góc  xuống đến
lớp đất bồi, từ mặt lớp đá gốc ta đặt các góc  và  xuống gặp vỉa H và Q ( Trên
mặt cắt theo hướng dốc của vỉa).
Cũng từ mặt lớp đá gốc ta đặt các góc  xuống gặp vỉa ở E và H trên mặt cắt
theo đường phương của vỉa.
Chiếu các điẻm E, G, H về hình chiều bằng ta được các điểm E, F, G, H là
giới hạn của trụ bảo vệ .
Các góc chuyển dịch , , ,  dùng để tính trụ bảo vệ được lấy từ quy phạm
bảo vệ các cơng trình được quy định cho từng mỏ riêng. Mỏ Đôn Bát của Liên Xô
cũ quy định theo bảng sau:  =  =  = 700

Bảng 1.5.3
Góc chuyển dịch
Góc dốc vỉa V
0

0
0
85
85
85
0050
90-V
90
85
60440
0
0
90-V
85
85
45 65
0
0
V-40
85
85
66 69
19

30
85
85
700850
Chú ý: Khi tính trụ bảo vệ đặt các góc chuyển dịch ngược chiều so với góc đặt khi
xác định vùng chuyển dịch.
Giá trị các góc chuyển dịch , ,  ở nước ta quy định theo kết quả đã quan
trắc được ở vùng chuyển dịch của từng khu mỏ mà phần trước ta nghiên cứu, phần
lập trạm quan trắc chuyển dịch .
2. Phương pháp pháp tuyến
Ví dụ: Tính trụ bảo vệ cho tồ nhà như hình vẽ 1.5.2 a. Vì nhà có hình dạng
phức tạp nên phải xác định chu vi tổng quát của nó là: a,b, c, d.
Chu vi bảo vệ theo đai an toàn là a’, b’, c’, d’. Độ cao của mặt đất xây dựng
toà nhà là 210m. Mặt phẳng vỉa thể hiện bằng các đường phương 50m, 100m,
150m.
Lập mặt cắt EK theo hướng dốc xác định được 2 điểm trên biên bảo vệ là F’
và M’ hình vẽ 1.5.2 b.
Lập mặt cắt AB và chuyển dịch theo đường phương ở 2 mức độ cao của vỉa,
xác định được các điểm P’, T’, O’, N’ trên biên bảo vệ hình vẽ 1.5.2 c, và hình vẽ
1.5.2 d.
Đưa các điểm F’, M’, P’, T’, O’, N’ vào hình chiếu bằng hình vẽ 1.5.2 a ta
có được chu vi bảo vệ là: P0, T0, O0, N0.
Trường hợp này ta dùng 3 mặt cắt là: 2 mặt cắt theo đường phương và một
mặt cắt theo hướng dốc.
E

T0
F’

P0

P’

150

a'

c

100

c'

O’
C

100

a

d

A

B

T’
e

d'

150

N’
N0

b b'
g

g

e

E F’



D



HTB=110

50





M’

M

K

O0

M’ K

a)

b)

F

50
A P’



b'



a'



O’

T’ B





c'



75m

b'



N’


148m

d)

c)
P

O

T

N

Hình vẽ 1.5.2 Tính trụ bảo vệ dưới những cơng trình có kích thước và diện
tích khơng lớn
20


Theo phương pháp này, tuỳ thuộc vào hình dạng cơng trình và vị trí của nó
so với vỉa mà có thể dùng số lượng mặt cắt cho phù hợp, đảm bảo độ chính xác cho
việc tính trụ bảo vệ.
1.6.3. Tính trụ bảo vệ khi khai thác một số vỉa (tập vỉa)
Khi khai thác một số vỉa không thể quan niệm rằng chiều sâu khai thác là độ
sâu của vỉa trên cùng, và chiều dày bằng tổng chiều dày của các vỉa cơng lại.
Để tính trụ bảo vệ khi khai thác một số vỉa phải sử dụng khái niệm chiều dày
quy đổi của các vỉa.
Các vỉa được coi là gần nhau phải thoả mãn điều kiện
d   .m
Trong đó:
d là khoảng cách gần các vỉa
m là chiều dày cỉa vỉa dưới
 là hệ số gần nhau phụ thuộc vào góc dốc của đất đá và thành phần
thạch học
Nếu gọi chiều dày quy đổi của vỉa thứ i là: Mi thì ta có:
M i  mi .

d



Trong đó: mi là chiều dày thực của vỉa thứ i
Tổng chiều dày quy đổi của cả tập vỉa là:

M = m1+M2+ M3+….+Mn
Trong đó: m1 -Là chiều dày của vỉa trên cùng
M2; M3;…;Mn -Là chiều dày quy đổi của các vỉa dưới
Việc tính trụ bảo vệ đối với vỉa trên cùng được tiến hành độc lập. Đối với
vỉa tiếp theo được tính theo chiều dày quy đổi Mqi đến vỉa theo độ sâu của nó.
Độ sâu khai thác an tồn tính theo cơng thức:
Hat = Kat.Mqi
Trong đó:
Kat là hệ số an tồn lấy theo quy phạm
Mq là tổng chiều dày quy đổi đến vỉa i
M q  M q 1  mq 

hq
K at

Trong đó:
Mq - Là tổng chiều dày quy đổi của vỉa dưới i
Mq-1 - Là chiều dày quy đổi của vỉa nằm trên vỉa i
mq - Là chiều dày vỉa dưới (chiều dày thực) vỉa i
hq - Là khoảng cách thẳng đứng giữa vỉa trên và vỉa dưới (giữa i-1 và
i)
Nếu vỉa dưới mà: mq 

hq
K at

thì việc tính trụ bảo vệ theo trình tự thơng

thường, tức là theo độ sâu của vỉa và chiều dày của nó là mq (tức chiều dày nhỏ,
khơng cần tính chiều dày quy đổi Mq).

Ví dụ: Dưới một cơng trình hạng IV có hệ số Kat = 200. Khai thác có 6 vỉa I, II,
…, VI, vị trí và các yếu tố như hình vẽ 1.5.3
21





h1 = 80m
h2 = 200m

Vỉa I (m1 = 0,8m)
Vỉa II (m2 = 1,2m)

h3 = 10m

h4 = 180m

h5 = 10m

Vỉa III (m3 = 1,5m)

Vỉa IV (m4 = 1,6m)

H6 = 480m

Vỉa V (m5 = 1,3m)

Vỉa VI

450

Hình vẽ 1.5.3 Xây dựng trụ bảo vệ dưới cơng trình khai thác tập vỉa
Ta xét như sau:
1. Đối với vỉa I
m1 = Mq1 = 0,8m
Hat = 0,8m x 200 = 160m
Độ sâu khai thác là 80m nhỏ hơn độ sâu an toàn lên để lại trụ bảo vệ
2. Đối với vỉa II:
Do vỉa I để lại không khai thác lên:
Mq2 = m2 = 1,2m
Độ sâu khai thác an toàn Hat = Kat.Mq2 = 1,2 x 200 = 240m.
Độ sâu khai thác của vỉa II là: h1 + h2 = 80m+200m=280m lên vỉa II không
cần để lại trụ bảo vệ .
3. Đối với vỉa III
Điều kiện: mq 

hq
K at

ta có:

h3
10

 m3  1,5m
K at 200

Do vậy chiều dày quy đổi của M q 3  M q 2  m3 

h3
= 1,2 +1,5 - 0,05=2,65m
K

Độ sâu khai thác an toàn : Hat = Mq3.Kat = 2,65m x 200 = 530m
Độ sâu vỉa: H = h1+h2+h3 = 290m; H4. Đối với vỉa IV
Kiểm tra điều kiện: mq 

hq
K at

ta có:

h3  h4
190
 m4 ; h3 + h4 = 10m + 180m = 190m;
 1,6m
K at
200

Do vậy chiều dày quy đổi Mq4 = Mq2 + m4 - (h3 + h4)/Kat
= 1,2m + 1,6m - (190/200) = 1,85m
22


(Vì vỉa III để lại trụ bảo vệ lên khi tính M4 khơng kể đến m3)
Độ sâu khai thác an toàn : Hat = Mq4 . Kat = 1,85 x 200 = 370m
Độ sâu vỉa IV: H = h1 + h2 + h3 + h4 = 470m
H4 > Hat lên vỉa IV không cần để lại trụ bảo vệ

5. Đối với vỉa V
Kiểm tra điều kiện: mq 

hq
K at

ta có:

h5
10

 1,3
K at 200

Do vậy chiều dày quy đổi Mq5 = Mq4 + m5/Kat
= 1,85m + 1,3m - (10/200) = 3,10m
Hat = 3,10m x 200 = 620 m
Độ sâu vỉa V: H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 480m
H4 < Hat lên vỉa V phải để lại trụ bảo vệ
6. Đối với vỉa VI
Kiểm tra điều kiện: mq 

hq
K at

ta có: m6 

h5  h6
K at

Vì vỉa V để lại trụ bảo vệ do vậy: h4 = h6 + h5
M q 6  2,1 

480  10 490

 2,45
200
200

Do vậy chiều dày quy đổi Mq6 = mq6 = 2,1m
Độ sâu khai thác an toàn là: 480m+ 480m = 960m
H > Hat Nên vỉa VI không cần để lại trụ bảo vệ
Bài tập: Xác định trụ bảo vệ cơng trình hạng V mà dưới nó có tập vỉa gồm 6 vỉa,
góc dốc V = 450, các số liệu cho như sau:
h1 = 250m; m1 = 1,6m; h2 = 10m; m2 = 0,4m; h3 = 50m; m3 = 1,8m
h4 = 20m; m4 = 1,2m; h5 = 15m; m5 = 0,9m; h6 = 120m; m6 = 2,0m

23


CHƯƠNG 2
DỊCH CHUYỂN VÀ BIẾN DẠNG ĐẤT ĐÁ Ở MỎ LỘ THIÊN
2.1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ ỔN ĐỊNH BỜ MỎ
Dịch chuyển đất đá ở các bờ, tầng của mỏ lộ thiên có thể chia làm 4 dạng là:
1. Sụt lở
Hiện tượng này xảy ra trong các lớp đất đá mặt của bờ hoặc tầng mỏ. Từng
khối đất đá nhỏ trong lớp đất đá mặt tách ra từ từ, lần theo sườn tầng từ trên xuống
dưới.
Nguyên nhân của nó là: Góc xoải của bờ tầng lớn hơn góc nội ma sát của đất
đá, lực dính kết của loại đất đá này không lớn.

2. Đứt, trượt nhanh
Hiện tượng này ra mãnh liệt hơn sụt lở. Trong một thời gian ngắn cả khối
đất đá lớn ào ạt đổ xuống, có khi đổ tồn bộ sườn tầng hoặc bờ mở.
Nguyên nhân của hiện tượng này là trong tầng mỏ có những mặt đất trượt
như mặt tiếp giáp giữa 2 lớp đất đá khác nhau hay mặt đứt gãy do kiến tạo địa
chất…
3. Chảy
Hiện tượng này xảy ra trong trường hợp các lớp đất đá từ trạng thái rắn
chuyển qua trạng thái mềm, quánh và có khả năng chảy.
Biện pháp để ngăn ngừa hiện tượng chảy tầng là làm cơng các thốt nước.
4. Trượt chậm
Đây là hiện tượng chuyển dịch đất đá trong một thời gian dài, đặc điểm của
trượt chậm là không phải chỉ có lớp đất đá mặt mà cả lớp đá gốc cũng tham gia quá
trình dịch chuyển chậm.
Trượt chậm lại phân ra làm 3 dạng là:
a. Trượt đất đá mặt
Lớp đất đá xốp trượt theo mặt tiếp xúc với lớp đất đá gốc. Trong lịng lớp
đất đá phải có hiện tượng đứt, trượt gây ra sự chuyển dịch chậm đối với lớp đất đá
đó.
Lớp đất đá trên chuyển dịch làm cho lớp đất đá sát phía dưới nó trượt chậm
theo.
b. Trượt đất đá gốc
Trượt đất đá gốc trong trường hợp lớp đất đá gốc nằm trên một mặt phẳng
vỉa (một phân lớp) đang tiến hành công việc khai thác .
Trượt đất đá gốc nằm trên mặt phẳng vỉa không phải do ảnh hưởng của cơng
tác khai thác vỉa đó mà do phần dưới sườn tầng có hiện tượng đất đá gốc bị dồn ép
và đùn lên.
Trượt đất đá gốc theo mặt các uốn nếp uốn hoặc đứt gãy. Khi góc dốc của
mặt các nếp uốn và đứt gãy lớn sẽ sảy ra hiện tượng sụt, đổ. Trượt đất đá gốc có
cấu tạo theo hình lịng máng.

c. Trượt phối hợp
Là hiện tượng cả lớp đất đá mặt và lớp đất đá gốc.
24


2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định và biến dạng bờ mỏ
Thực tế người ta thấy rằng: Độ bền vững của bờ, tầng cùng với quá trình
hoạt động của nó phụ thuộc vào các điều kiện sau đây:
1. Tính chất cơ lý của đất đá (Khối lượng riêng, độ dính kết, góc nội ma sát,
độ tơi vụn, hệ số trương nở….)
2. Góc xoải của tầng, bờ mỏ
3. Cấu tạo địa chất của tầng, bờ mỏ
4. Độ sâu khai thác
5. Các bãi thải và các cơng trình hiện có trên bờ mỏ
6. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
Để tìm được biện pháp ngăn ngừa khả năng dịch chuyển đất đá ở bờ mỏ lộ
thiện cần nghiên cứu cấu tạo địa chất cơ lý của đất đá, điều kiện địa chất thuỷ văn
và nhất là tính chất dịch chuyển của nó.
Hiện nay có hai hướng nhằm tăng cường độ bền vững cho bờ mỏ là:
- Gồm giá trị góc xoải của tầng, bờ mỏ
- Tăng cường khả năng chống đỡ cho đất đá đối với các hiện tượng sụt lở,
lún trượt.
Tuỳ theo điều kiện và tình hình cụ thể của mỏ mà áp dụng 1 trong 2 biện
pháp hay kết hợp cả 2 biện pháp.
2.3. PHÂN LOẠI CÁC BIẾN DẠNG BỜ MỎ
Hậu quả của dịch chuyển ở mỏ lộ thiên cũng có thể gây ra tổn thất tài
nguyên, gây trở ngại cho việc thực hiện kế hoạch khai thác, đe dọa tính mạng con
người hoặc làm hư hỏng các thiết bị hay cơ sở vật chất khác.
Vì vậy để tránh những thiệt hại do dịch chuyển cần phải tổ chức quan trắc
hiện tượng dịch chuyển đất đá, qua đó tìm ra bản chất, tính chất của hiện tượng

dịch chuyển, từ đó đề ra được những biện pháp thích hợp để ngăn chặn dịch
chuyển, tránh thiệt hại do nó gây ra.
Quá trình quan trắc chia làm 2 giai đoạn là:
 Giai đoạn 1: Khảo sát và phát hiện hiện tượng dịch chuyển đất đá
 Giai đoạn 2: Quan trắc và tìm biện pháp giải quyết
Có hai dạng quan trắc:
1. Quan trắc những khu vực có biến dạng thấy được của bờ hoặc tầng mỏ để
xác định thời gian và không gian. Việc quan trắc này có tính chất cấp thiết,
bị động.
2. Quan trắc những khu vực có biến dạng khơng thấy được trực tiếp nhưng lại
có thể gây nên những thiệt hại lớn, không lường trước được. Qua việc quan
trắc này xác định sự dịch chuyển hết sức nhỏ, chậm chạp của nó, xác định
khả năng phát triển và tìm ra biện pháp ngăn ngừa nó.
Cả hai dạng quan trắc đều giống nhau về việc bố trí trạm quan trắc, tiến
hành quan trắc và sử lý số liệu. Chỉ khác nhau về phạm vi quan trắc ngay tại nơi
xảy ra dịch chuyển đất đá lớn nhất.
25