Chuyên Đề Dịch động trong khai thác mỏ ( quy tắc bảo vệ công trình và các đối tượng thiên nhiên )

1
Viện khoa học công nghệ mỏ - TKV
&&&












Quy tắc bảo vệ công trình
và các đối t-ợng thiên nhiên

tránh ảnh h-ởng có hại
của khai thác than mỏ hầm lò

2
Phần phụ lục
Phụ lục 1
Ph-ơng pháp tính toán dịch chuyển
và biến dạng mặt đất

1. Các khái niệm và ký hiệu cơ bản
Dịch chuyển và biến dạng dự kiến là dịch chuyển và biến dạng xác định đ-ợc
trong điều kiện có đủ và đáng tin cậy bản đồ thiết kế kế hoạch phát triển mỏ (kế hoạch
5 năm) và bản đồ hiện trạng.
Dịch chuyển và biến dạng sác xuất là dịch chuyển và biến dạng xác định đ-ợc
trong giai đoạn thăm dò khoáng sàng, thiết kế và xây dựng mỏ hay triển khai tổng sơ
đồ hoạch định ruộng mỏ trong điều kiện ch-a có vị trí cụ thể lò khai thác.
Dịch chuyển và biến dạng sác xuất đ-ợc sử dụng để lựa chọn sơ đồ nguyên tắc đi
lò trong vùng ảnh h-ởng dịch động đến các đối t-ợng công trình, để đánh giá những
chi phí phát sinh bảo vệ đối t-ợng công trình và lựa chọn biện pháp bảo vệ các đối
t-ợng công trình đ-ợc thiết kế.
Dịch chuyển và biến dạng tính toán là dịch chuyển và biến dạng đ-ợc xác định
với một sai số tính toán nhất định về các giá trị cực đại, vị trí vùng dịch chuyển hay đặc
điểm vùng đó trên mặt đất. (Xác định bằng cách nhân với hệ số quá tải có tính đến sai
số vị trí vùng dịch chuyển hay đặc điểm vùng đó trên mặt đất).
Vùng dịch chuyển mặt đất - khu vực mặt đất bị dịch chuyển bởi ảnh h-ởng của
lò khai thác.
Bồn dịch chuyển khu vực mặt đất bị dịch chuyển bởi ảnh h-ởng của một lò khai
thác riêng rẽ.
Lún mặt đất (mm) thành phần đứng véc tơ dịch chuyển của các điểm trong
vùng (bồn) dịch chuyển.
Độ lún cực đại thành phần véc tơ dịch chuyển đứng lớn nhất của các điểm khi

kết thúc quá trình dịch chuyển.
Phân biệt ra các loại lún cực đại sau:
Khi khai thác d-ới toàn phần -
0
;
Khi khai thác d-ới không toàn phần -
m
.
Dịch chuyển ngang mặt đất (mm) thành phần ngang véc tơ dịch chuyển các
điểm trong vùng (bồn) dịch chuyển.
Dịch chuyển ngang cực đại
m
(mm) thành phần véc tơ dịch chuyển ngang lớn
nhất của các điểm khi kết thúc quá trình dịch chuyển.
Phân biệt ra các loại dịch chuyển ngang cực đại sau:
Khi bị khai thác d-ới toàn phần -
0
.
Khi bị khai thác d-ới không toàn phần -
m
.
Khai thác d-ới toàn phần mặt đất - là việc khai thác d-ới bởi các lò chợ mà khi
mở rộng không gian khai thác không làm tăng độ lún cực đại trong bồn dịch chuyển.
Với thế nằm góc dốc vỉa than thoải thì khi khai thác d-ới toàn phần ãe hình thành mặt
đáy phẳng.
Khai thác d-ới không toàn phần mặt đất - là việc khai thác d-ới mà khi mở rộng
không gian khai thác làm tăng độ lún cực đại mặt đất trong bồn dịch chuyển.

3
Hệ số khai thác d-ới mặt đất tỉ lệ giữa kích th-ớc không gian khai thác theo

h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng hay theo ph-ơng vỉa than trên kích th-ớc nhỏ nhất mà
tại đó đạt đ-ợc khai thác d-ới toàn phần.
Phân biệt ra các hệ số khai thác d-ới nh- sau (không có đơn vị):
Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng n
1
;
Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng n
2
.
Để tính toán khi không có dịch tr-ợt đất đá theo mặt tiếp xúc thì sử dụng các
thông số
2211
, nNnN
.
Trong tr-ờng hợp khai thác d-ới toàn phần thì hệ số khai thác d-ới theo ph-ơng
và vuông góc với ph-ơng đ-ợc tính là bằng 1.
Các mặt cắt cơ bản của bồn dịch chuyển mặt cắt đứng qua bồn dịch chuyển
theo h-ớng đ-ờng ph-ơng và vuông góc với đ-ờng ph-ơng mà cắt qua các điểm coa độ
lún mặt đất cực đại.
Góc dịch chuyển toàn phần góc phía bên trong không gian khai thác đ-ợc tạo
thành trên mặt cắt cơ bản bởi mặt phẳng vỉa than và đ-ờng thẳng nối biên giới lò khai
thác với biên giới mặt phẳng đáy bồn dịch chuyển.
Phân biệt ra các góc dịch chuyển toàn phần sau:
Tại biên giới d-ới lò khai thác -
1
;
Tại biên giới trên lò khai thác -
2
;
Tại biên giới lò khai thác theo ph-ơng -

3
.
Góc lún cực đại - góc từ h-ớng dốc xuống của vỉa than đ-ợc tạo thành trên mặt
cắt cơ bản vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than bởi đ-ờng nằm ngang và đ-ờng thẳng
nối tâm lò chợ với điểm lún cực đại của mặt đất (h. 1).
Chiều dài bán bồn dịch chuyển khoảng cách trên các mặt cắt cơ bản theo
ph-ơng và vuông góc với ph-ơng giữa biên giới bồn dịch chuyển và điểm giao nhau
với mặt đất bởi đoạn thẳng kẻ theo góc dịch chuyển toàn phần (khi khai thác d-ới toàn
phần) và góc lún cực đại (khi khai thác d-ới không toàn phần). Khu vực phẳng của đáy
khi tính toán dịch chuyển và biến dạng thì không tính vào bán bồn dịch chuyển.
Phân biệt ra các báb bồn dịch chuyển sau (h.1, 2):
Từ h-ớng dốc xuống L
1
;
Từ h-ớng dốc lên L
2
;
Theo ph-ơng L
3
.


4


Hình 1. Các thông số quá trình dịch chuyển.
a vỉa than dốc nghiêng; b vỉa than nằm ngang (theo ph-ơng); c- vỉa than dốc đứng (

g
); 1- lớp đất phủ; 2 trầm tích mêzôzôi; 3 - đất đá gốc.

5

Hình 2. Các thông số quá trình dịch chuyển khi khai thác tập vỉa than dốc đứng (
g
)(kuz).
a khi lún cực đại tại vùng xuất lộ đứt gẫy kiến tạo (sơ đồ 1); b khi lún cực đại tại khu
vực xác định theo góc (sơ đồ 2).
Khai thác d-ới mặt đất lần đầu là khai thác d-ới bởi một lò chợ riêng rẽ lần đầu
tiên trong vỉa than đang xem xét (lớp than).
Khai thác d-ới mặt đất lặp lại tất cả các lần khai thác d-ới tiếp theo bởi các lò
khai thác trong vỉa than đầu tiên hay vỉa than khác (lớp khác) mà ảnh h-ởng đến khu
vực mặt đất đang xem xét.
Lò hỗn hợp những đ-ờng lò mà có chung biên giới theo h-ớng dốc xuống,
h-ớng dốc lên, h-ớng đ-ờng ph-ơng hay bị chia ra bởi trụ than có kích th-ớc bé hơn
0,4H (trong đó H khoảng cách theo ph-ơng thẳng đứng từ tâm trụ than đến mặt đất).
Gia tăng quá trình dịch chuyển đất đá địa tầng và mặt đất sự thay đổi đặc điểm
phân bố và đại l-ợng dịch chuyển và biến dạng mặt đất và đất đá địa tầng khi khai thác
vỉa than bằng các lò hỗn hợp hay khai thác d-ới lặp khi so sánh với dịch chuyển, biến
dạng bởi khai thác từ một lò chợ riêng biệt trong lần khai thác d-ới đầu tiên.

6
Chiều dầy hiệu quả m
e
(m) chiều dầy vỉa than đ-ợc sử dụng để tính toán dịch
chuyển, biến dạng khi khai thác vỉa than với ph-ơng pháp chèn lò, hay là phá hỏa mà
trên mặt đất hình thành hố sụt lở và do đó đất đá từ vùng sập lở tự chèn vào vùng
không gian khai thác. Đại l-ợng chiều dầy hiệu quả đ-ợc xác định có tính đến mức độ

lấp đầy không gian khai thác, vật liệu chèn lò, hệ thống khai thác, độ sâu biên giới d-ới
lò khai thác và chiều dầy khai thác.
Góc dốc giới hạn của vỉa than
g
góc dốc bé nhất của vỉa than mà từ đó xuất
hiện dịch tr-ợt đất đá nguy hiểm của cánh nằm của vỉa than.
Đại l-ợng lún cực đại t-ơng đối q
0
(không đơn vị) tỉ lệ giữa độ lún cực đại mặt
đất khi khai thác d-ới toàn phần, vỉa than có thế nằm ngang và quá trình dịch chuyển
đang tắt, với chiều dầy khai thác than (chiều dầy hiệu quả).
Đại l-ợng dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối
0
(không đơn vị) tỉ lệ giữa
dịch chuyển ngang cực đại với độ lún cực đại khi khai thác d-ới toàn phần, khi quá
trình dịch chuyển đang tắt và vỉa than có thế nằm ngang.
Độ nghiêng tỉ lệ giữa hiệu số độ lún hai điểm cạnh nhau trong bồn dịch chuyển
với khoảng cách giữa chúng (không đơn vi, 1.10-3).
Phân biệt ra các loại độ nghiêng của điểm trong bồn dịch chuyển:
Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng i
x
;
Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng i
y
;
Theo h-ớng bất kỳ - i

.
Độ cong tỉ lệ giữa hiệu số độ nghiêng của hai đoạn cạnh nhau trong bồn dịch
chuyển với một nửa tổng chiều dài của chúng (1.10-3 1/m).

Phân biệt ra các loại độ cong của điểm trong bồn dịch chuyển nh- sau:
Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng K
x
;
Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng K
y
;
Theo h-ớng bất kỳ - K

.
Bán kính cong - đại l-ợng tỉ lệ nghich với độ cong bồn dịch chuyển (m hay km).
Phân biệt ra các bán kính cong điểm trong bồn dịch chuyển nh- sau:
Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng R
x
;
Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng R
y
;
Theo h-ớng bất kỳ - R

.
Phân biệt ra độ cong đo đạc (bán kính cong) của bồn dịch chuyển mà đ-ợc xác
định bằng cách đo trực tiếp và mềm hóa đ-ờng độ lún. Khi tính toán thì độ cong đ-ợc
xác định theo đ-ờng cong độ lún.
Biến dạng nằm ngang dãn và co tỉ lệ giữa hiệu số chiều dài nằm ngang các đoạn
thẳng với chiều dài ban đầu của chúng (không đơn vi, 1.10-3).
Phân biệt ra độ co giãn các điểm trong bồn dịch chuyển nh- sau:
Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng
x
;

Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng
y
;
Theo h-ớng bất kỳ -

.
Biến dạng tập trung (khe nứt, thềm bậc) biến dạng mà đột ngột tăng cao so với
biến dạng t-ơng ứng xung quanh.
Thềm bậc biến dạng tập trung, xuất hiện ở dạng có hình thành khe nứt và dịch
tr-ợt đất đá. Thềm bậc xuất hiện do sự xê dịch đứt quãng mạnh mẽ trong mặt phẳng

7
thẳng đứng các vị trí cạnh nhau theo mặt phẳng tiếp xúc lớp, mặt tr-ợt đứt gẫy, trong
vùng mặt phẳng trục uốn nếp
Phân biệt ra các loại thềm bậc thuận và ngịch.
Thềm bậc thuận có khe nứt mà mép ngoài của nó về phía lún cực đại lún nhiều
hơn so với mép về phía xa hơn. Còn thềm bậc nghịch thì ng-ợc lại.
Độ cong tại những điểm biến dạng tập trung tỉ lệ giữa hiệu số độ nghiêng hai
đoạn cạnh nhau với một nửa tổng chiều dài hai đoạn đó tại khu vực có dịch tr-ợt đất đá
theo mặt tiếp xúc yếu.
Dịch tr-ợt ngang biến dạng tập trung, xuất hiện ở dạng xê dịch đứt quãng trong
mặt phẳng nằm ngang của các vị trí cạnh nhau theo các mặt tiếp xúc yếu, mặt tr-ợt đứt
gẫy
Khi tính toán dịch chuyển và biến dạng trên các mặt cắt cơ bản hay bất ky của
bồn dịch chuyển cần phải chú ý dấu của khu vực theo bảng 1 .
Bảng 1. Dấu của dịch chuyển và biến dạng
Dấu d-ơng
Dấu âm
1. Lún
1. Trồi

2. Dịch chuyển ngang về h-ớng dốc lên và
h-ớng đ-ờng ph-ơng
2. Dịch chuyển ngang về h-ớng dốc
xuống và ng-ợc với h-ớng đ-ờng ph-ơng
3. Nghiêng về h-ớng dốc lên và h-ớng
đ-ờng ph-ơng
3. Nghiêng về h-ớng dốc xuống và ng-ợc
với h-ớng đ-ờng ph-ơng
4. Cong và bán kính cong đ-ờng cong lún
lồi
4. Cong và bán kính cong đ-ờng cong lún
lõm
5. Giãn
5. Co
6. Thềm bậc tại khu vực độ nghiêng
d-ơng
6. Thềm bậc tại khu vực độ nghiêng âm
Ghi chú:
1. H-ớng đ-ờng ph-ơng vỉa than là h-ớng mà h-ớng dốc vỉa than nằm ở phía bên
phải.
2. Khi xây dựng đồ thị dịch chuyển và biến dạng, các giá trị d-ơng (trừ độ lún)
tính lên phía trên của đ-ờng đồ thị. Giá trị âm và độ lún tính về phía d-ới.
3. Dấu các đại l-ợng dịch chuyển và biến dạng theo h-ớng bất kỳ và dấu của
dịch tr-ợt tập trung trong mặt phẳng nằm ngang đ-ợc xác định theo dấu của dịch
chuyển, biến dạng thep h-ớng đ-ờng ph-ơng hay vuông góc cới đ-ờng ph-ơng vỉa
than.
4. Dấu của dịch tr-ợt ngang xác định theo tính toán (mục 4.2.3).
2. Điều kiện áp dụng ph-ơng pháp tính toán
2.1. Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định đại l-ợng dịch chuyển và biến
dạng mặt đất khi:

1. Khi lập kế hoạch khai thác mỏ để áp dụng các giải pháp đặc biệt về khai thác
khoáng sàng hay phân bổ ruộng mỏ khi thiết kế kế hoạch khai thác d-ới các đối t-ợng
công trình;
2. Khi có bản đồ đáng tin cậy mà đã rõ ràng vị trí lò khai thác và trình tự khai
thác.

8
3. Khi lập kế hoạch khai thác mỏ mà đã rõ ràng vị trí lò chợ và có số liệu quan
trắc quá trình dịch chuyển ở những khu vực t-ơng tự.
Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định dịch chuyển và biến dạng mặt đất
trong những điều kiện sau đây:
a. Mức độ khai thác d-ới H/m lớn hơn 20 (H - độ sâu khai thác trung bình; m
chiều dầy khai thác hay hiệu quả vỉa than trong vùng hố sụt lở và nứt nẻ lớn;
b. Góc dốc vỉa than từ 0 đến 70;
c. Ph-ơng pháp điều khiển đá vách sập đổ toàn phần hay chèn lò.
2.2. Ph-ơng pháp luận này không áp dụng để tính toán dịch chuyển và biến dạng
trong những tr-ờng hợp địa chất phức tạp sau:
- Khi khai thác d-ới các đứt gẫy kiến tạo;
- Khi thế nằm đất đá có dạng uốn nếp ngoài những tr-ờng hợp đã trình bầy trong
ch-ơng 6.
- Khi khai thác bàng ph-ơng pháp buồng cột;
- Khi đã có tồn tại trong lịch sử hiện t-ợng trôi tr-ợt đất đá;
Trong những tr-ờng hợp này việc dự báo dịch chuyển, biến dạng cần phải có sự
tham gia của cơ quan chuyên ngành.
2.3. Phụ thuộc vào sự đầy đủ của số liệu ban đầu và điều kiện địa chất mỏ mà xác
định dịch chuyển, biến dạng dự kiến hay sác xuất.
2.4. Dịch chuyển và biến dạng dự kiến đ-ợc tính toán khi đã rõ vị trí lò chợ và
trình tự đi lò theo một trong các ph-ơng pháp d-ới đây t-ơng ứng với các điều kiện địa
chất kĩ thuật.
Nếu góc dốc bé hơn góc dốc giới hạn

g
, mà theo đó xẩy ra dịch tr-ợt đất đá
cánh nằm, thì áp dụng ph-ơng pháp đã trình bầy trong các ch-ơng 3 và 4. Trong tr-ờng
hợp này khi >
g
, thì việc tính toán thực hiện theo ph-ơng pháp có đề cập đến dịch
chuyển đất đá cánh nằm. Nếu ch-a xác định đ-ợc
g
thì áp dụng ph-ơng pháp tính
toán mà không có dịch chuyển đất đá cánh nằm.
2.5. dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất đ-ợc xác định khi lập kế
hoạch khai thác mà thiếu vị trí chính xác của lò chợ hay trình tự đi lò, cũng nh- đã rõ
kế hoạch thời gian trong điều kiện thế nằm thoải ( < 25) để đánh giá biến dạng cực
đại trong các tr-ờng hợp khi tỉ lệ chiều dầy khai thác (hiệu quả) của vỉa than m trên độ
sâu biên giới trên lò khai thác hầm lò thỏa mãn điều kiện sau:
a. Khi khai thác một vỉa than
;10.5,2
3
1
1


t
H
m

b. Khi khai thác hai vỉa than
;10.5,38,0
3
21

21


tt
H
m
H
m

c. Khi khai thác ba vỉa than
;10.46,08,0
3
3
21
321


ttt
H
m
H
m
H
m

Trong đó m
1
, m
2
, m

3
t-ơng ứng là chiều dầy khai thác các vỉa than 1, 2, 3 có
ảnh h-ởng nhất trong tập vỉa than; H
t1
, H
t2
, H
t3
t-ơng ứng là độ sâu biên giới trên của
lò khai thác trong các vỉa than trên.
Dịch chuyển và biến dạng sác xuất đ-ợc xác định theo một trong các ph-ơng
pháp trong các ch-ơng mục t-ơng ứng phụ thuộc vào điều kiện địa chất kĩ thuật mỏ.
Trong những tr-ờng hợp khác thì tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến.

9
2.6. T-ơng ứng với ph-ơng pháp này có thể tính toán dịch chuyển và biến dạng
dự kiến và sác xuất nh- trong bảng 2.
Bảng 2. Loại dịch chuyển và biến dạng tính toán đ-ợc
Dự kiến
Sác xuất
Độ lún cực đại và độ lún các điểm vùng
dịch chuyển
Độ lún cực đại
Dịch chuyển ngang cực đại, biến dạng
ngang cực đại, dịch chuyển ngang và biến
dạng ngang các điểm vùng dịch chuyển:
a. Vuông góc với đ-ờng ph-ơng;
b. Theo ph-ơng;
c. Theo h-ớng bất kỳ.
Dịch chuyển ngang cực đại, biến dạng

ngang cực đại theo h-ớng vuông góc
đ-ờng ph-ơng và h-ớng đ-ờng ph-ơng
Độ cong và độ nghiêng cực đại, độ cong
và độ nghiêng các điểm vùng dịch
chuyển:
a. Vuông góc với đ-ờng ph-ơng;
b. Theo ph-ơng;
c. Theo h-ớng bất kỳ.
Độ cong cực đại và độ nghiêng cực đại
h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng và
theo đ-ờng ph-ơng vỉa than
Bán kính cong
Bán kính cong
Độ cong tập trung h-ớng vuông góc với
đ-ờng ph-ơng và bán kính độ cong tập
trung tai khu vực xuất lộ các mặt tiếp xúc
yếu
Độ cong tập trung cực đại h-ớng vuông
góc đ-ờng ph-ơng và bán kính cong tập
trung nhỏ nhất
Thềm bậc tại các vị trí xuất lộ mặt tiếp
xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục
uốn nếp lõm
Thềm bậc cực đại tại xuât lộ mặt tiếp xúc
yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục
uốn nếp lõm.
Dịch ngang cực đại, dịch ngang tại các
điểm vùng dịch chuyển
Dịch ngang tại vùng dịch chuyển
Ghi chú:

1. Độ cong dự kiến và sác xuất đ-ợc tính toán khi góc dốc vỉa than



45

. Độ
cong tập trung đ-ợc tính toán khi góc dốc vỉa than

g




> 45

.
2. Trong tr-ờng hợp có dịch chuyển đất đá theo cánh nằm thì giá trị dự kiến và
sác xuất của độ lún, độ nghiêng, dịch chuyển ngang, biến dạng ngang và thềm bậc
đ-ợc tính toán chỉ cho mặt phẳng cơ bản bồn dịch chuyển h-ớng vuông góc đ-ờng
ph-ơng.
2.7. Để giải quyết các bài toán xây dựng các biện pháp bảo vệ công trình thì sử
dụng các kết quả tính toán dịch chuyển và biến dạng mặt đất mà có tính đến sai số vị
trí vùng dịch chuyển l và hệ số quá tải dẫn trong bảng 3.





10

Bảng 3. Hệ số quá tải
Dịch chuyển và biến dạng
Kí hiệu hệ
số quá tải
Giá trị hệ số quá tải để xây dựng dịch
chuyển, biến dạng
Tính dự kiến
Tính sác xuất
Độ lún
N


1,2
1,1
Dịch chuyển ngang
N


1,2
1,1
Độ nghiêng
n
i

1,4
1,2
Độ cong
n
k

1,8
1,4
Biến dạng ngang t-ơng đối
(co giãn)
N


1,4
1,2
Thềm bậc
n
hth

1,4
1,2
Xê dịch ngang
G
y

1,6
1,3

Đại l-ợng dịch chuyển và biến dạng mặt đất tính toán đ-ợc là các giá trị dịch
chuyển và biến dạng dự báo (sác xuất) cực đại điểm 1 3 vùng có đối t-ợng (h. 3) và
nhân với hệ số quá tải.

L

c
d

2
3

L
1
a
b


Hình 3. Sơ đồ xác định biến dạng tính toán cho nền móng đối t-ợng abcd.

Vị trí các điểm 1 3 đ-ợc xác định kể cả sai số vị trí vùng dịch chuyển tại thực
địa L (h. 3) qua công thức L = 0,1H
1
, nh-ng kgông bé hơn 10 m; trong đố H
1
- độ
sâu trung bình của vỉa than có ảnh h-ởng nhất đến đối t-ợng.
Đối với nhứng đối t-ợng công trình có dạng dài thì tính toán dịch chuyển và biến
dạng dự kiến đ-ợc thực hiện t-ơng tự cho các điểm đặc tr-ng.



11
3. Phân loại trữ l-ợng và ph-ơng pháp dự báo dịch chuyển,
biến dạng sác xuất khi lập kế hoạch khai thác mỏ
3.1. Dữ liệu đầu vào (gốc) để tính toán
Trong giai đoạn thăm dò và xây dựng mỏ cần phải lập các mặt cắt địa chất theo
h-ớng đ-ờng ph-ơng và vuông góc với đ-ờng ph-ơng. Trên các mặt cắt đó cần phải sử
dụng số liệu các lỗ khoan gần nhất xác định biên giới lớp đất phủ, trầm tích mêzôzôi và

đất đá gốc.
Tại những điểm đặc tr-ng của mặt cắt cần phải chỉ ra chiều dầy khai thác và góc
dốc vỉa than.
Trong giai đoạn lập tổng sơ đồ phân bổ hoạch định ruộng mỏ lên các mặt cắt và
bản đồ cần phải chỉ rõ biên giới các lò khai thác cũ và khu vực thiết kế khai thác mới.
Đ-a ra các ph-ơng án đi lò, chiều dài cột dài (panel), lò chợ, độ cao mức tầng, những
khu vực mà có thể áp dụng chèn lò, loại vật liệu chèn và các chỉ tiêu cơ bản.
Khi lựa chon khu vực khai thác có chèn lò cần phải tính đến h-ớng dẫn trong mục
3.2 phần phân loại trữ l-ợng theo quan điểm ảnh h-ởng của khai thác đến đối t-ợng
công trình.
3.2. Phân loại trữ l-ợng và dự báo biến dạng trong giai đoạn thăm dò khoáng
sàng và xây dựng mỏ
Trong giai đoạn thăm dò khoáng sàng và xây dựng mỏ phải đ-a ra phân loại trữ
l-ợng theo đặc điểm bị ảnh h-ởng của khai thác chúng đến đối t-ợng công trình. Phân
loại trữ l-ợng để lập ra các vùng khác nhau với các biện pháp bảo vệ khác nhau.
Theo đặc điểm ảnh h-ởng đến đối t-ợng công trình trong giai đoạn này cần lập ra
các vùng khai thác mỏ sau:
1. Vùng mà công tác khai thác mỏ có thể gây nên hố sụt lở hay phễu tụt trên mặt
đất. Biên giới vùng này theo h-ớng dốc xuống tính là độ sâu khai thác mà ở đó có thể
gây nên hố sụt lở và phễu tụt. Giá trị độ sâu này xác định theo ch-ơng 2.
2. Vùng mà công tác khai thác mỏ có thể gây nên biến dạng mặt đất lớn hơn biến
dạng giới hạn khi khai thác d-ới công trình. Biên giới d-ới của vùng này đ-ợc xác định
bởi độ sâu giới hạn H
g
, mà ở đó biến dạng bằng giá trị giới hạn [D
g
] đối với các công
trình trên mặt đất.
Khi vỉa than có góc dốc thoải ( < 25) độ sâu giới hạn H
g

đ-ợc xác định từ biểu
thức sau:
;
][
2
3
1
21
j
g
ggg
k
D
hH
m
hH
m
H
m






(1)
Trong đó m
1
, m
2

, m
3
chiều dầy khai thác các vỉa than t-ơng ứng là trên cùng,
giữa và d-ới cùng là ba vỉa than ảnh h-ởng đáng kể nhất trong tập vỉa than, mà có tỉ lệ
chiều dầy khai thác trên độ sâu khai thác lớn nhất; vùng ảnh h-ởng xác định theo các
góc
0
và
0
trên mặt cắt h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng hay góc
0
trên mặt cắt
hớng đờng phơng (h. 3.1. a, vùng AABB); h
1
chiều dầy giữa các vỉa than thứ
nhất và thứ hai đáng kể nhất (khoảng cách theo h-ớng trực giao với mặt vỉa than giữa
tru (vách) vỉa than thứ nhất và vách (trụ) vỉa than thứ hai); h
2
chiều dầy giữa vỉa than
thứ nhất và thứ ba đáng kể nhất (khoảng cách theo h-ớng trực giao giữa trụ (vách) vỉa
than thứ nhất và vách (trụ) vỉa than thứ ba; [D
g
] biến dạng giới hạn (chỉ tiêu biến
dạng) đối với đối t-ợng; k

i
hệ số xác định theo bảng 4 khi thay vì biến dạng giới hạn
(chỉ tiêu biến dạng) lại sử dụng biến dạng ngang giới hạn, hay theo bảng 5, khi thay vì
biến dạng giới hạn lại sử dụng độ nghiêng giới hạn.

12


Hình 4. Phân loại trữ l-ợng theo đặc điểm ảnh h-ởng khai thác đến đối t-ợng công trình.
a Khi vỉa than có góc dốc thoải ( < 25); b Khi vỉa than có góc dốc nghiêng và dốc
( 25).
Bảng 4. Giá trị hệ số k


Bể than
Góc dốc vỉa than,
0
20
35
45
55
60
Kuzbas, Quảng
Ninh
0,9
1,0
1,0
1,0
0,7
0,6

1,2
0,8
0,8
0,8

0,6
-

0,8
0,7
0,7
0,7
0,6
0,6

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Trong những tr-ờng hợp kh mà h
1
0,2H
2
, h
2
0,2H
3
, độ sâu giới hạn đ-ợc
xác định theo công thức:

)(
][
321

,
mmm
D
k
H
g
j
g


(2)
Trong đó H
2
, H
3
t-ơng ứng là độ sâu trung bình khai thác vỉa than 2 và vỉa than
3.
Bảng 5. Giá trị hệ số k
i
.

Bể than
Góc dốc vỉa than,
0
20
35
45
55
60
Kuzbas, Quảng

Ninh
1,8
1,4
1,0
0,8
0,7
0,5

1,4
1,2
1,0
0,7
0,6
0,5

Việc giải ph-ơng trình (1) có thể thực hiện bằng ph-ơng pháp lặp (interasia) hay
ph-ơng pháp khác. Khi giai ph-ơng trình bằng ph-ơng pháp lặp nó sẽ có dạng mới
(xem ch-ơng 5):


13
);;;;;(
21321
hhHmmmfH
gg


Giá trị gần đúng H
g1
đ-ợc tính theo (2). Tiếp theo bên vế phải của biểu thức (1)

tìm giá trị H
2
. Để thu đ-ợc giá trị độ sâu giới hạn chính xác hơn cho các tính toán tiếp
theo bên vế phải cần sử dụng một nửa tổng đã tính 0,5(H
g1
+ H
g2
). Quá trình tính toán
sẽ đ-ợc kết thúc nếu hai giá trị H
g
tr-ớc và tiếp sau tính đ-ợc khác nhau không quá 1
m. Khi khai thác tập vỉa than với góc dốc 25, giá trị độ sâu giới hạn đ-ợc xác định
theo biểu thức (h. 4.b):













n n
ii
g
j

n
i
g
j
i
g
j
g
hm
D
k
m
D
k
m
D
k
H
1
1
1
)1(11
,
2
1
,,
][][2][2

(3)
Trong đó

3
1
321
mmmm
i
tổng chiều dầy khai thác tập vỉa than trong
phạm vi vùng ảnh h-ởng đến đối t-ợng; vùng ảnh h-ởng của lò khai thác đến đối t-ợng
đ-ợc xác định theo các góc
0
và
0
trên mặt cắt h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng và
góc
0
trên mặt cắt hớng đờng phơng (vùng AABB, h. 3.1.b, chơng 3); k

i
= k


hệ số xác định theo bảng 4 khi đánh giá đsgih theo biến dạng ngang giới hạn; k

i
= k
i

hệ số, xác định theo bảng 5 khi đánh giá độ sâu giới hạn theo độ nghiêng giới hạn.
Các vỉa than ảnh h-ởng nhất là các vỉa than chiều dầy khai thác lớn nhất hay nếu

có chiều dầy gần nh- nhau thì là vỉa than nằm giữa nhóm tập vỉa than.
,
1313212)1(1
1
1
1 nni
n
i
hmhmhmhm






Trong đó h
1-2
, h
1-3
, h
1-n
khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang giữa trụ (vách) vỉa
than thứ nhất của tập vỉa than và vách (trụ) vỉa than đang xem xét.
Việc tính toán độ sâu khai thác giới hạn theo biểu thức (3) đ-ợc thực hiện tuần tự;
đầu tiên tính đến tất cả các vỉa than trong vùng ảnh h-ởng đến đối t-ợng; nếu đoạn
thẳng độ sâu giới hạn trên mặt cắt cắt qua tất cả các vỉa than trong vùng ảnh h-ởng,
chiều dầy của chúng đ-ợc sử dụng trong tính toán độ sâu giới hạn, thì giá trị thu đ-ợc
của độ sâu giới hạn đ-ợc coi là kết quả cuối cùng.
Nếu một phần các vỉa than trong tính toán độ sâu giới hạn trên mặt cắt trong vùng
ảnh h-ởng nằm d-ới đ-ờng ngang độ sâu giới hạn, thì phải tinh lặp lại độ sâu giới hạn

theo công thức (3) mà không tính đến ảnh h-ởng của vỉa than nằm d-ới đ-ờng ngang
độ sâu giới hạn đã tính trên mặt cắt.
Tính toán độ sâu giới hạn khai thác đ-ợc thực hiện đến lúc mà đ-ờng độ sâu giới
hạn trên mặt cắt sẽ cắt qua các vỉa than có chiều dầy sử dụng trong tính toán, hoặc nằm
d-ới các vỉa than đã nếu.
3. Vùng mà công tác khai thác mỏ gây nên những biến dạng từ giới hạn đến cho
phép v à nằm giữa đ-ờng ngang độ sâu khai thác giới hạn và độ sâu khai thác an toàn
(h. 4).
Giá trị độ sâu an toàn xác định theo h-ớng dẫn trong ch-ơng 3.
Việc dự báo vị trí các vùng khác nhau cho phép đ-a ra lựa chọn biện pháp bảo vệ
công trình tránh ảnh h-ởng có hại trong mỗi vùng.
Cần phải -u tiên lựa chọn các biện pháp bảo vệ cho các tr-ờng hợp cụ thể sau:
- Khi thiết kế khai thác mỏ đến độ sâu H
ot
cần phải xem xét áp dụng chèn lò thủy
lực toàn phần trong lò chợ hay để lại trụ than bảo vệ.

14
- Khi thiết kế khai thác mỏ từ độ sâu H
ot
đến H
g
cần phải xem xét các biện pháp
bảo vệ kĩ thuật mỏ và kết cấu công trình cho đối t-ợng. Các biện pháp kĩ thuật mỏ bao
gồm chèn lò khai thác, để lại trụ than bảo vệ, đi lò theo các nhóm vỉa than riêng rẽ,
sao cho đảm bảo giảm thiểu biến dạng xuống d-ới mức giới hạn.
- Khi thiết kế khai thác mỏ từ độ sâu H
g
đến H
a

để bảo vệ công trình cần phải
xem xét trình tự đi lò hợp lý, chèn lò không gian khai thác trong các vỉa than riêng rẽ
và các biện pháp kết cấu công trình.
3.3. Xác định nhóm các vỉa than cùng khai thác
Trong giai đoạn xây dựng tổng sơ đồ phân bổ hoạch định (rastoika) ruộng mỏ cần
phải xác định nhóm các vỉa than đ-ợc cùng khai thác theo điều kiện khai thác d-ới
công trình.
1. Khi góc dốc tập vỉa than 25, nhóm vỉa than cùng đ-ợc khai thác đ-ợc xác
định trên cơ sở so sánh biến dạng ngang cho phép (chỉ tiêu biến dạng) [
c
] (tốc độ biến
dạng ngang cho phép) [
c
] với các giá trị dự kiến:
a. Trên mặt cắt h-ớng đ-ờng ph-ơng
;][cos
1
2


n
c
i
i
B
H
m
k

(4)
][ cos
2
2
2
2
2
1
1
2
1
2
1
wn
n
n
VB
V
H
m
V
H
m
V
H
m
kk

Trong đó m
1
, m
2
, m
n
chiều dầy khai thác t-ơng ứng vỉa than thứ nhất, thứ hai và
thứ n trong nhóm; H
1
, H
2
, H
n
t-ơng ứng độ sâu phân bố vỉa than thứ nhất, thứ hai và
thứ n tại điểm giao nhau với mặt phẳng dựng với góc = 90 - 0,8 qua điểm đó; -
góc dốc vỉa than; V
1
, V
2
, V

3
t-ơng ứng là tốc độ đi lò chợ trong vỉa than thứ nhất, thứ
hai và thứ n của nhóm; k
B

- hệ số xác định theo bảng 9 cho các khoáng sàng khác
nhau; k
v1
hệ số xác định theo bảng 6 cho các khoáng sàng khác nhau.
Bảng 6. Giá trị hệ số kv
1
Bể than
kv
1

Kuzbas, Quảng Ninh
2,4
Các vùng khác
2,0 - 2,2
b. Trên mặt cắt h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng
;][)2sin(cos
1
2


n
c
i
i
B

H
m
k


(5)
][ )2sin(cos
2
2
2
2
2
1
2
1
1
2
1
cn
n
n
VB
V
H
m
V
H
m
V
H

m
kk













2. Khi góc dốc tập vỉa than > 25, tổng chiều dầy khai thác các vỉa than có thể
đ-ợc xác định bằng cách sau.
Theo biến dạng ngang cho phép và độ nghiêng cho phép (chỉ tiêu biến dạng) d-ới
đây:



15
;
][
h
c
c
H
k

m




;
][
h
c
c
H
k
i
m


(6)
Trong đó m
c
tổng chiều dầy khai thác đồng thời các vỉa than trong vùng ảnh
h-ởng đến đối t-ợng đang xem xét; H
h
- độ sâu mức khai thác, m.
Vùng ảnh h-ởng đ-ợc xác định theo các góc
0
và
0
trên mặt cắt h-ớng vuông
góc với đ-ờng ph-ơng và góc
0

trên mặt cắt h-ớng đ-ờng ph-ơng (h. 3.1.b).

,1 11
1
3
31
2
21
1 n
h
n
hh
c
m
H
h
m
H
h
m
H
h
mm

(7)
Trong đó h
1-2
, h
1-3
, h
1-n
t-ơng ứng là chiều dầy theo ph-ơng nằm ngang giữa các

vỉa than thứ nhất với thứ hai, thứ ba và thứ n.
3.4. Dự báo dịch chuyển và biến dạng xác suất khi lập kế hoạch khai thác mỏ
3.4.1. Dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất khi góc dốc các vỉa than
25, biên giới lò khai thác không nằm trong một mặt phẳng nằm ngang, đ-ợc xác
định theo công thức sau:
1. Độ lún
;cos9,0
1


n
iB
m

(8)
2. Dịch chuyển ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than
)(cos)3,0(
33221
mCmCmtg
B



(9)
Trong đó m
1
, m
2
, m
3

chiều dầy khai thác ba vỉa than có ảnh h-ởng nhất (tỉ số
m
1
/H
1
, m
2
/H
2
, m
3
/H
3
lớn nhất, theo h-ớng giảm dần; H
1
, H
2
, H
3
- độ sâu phân bố vỉa
than tại điểm giao nhau vơi mặt phẳng dựng với góc = 90 0,8, đi qua đối t-ợng
công trình; C
2
, C
3
t-ơng ứng là hệ số ảnh h-ởng vỉa than thứ hai và thứ ba , phụ thuộc
vào khoảng cách giữa hình chiếu biên giới không gian khai thác theo mặt lớp trong vỉa
than thứ nhất và thứ hai
1-2
, thứ nhất và thứ ba

1-3
của các vỉa than ảnh h-ởng nhất,
cũng nh- là chiều dầy giữa cac vỉa than h
1-2
, h
1-3
.
Trong tr-ờng hợp mà giá trị l có thể cho tr-ớc, thì đại l-ợng hệ số C
2
, C
3
có thể
đ-ợc xác định theo bảng 7 phụ thuộc vào tỉ số l/H
1
và h/H
1
1,0, trong đó H
1
- độ
sâu phân bố vỉa than ảnh h-ởng nhất trong tập vỉa than tại điểm giao nhau với mặt
phẳng dựng theo góc = 90 - 0,8 chạy qua công trình (h. 5); h chiều dầy giữa
các vỉa than đầu tiên có ảnh h-ởng nhất và vỉa than đang xem xét.


16


Hình 5. Sơ đồ dự báo dịch chuyển và biến dạng dự kiến khi
góc dốc vỉa than 25.
Bảng 7. Giá trị hệ số d

2
: d
3
, C
2
: C
3
.
l/H
1

h/H
1

D
C
0
0,5
1,0
0
0,5
1,0
0
0,9
0,9
1,0
1,0
1,0
1,0
0,25

0,9
0,9
1,0
0,9
0,85
0,85
0,5
0,2
0,6
0,8
0,5
0,6
0,7
1,0
0
0
0,2
0
0,1
0,2
Ghi chú: những giá trị trung gian của hệ số lấy bằng ph-ơng pháp nội suy.
Trong những tr-ờng hợp khi giá trị l không có, và khi l/H
1
>1, thì lấy C
2
= 0,9;
C
3
= 0,8.
3. Dịch chuyển ngang theo ph-ơng

;cos3,0
2
3
2
2
2
1
mmm
B


(10)

4. Độ nghiêng h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng
,cos
3
3
3
2
2
2
1
1
2

H
m
C
H
m
C
H
m
ki
i
BB

(11)
Trong đó H
1
, H
2
, H
3
- độ sâu phân bố ba vỉa than có ảnh h-ởng nhất của tập vỉa
than tại các điểm giao nhau với đ-ờng thẳng ảnh h-ởng cực đại dựng trên mặt cắt
h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng từ điểm đang xem xét của khu vực với góc = 90-

17
0,8 so với đ-ờng ngang về h-ớng dốc lên của vỉa than (h. 5, vỉa than có tỉ số cực đại
về m

1
/H
1
, m
2
/H
2
; m
3
/H
3
theo thứ tự giảm dần); k
Bi
hệ số xác định theo bảng 8.
Bảng 8. Giá trị hệ số k
Bi

Bể than
k
Bi


2,0
Kuzbas, Quảng Ninh
1,8

1,6

1,4
5. Độ nghiêng theo ph-ơng

;cos
2
3
3
2
2
2
2
1
1
2

H
m
H
m
H
m
ki
i
BB

(12)
6. Biến dạng ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than
;)2sin(cos
2
3
3
3
2
2
2
2
2

1
1
2
1
1
2

H
m
d
H
m
d
H
m
d
H
m
k
BB


(13)

Trong đó k
B

- hệ số xác định theo bảng 9; d

2
, d
3
t-ơng ứng là hệ số ảnh h-ởng
của vỉa than thứ hai, thứ ba, phụ thuộc khoảng cách l

trên mặt phẳng vỉa than giữa
hình chiếu biên giới không gian khai thác trên vỉa than thứ nhất, thứ hai, thứ ba có ảnh
h-ởng nhất và chiều dầy giữa chúng (h. 5).
Bảng 9. Giá trị hệ số k
B


Bể than
k
B


Kuzzbas, Quảng Ninh
0,9
Các vùng khác
0,7 1,2
Trong những tr-ờng hợp khi giá trị l đ-ợc cho tr-ớc, thì đại l-ợng hệ số d
2
và d
3
có thể đ-ợc xác định theo bảng 7 phụ thuộc vào tỉ số l/H
1
, h/H
1

. Với việc ch-a rõ
giá trị l khi h/H
1
> 1 thì cần phải lấy d
2
= 0,8; d
3
= 0,6.
7. biến dạng ngang theo ph-ơng
;cos
2
3
3
2
2
2
2
1
1
2

H
m
H
m
H
m
k
BB


(14)
8. Bán kính cong h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng

2
3
3
2
2
2
2
1
1
321
6,08,0cos
H
m
k
H
m
k
H
m
k
k

R
HHH
B
B
R

(15)
trong đó k
BR
hệ số, xác định theo bảng 10;





18
Bảng 10. Giá trị hệ số k
BR
Bể than
k
BR

Kuzbass, Quảng Ninh
0,2
Các vùng khác
0,17 0,2


Trong đó
321

;;
HHH
kkk
hệ số, xác định theo bảng 11 phụ thuộc vào độ sâu khai
thác t-ơng ứng là các vỉa than thứ nhất, thứ hai và thứ ba có ảnh h-ởng nhất.
Bảng 11. Giá trị hệ số k
H

H, m
< 300
400
600
800
> 1000
k
H

1,0
1,5
2,8
3,9
4,3
Ghi chú: Những giá trị trung gian xác định bằng ph-ơng pháp nội suy
9. Bán kính cong theo ph-ơng
2
2
3
3
2
2

2
2
2
2
1
1
321
6,08,0cos

H
m
k
H
m
k
H
m
k
k
R
HHH
B
B
R

(16)
3.4.2. Dịch chuyển và biến dạng sác xuất khi góc dốc vỉa than > 25, biên giới
d-ới lò khai thác nằm trên một mặt phẳng ngang đ-ợc tính toán trên cơ sở những số
liệu sau:
- Theo kinh nghiệm những mỏ (khu vực) lân cận, xác định độ cao tầng sác xuất
và đánh dấu vị trí khả dĩ nhất đứt gẫy ngang trên mặt cắt h-ớng vuông góc với đ-ờng
ph-ơng;
- Từ điểm đang xem xét trên mặt đất (điểm A, h. 6) dựng đờng thẳng AA và
AA với góc

0
và
1
+ với đ-ờng ngangđể xác định vùng ảnh h-ởng của lò chợ đến
điểm A đó (góc
0
và
1
xác định theo ch-ơng 7); Trong phạm vi vùng ảnh h-ởng
AAAA lựa chọn vỉa than 1 có ảnh hởng nhất (h. 6); vỉa than có ảnh hởng nhất là
vỉa than có chiều dầy khai thác lớn nhất; còn khi chiều dầy khai thác không khác nhau
quá 1,5 2 lần thì vỉa than có ảnh h-ởng nhất là vỉa than nằm giữa tập vỉa than.
- Tính toán dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất đ-ợc thực hiện từ sự
ảnh hởng từng mức khai thác trong phạm vi vùng ảnh hởng AAA.
Để lựa chọn biện pháp bảo vệ công trình thì sử dụng giá trị dịch chuyển và biến
dạng cực đại mà thu đ-ợc từ ảnh h-ởng của khai thác mỏ trên mỗi mức khai thác.


19


Hình 6. Sơ đồ dự báo dịch chuyển và biến dạng dự kiến khi góc dốc vỉa than > 25.
Công tác tính toán thực hiện theo các công thức:
a. Độ lún


n
iB
m
1

cos9,0

(17)
Trong đó m
i
chiều dầy khai thác các vỉa than nằm trong vùng ảnh h-ởng
AAA tại điểm đang xem xét trên mặt đất (h. 6);
b. Dịch chuyển ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng khi chiều dầy lớp đất
phủ h
p
0,2H
tb
(H
tb
- độ sâu khai thác trung bình):



n
iB
mtg
1
cos)3,0(

(18)

Khi chiều dầy lớp đất phủ h
p
0,2H
tb

để thực hiện dự báo dịch chuyển ngang
h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng cần phải có sự tham gia của cơ quan chuyên
ngành;
c. Dịch chuyển ngang theo h-ớng đ-ờng ph-ơng

);(cos3,0
321
mmm
B


(19)

Trong đó m
1
, m
2
, m
3
chiều dầy ba vỉa than có ảnh h-ởng nhất trong vùng
AAA.
d. Độ nghiêng theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than


20

h
n
n
hhh
i
B
H
h
m
H
h
m
H
h
mm
H
k
i
131
3
21
21
1 11
(20)

Trong đó m
1
chiều dầy khai thác vỉa than thứ nhất có ảnh h-ởng nhất; m

2
,
m
3
,, m
n
chiều dầy khai thác các vỉa than trong phạm vi AAA (h. 6); H
h
- độ sâu
mức tầng đang xem xét; h
1-2
, h
1-3
, h
1-n
khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang t-ơng
ứng giữa vỉa than thứ nhất và vỉa than đang xem xét; Trong những tr-ờng hợp mà h/H
h

> 1 thì lấy h/H
h
= 1; k
i
hệ số xác định theo bảng 5 (khi > 25);
e. Độ nghiêng theo h-ớng đ-ờng ph-ơng vỉa than

;
2
3
2

2
2
1
mmm
H
k
i
h
i
B

(21)

f. Bán kính cong h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng khi góc dốc vỉa than
2545

h
n
n
hh

KH
h
B
H
h
m
H
h
m
H
h
mm
kk
H
R
131
3
21
21
2
1 11
(22)

Ghi chú: khi góc dốc vỉa than bé hơn 25

thi tính toán dịch chuyển và biến dạng
đ-ợc thực hiện theo ph-ơng pháp trong mục 3.4.1 Phụ lục 1, trong đó k
k
xác định theo
bảng 12.

Bảng 12. Giá trị hệ số k
k


Bể than
, ( )
k
K
Quảng Ninh, Kuzbas
35
45
4,5
3,0
Các vùng khác
35
45
2,5 3,75
2,0 2,5

Ghi chú: giá trị trung gian xác định bằng ph-ơng pháp nội suy.

Hệ số k
H
xác định theo bảng 11 phụ thuộc vào độ sâu H
h
tầng mức đang xem xét;
g. Bán kính cong theo ph-ơng

2

3
2
2
2
1
2
mmmkk
H
R
KH
h
B


(23)

21

h. Biến dạng ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng khi chiều dầy lớp đất phủ
h
p
< 0,2H
tb


,1 11
131
3
21
21

h
n
n
hhh
B
H
h
m
H
h
m
H
h
mm
H
k


(24)

Trong đó k

hệ số xác định theo bảng 4 khi h/H
h
> 1 thì lấy h/H

h
= 1.
Khi chiều dầy lớp đất phủ h > 02H
tb
, việc dự báo biến dạng ngang h-ớng vuông
góc với đ-ờng ph-ơng cần phải đ-ợc thực hiện với sự tham gia của cơ quan chuyên
ngành.
h. Biến dạng ngang h-ớng đ-ờng ph-ơng

2
3
2
2
2
1
mmm
H
k
h
B



(25)

Trong tr-ờng hợp khi chuẩn bị thiết kế các biện pháp bảo vệ công trình đối với
các vỉa than đến mức nào đó, việc tính toán dịch chuyển và biến dạng đ-ợc thực hiện
nh- sau:
1. Theo các h-ớng dẫn trên xác định tổng dịch chuyển và biến dạng tại điểm xem
xét của mặt đất do ảnh h-ởng của tầng mức bất lợi nhất S

B
và khi khai thác hết các vỉa
than đến độ sâu thiết kế S
tk
.
2. Xác định tổng dịch chuyển và biến dạng do ảnh h-ởng của khai thác tr-ớc đây
(đến tr-ớc khi thiết kế các biện pháp bảo vệ) của mức S
s
.
3. Tìm hiệu số dịch chuyển và biến dạng S
B
S
s
và S
tk
S
s
, giá trị lớn nhất từ
chúng sử dụng để thiết kế các biện pháp bảo vệ.
Trong các tr-ờng hợp khi các vỉa than tr-ớc khi đ-ợc thiết kế các biện pháp bảo
vệ đ-ợc lựa chọn cho các mức khác nhau, tính toán dịch chuyển và biến dạng sác xuất
cần đ-ợc thực hiện với sự tham gia của các cơ quan chuyên ngành.
Việc dự báo các thềm bậc sác xuất đ-ợc thực hiện ở những nới mà chúng đã đ-ợc
ghi nhận qua quan trắc trên cơ sở độ nghiêng sác xuất.


4. Tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến
khi không có dịch tr-ợt đất đá cánh nằm (trụ)

4.1. Số liệu đầu vào

Để tính toán dịch chuyển và biến dạng thì sử dụng những số liệu cơ bản sau:
1. Chiều dầy khai thác vỉa than tại tất cả các khu vực.
2. Góc dốc vỉa than trong phạm vi lò chợ.

22
3. Kích th-ớc lò khai thác h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng và theo h-ớng
đ-ờng ph-ơng vỉa than (vuông góc với h-ớng tiến và theo h-ớng h-ớng h-ớng tiến
g-ơng lò chợ).
4. Vị trí t-ơng ứng giữa các lò chợ trong không gian (tọa độ tâm lò chợ hay các
điểm góc lò chợ trong hệ tọa độ thống nhất hay giả định).
5. Chiều dầy lớp đất phủ, trầm tích mêzôzôi và đất đá gốc trên các mặt cắt cơ bản
bồn dịch chuyển trên mỗi lò chợ.
6. Vị trí các đứt gẫy kiến tạo, trục uốn nếp, mặt tiếp xúc giảm yếu và xuất lộ của
chúng lên mặt đất.
7. Ph-ơng pháp điều khiển áp lực mỏ; Khi áp dụng biện pháp chèn lò - hệ số chèn
không gian khai thác bằng các vật liệu chèn, đại l-ợng khoảng cách thiết kế giữa
g-ơng lò và khối chèn, hệ số xẹp vật liệu chèn.
Chiều dầy khai thác vỉa than đ-ợc xác định nh- tổng chiều dầy khấu than các lớp
từ lò chợ và kể cả lớp đá bị khấu chung.
Khi chèn không gian khai thác bằng vật liệu đem từ bên ngoài khu vực khai thác
vào, thì chiều dầy khai thác trong tính toán dịch chuyển và biến dạng đ-ợc xem là
chiều dầy hiệu quả mh, mà khi có đủ thông tin về giá trị độ không lấp đầy vật liệu
chèn, dịch chập (konvergensia) nham thạch tr-ớc khi đặt khối chèn, đ-ợc xác định theo
công thức sau:

,)(
1 KHHKe
hhBhhmm
(26)

Trong đó h
H
- độ không lấp đầy khoảng cách từ đỉnh khối chèn đến vách vỉa
than; h
k
độ dịch chuyển chập nhau giữa vách và trụ tr-ớc khi phục hồi khối chèn, phụ
thuộc vào khoảng cách giữa khối chèn và g-ơng lò chợ; B
1
hệ số lún xẹp (lún nén)
vật liệu chèn do tải trọng tự nhiên.
Giá trị hn, h
k
và B
1
đ-ợc xác định trên cơ sở kinh nghiệm thực tiễn.
Nếu thiếu các số liệu quan trắc thực tế về chiều dầy hiệu quả thì cần phải xác
định theo công thức sau:

,
1
)1(
1
11
m
kBk
BhmB
m
H
e

(27)

Trong đó B
1
xác định theo bảng 13 cho các loại vật liệu khác nhau;

,11,0
0

l
l
k


Trong đó l khoảng cách từ tâm g-ơng lò đền biên giới khối chèn; l
0
thông số
xác định theo bảng 14 phụ thuộc vào loại vì chống.

Bảng 13. giá trị hệ số B
1


Loại chèn
B
1

23
Thủy lực
Từ cát
Từ đất đá đập vụn

0,05-0,15
0,15-0,30
Hơi
0,25-0,40
Tự chẩy
Từ đá đập vụn
Từ đá thải

0,25-0,45
0,35-0,50


Bảng 14. Giá trị thông số l
0
(m).

Loại vách
Dễ sập đổ
Sập đổ trung bình
Khó sập đổ
25
40
65

Kuzbass bảng 1516 cth2829

Việc tính toán dịch chuyển và biến dạng mặt đất cho các lò khai thác đang thiết
kế phụ thuộc vào kích th-ớc trụ than đề lại giữa chúng và khoảng cách gián đoạn thời
gian giữa chúng có thể đ-ợc thực hiện riêng rẽ cho mỗi lò chợ hay nhóm một số lò chợ
có tổng kích th-ớc chung (m. 4.4).
Khi đi lò ở các mức có góc dốc > 25, để tính toán dịch chuyển, biến dạng
trong bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc xuống thì cho phép nhập các vỉa than khác
nhau vào một vỉa t-ơng đ-ơng nếu thỏa mãn một trong các yêu cầu sau:
Biên giới d-ới của lò khai thác nằm trong cùng độ sâu H
h
của tầng mức đó;
Khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang giữa vỉa than trên và vỉa than d-ới trong
nhóm không lớn hơn 0,3H
h
(H
h
- độ sâu mức tầng khai thác).
Biên giới trên lò khai thác nằm trong độ sâu H
t
0,2H
tb
(H
t
- độ sâu biên giới trên
lò khai thác; H
tb
- độ sâu khai thác trung bình).

24


Hình 7. Sơ đồ xác định vỉa than t-ơng đ-ơng trong nhóm
và xây dựng biên giới bồn dịch chuyển.

Chiều dầy vỉa than t-ơng đ-ơng M
t
đ-ợc lấy bằng tổng chiều dầy các vỉa than
trong nhóm. Vị trí vỉa than t-ơng đ-ơng đ-ợc xác định bởi khoảng cách nằm ngang từ
trụ vỉa than trên trong nhóm đến trụ vỉa than t-ơng đ-ơng

n
nn
e
mmm
hmhmhm
N





21
3322
(30)

Trong đó m
1

, m
2
,, m
n
t-ơng ứng là chiều dầy vỉa than thứ nhất (trên cùng),
thứ hai,và tiếp theo; h
2
, h
3
, , h
n
t-ơng ứng là khoảng cách thep ph-ơng nằm
ngang từ trụ vỉa than thứ nhất (trên cùng) đến trụ vỉa than thứ hai, thứ ba và tiếp theo
vỉa than cuối cùng trong nhóm.
Các thông số cơ sở để tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến là:
- Góc biên giới;
- Góc lún cực đại (khi khai thác d-ới không toàn phần);
- Góc lún toàn phần (khi khai thác d-ới toàn phần);
- Đại l-ợng độ lún cực đại t-ơng đối;
- Đại l-ợng dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối;
- Hàm số phân bố dịch chuyển và biến dạng.

4.2. Tính toán dịch chuyển và biến dạng mặt đất dự kiến từ một lò chợ riêng biệt


25
4.2.1. Dịch chuyển và biến dạng trên mặt cắt cơ bản của bồn dịch chuyển (h. 8).
Độ lún mặt đất cực đại đ-ợc xác định theo công thức

210

cos NNmq
m


(31)

Trong đó q
0
- độ lún cực đại t-ơng đối, xác định theo ch-ơng 7; m chiều dầy
khai thác vỉa than, nếu chèn lò thì là chiều dầy hiệu quả (mục 4.1); - góc dốc vỉa
than; N
1
, N
2
hệ số, xác định theo ch-ơng 7. Độ lún mặt đất trên các mặt cắt cơ bản
bồn dịch chuyển đ-ợc xác định theo công thức:

)(zS
mxy


(32)

Trong đó S(z) hàm số đ-ờng cong độ lún mẫu, xác định theo bảng 17 23 phụ
thuộc vào hệ số N
1
- đối với những điểm mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng
ph-ơng vỉa than và N
2
đối với các điểm trên mặt cắt cơ bản h-ớng đ-ờng ph-ơng vỉa

than; z
x
= x/L
3
- đối với các điểm nằm trên mặt cắt cơ bản theo h-ớng đ-ờng ph-ơng;
z
y1
= y
1
/l
1
đối với các điểm nằm trên mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng
ph-ơng vỉa than của bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc xuống; z
y2
= y
2
/L
2
- đối với
các điểm nằm trên mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng trong bán bồn
dịch chuyển theo h-ớng dốc lên của vỉa than; x, y
1
, y
2
khoảng cách từ điểm lún cực
đại (bắt đầu của hệ tọa độ) đến điểm đang xem xét, t-ơng ứng trong bán bồn dịch
chuyển h-ớng theo ph-ơng, h-ớng dốc xuống và h-ớng dốc lên; L
1
, L
2

, L
3
chiều dài
bán bồn dịch chuyển (h. 8)