Tính khối lượng đào đắp trong các mỏ lộ thiên

Chơng 1
giới thiệu chung về công tác trắc địa mỏ
1.1 Mục đích, ý nghĩa
Trắc địa mỏ là một lĩnh vực trọng yếu, một mắt xích không thể thiếu đ-
ợc của công nghiệp khai thác mỏ. Nó là một nghành khoa học kỹ thuật Trắc
địa nói chung và có đặc thù riêng là phục vụ cho các quá trình thăm dò, thiết
kế, xây dung và khai thác mỏ.
Các phơng pháp, các kết quả về những số liệu, tài liệu đo đạc, tính toán,
bản đồ bản vẽ của Trắc địa đợc sử dụng trong thăm dò mỏ, trong quá trình
thiết kế, cải tạo mỏ, xây dựng đờng tàu điện ngầm và các công trình khác.
Trong thăm dò mỏ ngời ta phải sử dụng bản đồ địa hình và đo đạc bổ
sung khu vực thăm dò mỏ. Thiết kế trên bản đồ mạng lới các lỗ khoan thăm
dò và định vị ngoài thực địa các lỗ khoan đó trên cơ sở bản thiết kế cũng nh
định vị các công trình thăm dò khác nếu có. Tiến hành kiểm tra quá trình thi
công các công trình thăm dò đó và đo vẽ để biểu hiện chúng trên bản đồ, trên
bản vẽ hoàn công.
Xác định vị trí lấy mẫu đất đá trong quá trình khoan, đo đạc các yếu tố
về thế nằm của khoáng sản và đât đá. Trên cơ sở kết quả thăm dò thu nhận đ-
ợc mà xây dựng bản đò và bản vẽ hình học mỏ thể hiện dạng khoáng thể, các
điều kiện về thế nằm và chất lợng của khoáng sản.
Nói chung các công việc đo đạc và bố trí các công trình thăm dò bất kỳ
ngời làm công tác trắc địa nào cũng có thể đảm nhận đợc, song tốt nhất là
những ngời làm công tác Trắc địa mỏ đảm nhận vì họ đợc trang bị đầy đủ
các kiến thức về địa chất, thăm dò tài nguyên và hình học hóa mỏ.
Trong thiết kế mỏ thì các cơ sở thiết kế phải sử dụng các bản đồ địa
hình, các biểu đồ, bản vẽ hình học mỏ và các hồ sơ tài liệu khác về Trắc địa
mỏ.
Trong xây dựng mỏ, nhiệm vụ chính của ngời làm công tác Trắc địa mỏ
là bô trí từ thiết kế ra thực địa các yếu tố hình học của công trình, các đờng
lò. Kiểm tra giám sát việc thi công các công trình và các đờng lò đó theo
đúng thiết kế đã vạch ra. Để làm tốt những nhiệm vụ đó trớc hết ngời làm

công tác Trắc địa mỏ phải nghiên cứu tỷ mỉ bản vẽ, tài liệu thiết kế xây dựng
mỏ và tài liệu thăm dò mỏ. Sử dụng bản thiết kế ngời làm công tác trắc địa
tiến hành định vị trên thực địa vị trí đào giếng đứng, vị trí thi công các công
trình thực hiện việc đóng cọc các trục giếng, máy nâng
Trắc địa mỏ còn đo vẽ trong quá trình đào và lắp các thiết bị bên trong
lòng giếng, kiểm tra việc lắp ráp các dầm chống vỏ giếng, lắp đặt các dầm
ngang, thanh dẫn trong lòng giếng đứng và xác định vị trí giao cắt giữa
giếng với khu vực các đờng lò trong sân ga dới giếng. Khi đào các đờng lò
phải cho hớng và theo dõi để đảm bảo đờng lò đi đúng hớng đã cho và theo
đúng các kích thớc đã qui định trong thiết kế cho mặt cắt ngang của đờng lò
cũng nh độ dốc thiết kế nền lò.
Ngoài ra Trắc địa mỏ còn phải xác định khối lợng công tác đào lò và
chuẩn bị các tài liệu, hồ sơ cần thiết về Trắc địa mỏ để đa mỏ vào giai đoạn
sản xuất.
Tại các mỏ ở giai đoạn khai thác thì mục đích và nhiệm vụ của Trắc địa
mỏ là đảm bảo mọi yêu cầu về tài liệu và kỹ thuật để phục vụ cho khai thác
hợp lý và hiệu quả. Mức độ về an toàn trong khai thác, tính chính xác trong
dự báo về các điều kiện địa chất mỏ phần lớn tùy thuộc vào chất lợng các
công tác trắc địa ở mỏ. ở đây Trắc địa mỏ giữ vị trí hoa tiêu cho toàn bộ quá
trình khai thác mỏ.
Có thể nêu ra những nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa mỏ nh sau:
1 - Lập lới khống chế trắc địa cơ sở và đo vẽ bản đồ địa hình khu mỏ,
bản đồ khai thác, đo đạc định hớng qua giếng để tạo mối liên hệ thống nhất
về tọa độ và độ cao giữa mặt đất và hầm lò. Xây dựng các hệ thống mạng lới
đờng chuyền hầm lò để phục vụ cho quá trình đo vẽ các đờng lò và các
nhiệm vụ kỹ thuật khác. ở mỏ lộ thiên lập lới khống chế cơ sở và đo vẽ các
tầng, cập nhật bản đồ khai thác và tính khối lợng.
2 - Nghiên cứu các yếu tố hình học mỏ: (thế nằm, chất lợng, hàm lợng
khoáng sản, đứt gẫy kiến tạo) để lập hồ sơ tài liệu về hình học mỏ.
3 - đo vẽ và bố trí các yếu tố của các công trình xây dựng trên mặt đất,

các công trình thăm dò mỏ, các đờng lò, các hào kiểm tra định kỳ vận
hành của máy nâng, tổ hợp trục tải, tháp giếng
4 - Xác định vị trí đào các đờng lò theo thiết kế, cho hớng lò, kiểm tra
hớng và quá trình đào chống lò, đảm bảo qui định về kích thớc thiết diện lò
theo hộ chiếu, theo dõi chặt chẽ các khu vực uốn cong các đờng lò, kiểm tra
độ dốc nền lò.
Nhiệm vụ quan trọng của Trắc địa mỏ càng đợc khẳng định trong
công tác đào lò đối hớng hoặc các gơng lò đào đuổi.
5 - Tính toán, thống kê biến động trữ lợng khoáng sản trong ranh giới
kỹ thuật của mỏ, đánh giá tiềm năng trữn lợng đảm bảo cho xí nghiệp mỏ
khai thác trong thời kỳ tiếp theo, đánh giá và thống kê tổn thất tài nguyên và
chất lợng khoảng sản (độ nghèo về hàm lợng quặng, phẩm chất tham)
trong quá trình khai thác. Xây dựng kế hoạch, biện pháp bảo vệ lòng đất,
nâng cao chất lợng khai thác khoáng sản.
6 - Thống kê và kiểm tra sản lợng khoáng sản khai thác đợc trong
tháng, quí, năm trên cơ sở đo cập nhật lò chuẩn bị, lò chợ, kho bãi
7 - Nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá và mặt đất do ảnh h-
ởng của khai thác gây nên. Tính toán, xây dựng trên bản đồ và chỉ dẫn trên
thực địa ranh giới các trụ than bảo vệ các công trình tự nhiên và nhân tạo trên
mặt đất trong khu vực bị ảnh hởng của khai thác mỏ.
8 - Tham gia vào việc lập kế hoạch khai thác hàng tháng, hàng quí,
hàng năm.
Trắc địa mỏ còn có trách nhiệm tham gia vào việc xác lập ranh giới
mỏ và biểu thị lên bản đồ. Trong việc giải thể mỏ trắc địa có nhiệm vụ theo
dõi việc khai thác hết tài nguyên còn lại và tiến hành đo đạc các đờng lò,
chuẩn bị đầy đủ mọi hồ sơ và tài liệu cần thiết đa vào lu trữ.
Để đảm bảo tính đúng đắn và an toàn của mọi công việc về khai thác
mỏ đòi hỏi phải cùng một hệ thống tọa độ với các bản đồ, bản vẽ dới hầm lo.
Nếu những yêu cầu đó không đợc thỏa mãn thì sẽ dẫn tới những hậu
quả nghiêm trọng trong việc định vị vị trí các đờng lò tơng quan với vị trí các

công trình trên mặt đất khi cần đợc bảo vệ. Hậu quả đó càng thể hiện trong
một số công tác quan trọng nh đào lò đối hớng, xây dựng mặt cắt, xây dựng
bản đồ vỉa và xây dựng các tài liệu về hình học mỏ. Để tạo đợc sự liên kết
của đo vẽ giữa mặt đất và hầm lò đòi hỏi phảI thực hiện một dạng đo đạc đặc
biệt đợc gọi là đo đạc liên hệ hay còn gọi là công tác định hớng.
Đo đạc liên hệ hoặc định hớng thực hiện qua giếng đứng là dạng phức
tạp, đợc thực hiện bằng các phơng pháp hình học hoặc vật lý học.
Để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra ở trên, sinh viên ngành Trắc địa mỏ
phải đợc trang bị đầy đủ các kiến thức của các môn học nh Trắc đại phổ
thổng, Trắc địa cao cấp, Trắc đại ảnh, Bản đồ, Sai số, các môn học về Địa
chất, Khai thác mỏ, Xây dựng mỏ, Dịch chuyển và biến dạng đất đá mỏ,
Hình học mỏ
Thời kỳ đầu tiên của sự phát triển ngành công nghiệp mỏ, một trong
những nhiệm vụ chủ yếu của Trắc địa mỏ là xác lập ranh giới mỏ và theo dõi
sao cho các công tác khai thác mỏ không vợt ra ngoài ranh giới đó.
Sự phát triển của công nghiệp mỏ liên quan đến việc mở rộng các
nhiệm vụ cả ngành Trắc địa mỏ và đó là nguồn gốc hình thành một ngành
khoa học Trắc địa mỏ ngày nay.
Trắc địa mỏ hiện đại trở thành một lĩnh vực khoa học tổng hợp các
thành tựu khoa học kỹ thuật mới của các ngành trắc địa, địa chất và khai
khoáng để tiến hành thăm dò khoáng sản, xây dựng mỏ, khai thác mỏ (bao
gồm mọi loại khoáng sản và dầu khí).
Ngày nay các phơng pháp và công cụ đo đạc, tính toán, xây dựng tài
liệu truyền thống đợc thay thế bằng công nghệ hiện đại trên cơ sở các thành
tựu về điện tử và tin học.
Các số liệu đo đạc trắc địa đợc dùng để lập bản đồ, mặt cắt, xây dựng
hình chiếu đứng, các loại mặt cắt các đờng lò, cho hớng và kiểm tra quá trình
đào lò, tính toán thống kê khối lợng thực hiện các công tác về xây dựng, khai
thác mỏ, thống kê trữ lợng và tổn thất tài nguyên
Bản đồ phải thể hiện đúng hiện trạng công tác khai thác và qua bản đồ

ngời ta có thể xét đoán mức độ đúng, sai của tiến trình khai thác. Từ bản đồ
ngời ta có thể nhận đợc các số liệu cần thiêt cho việc tính các chỉ tiêu kinh
tế, kỹ thuật mỏ. Bản đồ là tài liệu cơ sở để thiết kế, lập luận chứng về các
công tác khai thác, thông gió, thoát nớc, mạng lới điện, tính toán xây dựng
các trụ than bảo về công trình
Bản đồ còn là tài liệu quan trọng giúp hco việc điều khiển công tác
khai thác an toàn, they trớc đợc những khu vực nguy hiểm mà đờng lò sẽ đI
qua (túi nớc, túi khí, đứt gẫy, lỗ khoan, ổ cháy ngầm), tránh đợc việc đào
lò hoặc khai thác dới các công trình cần bảo vệ, dới các hồ nớc, sông suối
Các kết quả đo đạc trắc địa còn là tài liệu cần thiết cho công tác thăm
do địa chất. Các yêu tố về địa chất cũng đợc thể hiện trên các bản đồ, bản vẽ
trắc địa.
Nh vậy trên bản đồ không những thể hiện các đờng lò, các công trình
phục vụ khai mà còn thể hiện đầy đủ các yếu tố, điều kiện địa chất của một
mỏ. Kết quả đo đạc trắc địa, các tài liệu bản đồ và các số liệu trắc địa, các tài
liệu bản đồ và các số liệu trắc địa nói chung đợc dùng để giải quyết nhiều
nhiệm vụ trọng yếu. Chúng phải đảm bảo độ chính xác cần thiết. Các sai số
về đo đạc, tính toán, thành lập bản đồ nếu không thỏa mãn các yêu cầu, quy
định sẽ dẫn tới những tổn thất không lơng hết đợc về mặt kỹ thuật và kinh tế
trong quá trình xây dựng và khai thác mỏ.
Bản đồ gốc về trắc địa để phục vụ cho khai thác mỏ khi xây dựng phải
tính đến thời gian sử dụng lâu dài của chúng bởi lẽ khi kết thúc công việc
khai thác các bản đồ này vẫn còn cần thiết đối với việc khai thác các mỏ bên
cạnh.
Tất cả những điều đó nói lên sự cân thiết phảI tiến hành các công tác
trắc địa một cách thận trọng, cần kiểm tra độ tin cậy các kết quả đạt đợc.
Ngày nay máy móc thiết bị và công nghệ đo đạc thành lập bản đồ đã hiện đại
hóa và tự động hóa ở mức độ cao, song mọi công đoạn đều do bàn tay con
ngời điều khiển, do vậy các yêu cầu trên lúc nào cũng cần thiết phải đảm
bảo.

1.2 lịch sử phát triển của trắc địa mỏ
1.Trên thế giới
Việc đo đạc các đờng lò đã xuất hiện xa xa trong điều kiện kỹ thuật rất
thấp. Geron Alexandre là tác giả đầu tiên viết ra các phơng pháp thô sơ, đơn
giản mà trình độ kỹ thuật thời đó chỉ cho phép thực hiện đến nh vậy.
thí dụ để đo đạc biểu hiện môt đờng lò ngời ta dùng dây căng theo hai
bên tờng lò tạo ra các hình tứ giác liên kết với nhau và nối với hai dây dọi thả
qua giếng đứng.
Cũng có những căn cứ cho phép khẳng định là ngành Trắc địa mỏ đã có
từ lâu hơn trớc công nguyên. ở ý còn lu giữ tấm bản đồ bằng da vẽ các đờng
lò một mỏ vàng (khoảng 1500 năm trớc công nguyên). ở La mã cổ đại ngời
xa đã đào một đờng hầm dài 6 km để xả nớc từ một cái hồ. Việc đào đờng
hầm này đợc thực hiện đối hớng (gơng lò đào từ hai phía ngợc hớng gặp
nhau) từ 40 giếng đứng và 70 giếng nghiêng đào theo trục đờng hầm. Khi
đào kênh Xuyê cổ xa, khoảng 2500 năm về trớc ngời ta đã dùng phơng pháp
thủy binh ( một dụng cụ chế tạo theo phơng pháp bình thông nhau có chiều
dài 6m chứa đầy nớc) để đo đạc mặt con kênh.
Một bớc phát triển lớn đối với ngành Trắc địa mỏ là sự ra đời của địa
bàn do ngời Trung quốc phát minh vào thế kỷ thứ III trớc công nguyện và đ-
ợc du nhập vao Châu Âu ở thế kỷ XI- XII. Địa bàn di biển đợc dùng trong
công tác Trắc địa mỏ cũng vào thế kỷ XI- XII.
Địa bàn trong công nghiệp mỏ xuất hiện vào khoảng 1505. Cuốn sách
của nhà bác học Đức Agricoly Georgie (1494- 1555) với chủ đề: Về ngành
mỏ và luyện kim đã mô tả đầy đủ về địa bàn dùng cho đo đạc đờng lò và đề
cập đến việc ứng dụng nó để giảI quyết một số nhiệm vụ của Trắc địa mỏ
quan trọng bằng các phơng pháp đơn giản.
Sau đó đến khoảng 1574 xuất hiện loại địa bàn có bộ ngắm. Năm 1663
Rassel (ngời Đức) chế tạo, địa bàn treo dùng cho Trắc địa mỏ.
Địa bàn các loại đợc dùng rất lâu nh chức năng một máy đo ngắm độc
nhất để đao đạc các dạng công tác Trắc địa mỏ.

Đến nửa đầu thế kỷ XIX mới xuất hiện máy kinh vĩ trong đo đạc ở mỏ.
Việc chế tạo máy kinh vĩ là các phơng pháp sử dungjnos trong đo đạc là
cống hiến của nhà Trắc địa mỏ ngời Nga tên là P.A.Olusev. Sau đó một thời
gian owe Đức nhà kỹ thuật Veisberg cũng tự chế tạo ra máy kinh vĩ và phơng
pháp đo đạc kinh vĩ hầm lò.
Vào thời kỳ này ở Đức Trắc địa mỏ phát triển mạnh. Vào 1850 ở Đức
máy kinh vĩ đợc dungfddeer đào 1 đờng hầm đối hớng có chiều dài 15 km.
Năm 1869 cuốn sách Nghệ thuật thực hành Trắc địa mỏ xuất bản ở Đức đã
đề cập đến một loạt máy móc dụng cụ Trắc địa mỏ mới trong đó có các tiêu
ngắm, mia treo, máy định hớng từ.
Một số đợc sử dụng rộng rãI trong thực tế sản xuất, số khác không có ý
nghĩa thực tiễn mà chỉ mang tính lịch sử của quá trình phát triển.
Sự phát triển của ngành chế tạo may ở Đức đã tạo ra nhiều nhà máy chế
tạo máy trắc địa nói chung và Trắc địa mỏ nói riêng và loại nổi tiếng trên thế
giới.
Sản phẩm của các nhà mày này đợc dùng ở nhiều nớc trên thế giới và ở
nớc ta hàng thập kỷ. Ngoài Đức ra, các máy trắc địa và Trắc địa mỏ sản xuất
ở Thụy Sỹ cũng nổi tiếng và rất a chuộng ở Việt Nam. Các nớc phát triển nh
Nhật, Mỹ đều chế tạo các loại máy trắc địa ngày càng tinh xảo, hiện đại.
Ngày nay với chủ trơng mở cửa và đờng lối đổi mới của nhà nớc, các
nhà khoa học và cán bộ kỹ thuật Việt Nam đã tiếp cận với trang bị mới từ các
nớc phát triển nh Mỹ, Nhật, Thụy sỹ trong lĩnh vực trắc địa và Trắc địa
mỏ.
Công nghệ hiện đại đang dần thâm nhập vào nớc ta cả về thiết bị máy
móc lẫn phơng pháp thực hiện. Cuộc cách mạng về tin học và điện tử đã bắt
buộc phải có sự thay thế nhanh chóng về máy móc, thiết bị, phơng pháp ở cả
ba công đoạn của công tác Trắc địa mỏ nói riêng và trắc địa nói chung là đo
đạc (thu nhận thông tin), xây dựng tài liệu bản đồ (chế biến thông tin) và sử
dụng chúng trong từng mục đích (xử lý thông tin).
Sự thay thế đó là tất yếu vì nhiệm vụ Trắc địa mỏ ngày nay phải đáp

ứng nhịp độ phát triển và tăng trởng của đất nớc trong thời kỳ mới, sự hòa
nhập với thế giới và khu vực trong mọi lĩnh vực khoa học.
Từ lâu nhiều cơ sở trắc địa đã sử dụng các loại máy móc hiện đại nh
GPS (định vị toàn cầu), SET (toàn đạc điện tử) trong nhiều lĩnh vực công
nghiệp. Tuy vậy, trong ngành trắc địa mỏ, đặc biệt là Trắc địa mỏ còn chậm
tiếp cận với công nghệ hiện đại vì nhịp độ phát triển của công nghiệp khai
thác mỏ còn rất thấp. Sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa sẽ là nhân
tố tạo ra biến đổi có tính nhảy vọt trong những năm tới về thiết bị và công
nghệ của ngành Trắc địa mỏ.
Phơng pháp đo đạc, xử lý số liệu, tính toán cũng có một lịch sử tiến hóa
lâu dài. Song song với việc hoàn thiện các máy móc, thiết bị, các phơng pháp
trắc địa cũng đợc nghiên cứu cải tiến, việc nghiên cứu độ chính xác của công
tác đo đạc tiến triển không ngừng. Vào cuối nửa thế kỷ XVII ở Đức ngời ta
đã hoàn thiện phơng pháp thể hiện các đờng lò trên bản đồ. Trong đo đạc liên
hệ (định hớng) Hanxơ đề xuất sử dụng phơng pháp Ganzen (1874), tiếp theo
là các phơng pháp trùng phơng hai dây doi, phơng pháp đo nối đối xứng của
Phôcxơ (1926). Năm 1851 Veisberg đã giới thiệu các kết quả nghiên cứu độ
chính xác định hớng một mỏ có độ chính xác định hớng bằng phơng pháp
tam giác liên hệ.
Với việc tăng độ sâu giếng đứng, một vấn đề bức thiết đặt ra là phải
nghiên cứu dộ dao động của gió trong lòng giếng (đầu thế kỷ XX). Năm
1913 hội đồng đặc biệt của hiệp hội các nhà Trắc địa mỏ Đức đã thực hiện
định hớng một mỏ có độ sâu 1090m có tính đến tác động của gió vào dây
quả nặng.
Giáo s học Viện Mỏ Freiberg ở Đức Vinsky đã nêu giả thuyết về chuyển
động của gió trong lòng giếng. Vinsky cho rằng gió trong lòng giếng chuyển
động theo dạng xoắn ốc và từ đó ông đề xuất lý thuyết chiếu điểm nhiều quả
nặng. Sau đó Vinsky trong công trình của mình đã công bố các kết quả
nghiên cứu thực tiễn công tác Trắc địa mỏ ở Đức (1929- 1932). Sau Vinsky
có Phôxơ, Ganzen, Bisố nghiên cứu về bản chất dây quả nặng thả qua

giếng và 1934 đã diễn ra sự tranh cãi về lý thuyết của Vinsky.
Drum ddeed xuất giả thuyết về độ lệch của dây quả nặng nhng cha đợc
giải quyết triệt để. Đến những năm 1936- 1939, tiếp theo là những năm 1949
-1950 giả thuyết này đợc nghiên cứu kỹ ở Liên Xô cũ và các kết quả đã cho
phép phủ định giả thuyết của Vinsky.
Vào nửa đầu thế kỷ XIX cùng với việc nghiên cứu các phơng pháp định
hớng hình học, định hớng từ ngời ta tìm ra và ứng dụng các phơng pháp
định hớng mới: Định hớng bằng kinh vĩ con quay, định hớng bằng ống kính
quang học.
Đề nghị đầu tiên về sử dụng con quay trong định hớng (1913) là của
Phôcxơ (Ba Lan) sau đó là Gaussman (1914 - Đức). Năm 1922 ở Đức máy
con quay dùng cho định hớng đợc chế tạo thực nghiệm ở Đức nhng do nhợc
điểm về cấu trúc nên không đợc thực tế chấp nhận.
Năm 1947 - 1952 các mẫu máy con quay định hớng mới lại đợc chế tạo
nhng lại quá cồng kềnh. Hiện nay ở Đức và nhiều nớc khác đã chế tạo đợc
nhiều loại máy kinh vĩ con quay đạt độ chính xác cao trong công tác định h-
ớng. Dụng cụ định hớng bằng ống kính quang học đợc thay thế bằng ống
kính định hớng laser qua giếng đứng. Việc chuyền độ cao qua giếng đứng
xuống hầm lò bằng thớc thép, dây thép, máy đo độ sâu đợc thay thế dần
bằng công nghệ đo hiện đại hơn nh máy đo dài quang điện, laser.
Bên cạnh các vấn đề đợc nghiên cứu và đợc phát triển nêu ở trên, các
vấn đề liên quan đến dịch chuyển và biến dạng đất đá mặt đất do ảnh hởng
của khai thác mỏ cũng đợc quan tâm ở nhiều nớc. Nhiều kết quả nghiên cứu
đã đợc đúc kết giúp giải quyế các nhiệm vụ kỹ thuật trong quá trình khai
thác.
Ngay từ cuối thế kỷ 19 ở Đức, Anh, Pháp, Bỉ các nhà khoa học đã lu
tâm nghiên cứu các vấn đề về dịch chuyển, biến dạng đát đá mỏ trong khai
thác lộ thiên cũng nh khai thác hầm lò, vấn đề bảo vệ các công trình trên mặt
đất, độ ổn định bờ mỏ và các biện pháp chống trợt lở bờ mỏ
Đến cuối thế kỷ XIX dã có xấp xỉ 200 công trình khoa học về lĩnh vực

trên công bố ở nhiều nớc trên thế giới. Song song với việc xây dựng cơ sở lý
thuyết việc quan trắc dịch chuyển tại các mỏ hầm lò cũng đợc hoàn thiện dần
trên cơ sở các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới và các thành tựu của các công
trình nghiên cứu khoa học. Ngày nay việc xử lý số liệu quan trắc trắc địa và
việc xây dựng tài liệu đều đợc thực hiện bằng máy tính điện tử. Đầu thế kỷ
XX quan trắc trắc địa để xác định tính chất và qui luật dịch chuyển và biến
dạng đất đá do khai thác mỏ gây nên phát triển tại khắp các nớc. Tại Anh các
trạm quan trắc dài hạn đợc lập ra trên hầu hết các mỏ than lớn. ở Mỹ quan
trắc trắc địa giới hạn trong một số mỏ quặng tại các bang nh Ilinoi,
Michigân, Penxinvania Quan trắc trắc địa cũng đợc thực hiện ở các nớc ấn
độ, Tiệp, Balan.
Những năm gần đây ngời ta đã công bố hàng loạt công trình khoa học
về lĩnh vực này trên cơ sở nghiên cứu ở thực địa và trong phòng thí nghiệm
(chủ yếu là phòng thí nghiệm mô hình vật liệu tơng đơng).
Ngoài các nhiệm vụ trên trong ngành trắc địa mỏ còn vận dụng mọi
kiến thức của hình học mỏ để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật phức tạp khác
trong quá trình xây dựng và khai thác mỏ.
2. Trong nớc
Ngành khai thác mỏ nói chung và Trắc địa mỏ nói riêng ở nớc ta so với
các nớc trên thế giới còn non trẻ và cha phát triển. Nói về lịch sử phát triển
của nó ta lấy năm 1954 (năm miền Bắc Việt Nam hoàn toàn giải phóng) làm
mốc để xét.
Mỏ ở nớc ta phần lớn nằm trên địa phận Miền Bắc Việt Nam mà trung
tâm công nghiệp khai thác than là bể than Quảng Ninh. Từ 1954 trở về trớc
các mỏ nằm trong tay t bản Pháp và chúng đợc khai thác theo phơng thức và
công nghệ lạc hậu, chủ yếu là thủ công. Ngời Pháp nắm giữ mọi việc từ hcur
mỏ đền cán bộ kỹ thuật trong đó kể cả Trắc địa mỏ. Chỉ có một vài ngời Việt
Nam làm công việc về đo đạc, vẽ bản đồ nhng hầu hết là với t cách giúp việc
cho chủ mỏ. Họ không đợc đào tạo chính qui, không có bằng cấp.
Nh vậy ở thời điểm giải phóng vùng mỏ, con số không đợc khẳng

định đối với kĩnh vực Trắc địa mỏ. Trong các lĩnh vực khai thác mỏ khác
cũng tình trạng tơng tự.
Những năm đầu sau giải phóng mọi công tác về đo vẽ phục vụ khai thác
do những công nhân trớc đây làm cho Pháp đảm nhiệm, họ làm việc từ kinh
nghiệm là chủ yếu. Trớc tình hình đó nhà nớc khẩn cấp đào tạo cán bộ kỹ
thuật cho ngành mỏ nói chung trong đó có kỹ s Trắc địa mỏ.
Một mặt mở ngành đào tạo trong nớc, mặt khác gửi đi đào tạo ở các nớc
xã hội chủ nghĩa (Liên Xô, Bungari, Trung Quốc, Balan, Đức, Triều tiên ).
Vào những năm 1960 Trờng trung học mỏ Quảng Ninh mở ngành Trắc
địa mỏ, kịp thời cung cấp kỹ thuật viên trắc địa cho các mỏ. Năm 1962 cả n-
ớc mới có hai kỹ s Trắc địa mỏ đầu tiên từ nớc ngoài về phục vụ cho vùng
mỏ, những năm tiếp theo lần lợt có thêm các kỹ s Trắc địa mỏ đợc đào tạo từ
nhiều nớc khác nhau. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ ngày một tăng kết
hợp với sự trợ giúp về mặt tổ chức và kỹ thuật của chuyên gai Liên Xô cũ,
các công tác về Trắc địa mỏ dần đi vào nền nếp và qui củ.
Năm 1966 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất thành lập mà tiền thân của nó
là khoa Mỏ địa chất của Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm 1968 trờng
Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội đợc Chính phủ cho phép mở ngành Trắc địa
mỏ. Số kỹ s Trắc địa mỏ đào tạo ở trong nớc đầu tiên (khóa 12) cung cấp kịp
thời không chỉ cho các mỏ Quảng Ninh mà còn cho các cơ sở đào tạo và
quân đội. Đến nay hàng trăm kỹ s Trắc địa mỏ đã đợc đào tạo và hoạt động
không chỉ riêng trong ngành mỏ mà còn ở nhiều ngành khác nh địa chất, dầu
khí, quân đội, xây dựng, thủy điện Đội ngũ cán bộ kỹ thuật này đã có đủ
trình độ và năng lực quản lý chuyên môn và giải quyết mọi nhiệm vụ kỹ
thuật trắc địa cần thiết. Trờng Đại học Mỏ - Địa chất đã từ đào tạo Nghiên
cứu dinh Trắc địa mỏ trong nớc trong những năm gần đây.
Một số các đề tài nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất về Trắc địa mỏ
nh mạng lới khống chế cơ sở, quan trắc dịch chuyển và biến dạng, bảo vệ
công trình đã đợc thực hiện qua sự phối hợp của nhà trờng đại học và cơ sở
sản xuất. Đến nay ngoài hàng trăm kỹ s đã đợc đào tạo, ngành Trắc địa mỏ

Việt Nam đã có một số các Phó Giáo s, Phó tiến sỹ đang hoạt động tại các cơ
sở đào tạo, nghiên cứu, sản xuất trong nớc.
Các cán bộ kỹ thuật Trắc địa mỏ và các cán bộ kỹ thuật trong lĩnh vực
khai thác, cơ lý ở Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật mỏ đã nhiều năm tiến
hành nghiên cứu quan trắc biến dạng các bờ mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh.
Trớc đây việc nghiên cứu độ ổn định bờ mỏ đã có sự hợp tác với các đồng
nghiệp Liên Xô cũ, trong đó có sự tham gia và chỉ đạo của giáo s Viện
VNIMI (Viện trắc địa mỏ và địa cơ học toàn liên bang) Phi-xen-cô G.L và
các cộng sự.
ở Việt Nam từ trớc tới nay cơ cấu tổ chức Trắc địa mỏ đợc thực hiện
theo ngành dọc từ Bộ chủ quản đến các mỏ trong chức năng chỉ đạo, điều
hành và giám sát thẩm định chuyên môn. Là một ngành kỹ thuật phục vụ
quan trọng ở mỏ nên nhất thiết mỗi mỏ phải có một phòng trắc địa độc lập
do một trắc địa trởng phụ trách. Đối với mỏ nhỏ, cán bộ kỹ thuật về địa chất
mỏ nằm trong chế của Phòng Trắc địa mỏ và thờng đặt dới sự điều hành của
trắc địa trởng.
Vì Trắc địa mỏ là một ngành kỹ thuật quan trọng trong công nghiệp
khai thác mỏ nên vai trò vị trí của Trắc địa mỏ tự nó sẽ đợc khẳng định, đặc
biệt khi công nghiệp khai thác mỏ phát triển theo một qui mô lớn hơn ngày
nay. Hiên đại hóa mọi qui trình công nghiệ sẽ thúc đẩy tôc độ phát triển năng
lực và quy mô khai thác, trong trờng hợp đó đòi hỏi sự đáp ứng rất to lớn của
Trắc địa mỏ.
Ngày nay nền công nghiệp khai thác mỏ của Việt Nam còn thấp kém về
mọi mặt trong đó có Trắc địa mỏ. Cơ chế quản lý, phơng thức sản xuất cũ
thực tế đã kìm hặm phát triển. Với chủ trơng công nghiệp hóa và hiện đại
hóa đất nớc, chắc chắn bớc sào thế kỷ 21 ngành Khai thác mỏ nói chung và
ngành Trắc địa nói riêng của nớc ta sẽ có những bớc nhảy vọt để tiến kịp và
hòa nhập với khu vực và trên thế giới.
1.3 những đặc điểm cơ bản của trắc địa mỏ
Trắc địa mỏ là một ngành khoa học phục vụ cho công nghiệp khai thác

mỏ, là một khâu kỹ thuật then chốt quan trọng trong bộ quá trình công nghệ
từ thăm dò mỏ, thiết kế mỏ, xây dựng mỏ, khai thác mỏ và giải thể mỏ khi đã
khai thác hết tài nguyên. Trắc địa mỏ đóng vai trò hoa tiêu trong tiến trình
khai thác mỏ. Chính vì vậy trắc địa mỏ là ngành đòi hỏi một sự tập trung
tổng hợp các kiến thức đầy đủ và cơ bản về trắc địa, địa chất, kỹ thuật khai
thác, kinh tế mỏ, môi trờng mỏ để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật ở mỏ
trong các giai đoạn khác nhau.
Môn học Trắc địa mỏ liên quan chặt chẽ với nhiều môn học khác, trong
lĩnh vực Trắc địa nh Trắc địa phổ thông (trắc địa cơ sở), Trắc địa cao cấp, Sai
số, Trắc địa ảnh, Bản đồ, máy móc và thiêt bị về trắc địa.
Kiến thức các môn học trên sẽ giúp cho ngời kỹ s Trắc địa mỏ thực hiện
mọi nhiệm vụ về đo đạc từ khống chế cơ sở đến đo vẽ chi tiết, lập bản đồ và
dạng công tác trắc địa khác. Nh vậy với các kiến thức về trắc địa đợc trang
bị, ngời kỹ s Trắc địa mỏ không chỉ phục vụ ở mỏ không chỉ phục vụ ở mỏ
mà có đầy đủ khả năng kỹ thuật để phục vụ ở các công trình công nghiệp
khác nh một kỹ s Trắc địa Công trình.
Hình học mỏ là một bộ phận kiến thức quan trọng của ngành Trắc địa
mỏ. ở môn học này có sự kết hợp chặt chẽ giữa hình học và địa chất học.
Ngày nay Hình học mỏ đợc hình thành nh một môn khoa học hoàn chỉnh để
giải quyết các vấn đề phức tạp liên quan giữa kiến tạo và kỹ thuật khai thác
mỏ với nhiều nhiệm vụ khác.
Mặt khác những kiến thức cơ bản về địa chất cũng sẽ rất cần thiết để
Trắc địa mỏ giải quyết các nhiệm vụ sau đây:
Đo đạc ngoài thực địa và biểu diễn lên bản đồ thế nằm của vỉa than,
thân quặng (góc nghiêng, chiều dày, lộ vỉa ).
Biểu diễn lên bản đồ, bản vẽ các yếu tố địa chất nói chung, các yếu tố
của đứt gãy kiến tạo các dạng.
Giải thích qui luật phân bố hàm lợng, tính trữ lơng, tính tổn thật. Nh
vậy việc trang bị cho Trắc địa mỏ những hiểu biết về địa chất mỏ, khoáng
sàng và thăm dò khoáng sàng thực sự là cần thiết.

Đối tợng phục vụ của Trắc địa mỏ là công nghệ xây dựng và khai thác
mỏ. Do vậy các môn học về xây dựng mỏ, khai thác mỏ không thể thiếu
trong quá trình đào tạo chuyên gia của ngành Trắc địa.
Kỹ s Trắc địa mỏ bắt buộc phải nắm vững công nghệ xây dựng mỏ để
nắm bắt đợc mọi vấn đề mà trắc địa cần đáp ứng từ khi thiết kế mỏ, bố trí các
yếu tố cần thiết trong thiết kế ra thực địa và kiểm tra thi công công trình.
Về công nghệ khai thác hầm lò cũng nh lộ thiên, chuyên gia Trắc địa
mỏ cần có sự hiểu biết toàn diện về lĩnh vực này để xác định chức năng phục
vụ.
Thực vậy, các môn học về khai thác mỏ có liên quan với Trắc địa mỏ
một cách hữu cơ vì Trắc địa mỏ có thể coi là một dạng trắc địa công trình.
Công trình đó là mỏ.
Sự hiểu biết của Trắc địa mỏ trong lĩnh vực khai thác mỏ phải bắt đầu từ
nguyên lý thiết kế mỏ, công nghệ khai thác mỏ, các hệ thống khai thác
Ngoài ra các hiểu biết khác về an toàn, thông gió, về tác động môi trờng
cũng cần thiết đối với Trắc địa mỏ. Ngày nay mọi vấn đề kỹ thuật của công
nghệ khai thác mỏ còn đợc nghiên cứu giải quyết từ các cơ sở lý thuyết địa
cơ học, do vậy Trắc địa mỏ còn liên quan chặt chê với các môn học khác nh
cơ lý đá, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết môi trờng đồng nhất
Toán học đợc sử dụng rộng rãi, toàn diện trong Trắc địa mỏ để giải
quyết hầu hết mọi vấn đề. Thiếu sự trang bị về toán học hó có sự hiểu biết
sâu và vững vàng về Trắc địa mỏ. Toán học đợc coi là chìa khóa của mọi
ngành khoa học, nhng đối với Trắc địa mỏ ý nghĩa đó còn cao hơn. Ngoài ra
một số vấn đề về Trắc địa mỏ đợc giải quyết từ cơ sở vật lý học(các phơng
pháp vật lý dùng trong công tác định hớng hầm lò qua giếng đứng, nghiên
cứu dịch chuyển và biến dạng, quan trắc dịch chuyển và biến dạng đất đá
trong lòng đất và trên mặt đất bằng phơng pháp vật lý với máy móc và thiết
bị đo đạc quang điện, điện tử ).
Do vậy Trắc địa mỏ có liên quan đến một số cơ sở lý thuyết vật lý mà
kiến thức cần đợc trang bị là các nguyên lý cơ bản (thí dụ nguyên lý con

quay, nguyên lý điện, nguyên lý về laser ).
Nh vậy kiến thức đòi hỏi đối với Trắc địa mỏ bao quát trong một diện
rộng kể cả các kiến thức về khoa học cơ bản (Toán, lý), kỹ thuật cơ sở (các
môn về địa cơ học) và chuyên môn (Địa chất, Xây dựng và khai thác mỏ,
Trắc địa cao cấp, Trắc địa phổ thông, Trắc địa ảnh, Sai số ).
Ngày nay nghiên cứu tác động môi trờng có một ý nghĩa quan trọng và
cấp bách trong nhiều lĩnh vực trong đó công nghiệp khai thác mỏ. Những ô
nhiễm về bụi, về nớc thải từ mỏ và đặc biệt là sự biến động về địa hình bề
mặt do quá trình khai thác mỏ, tác dộng hủy hoại đối với môi trờng sinh thái
lại là vấn đề lớn. Những số liệu trắc địa đo đạc đợc, những tài liệu, bản đồ,
bản vẽ do trắc địa thành lập là cơ sở quan trọng của quá trình nghiên cứu tác
động môi trờng. Trắc địa mỏ hiện đại cần đợc trang bị những hiểu biết mới
về môi trờng. Trắc địa mỏ hiện đại cần đợc trang bị những hiểu biết mới về
môi trờng về tin học. Với những đặc điểm cơ bản và các kiến thức toàn diện
đòi hỏi đối với quá trình đào tạo, kỹ s Trắc địa mỏ không chỉ hoạt động trong
ngành mỏ và còn có thể hoạt động trong các lĩnh vực khác nh thăm dò
mỏ,thăm dò và khai thác dầu khí, xây dựng công trình đặc biệt là công trình
hầm và tàu điện ngẩm, đo đạc địa chính
Chơng 2
qui trình đo vẽ và tính khối lợng các mỏ lộ thiên
2.1 lới khống chế cơ sở mỏ lộ thiên
2.1.1. Khái niệm
Lới khống chế cơ sở ở mỏ lộ thiên (bao gồm lới khống chế cơ sở mặt
bằng và lới khống chế cơ sở độ cao), là tập hợp những điểm của lới tam giác
nhà nớc các cấp, các điểm của lới giải tích và các điểm của đờng chuyền đa
giác. Những điểm này đợc bố trí trên bề mặt khu mỏ, chức năng chủ yếu của
chúng là làm cơ sở cho việc thành lập và phát triển mạng lới khống chế đo vẽ
trên các tầng khai thác, phục vụ thành lập các loại bản đô tỷ lệ l:200 đến
1:2000 và các công tác trắc địa chuyên dụng khác.
Các điểm khống chế cơ sở đợc bố trí đều đặn trên bề mặt khu mỏ, ở

các khu vực đất đá ổn định, đảm bảo tính bền chắc ổn định và tồn tại lâu dài.
Công tác đo đạc trong các mạng lới khống chế cơ sở đợc tiến hành với
các chỉ tiêu kỹ thuật có độ chính xác cao. Việt xử lý các kết quả đo đạc đợc
thực hiện bằng các phơng pháp tính toán chặt chẽ.
2.1.2. Lới khống CHế Cơ Sở MặT BằNG
Lới khống chế cơ sở mặt bằng ở mỏ lộ thiên bao gồm các điểm của lới
tam giác nhà nớc các cấp I, II, III, IV, các điểm lới giải tích và các điểm của
đờng chuyền đa giác có độ chính xác tơng đơng. Do mật độ của các điểm
tam giác nhà nớc quá tha nên các công ty, các xí nghiệp mỏ phải tự thành lập
các loại lới cấp thấp hơn, cho đến nay, thông dụng nhất là lới giải tích hoặc
các đờng chuyền đa giác.
1. Lới giải tích
Lới giải tích đợc thành lập và phát triển dựa vào các điểm của lới tam
giác nhà nớc.
ở Việt Nam, các khu tập trung mỏ đợc phân bố chủ yếu ở các vùng có
bề mặt địa hình phức tạp: đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sông suối chia cắt,
điều kiện khí hậu thay đổi v. v Việc áp dụng các chỉ tiêu kỹ thuật theo quy
phạm của Tổng cục Địa chính về thành lập lới giải tích gặp nhiều khó khăn,
thậm chí không thể thực hiện đợc.
Theo qui phạm Trắc địa mỏ [13], lới giải tích ở mỏ Việt Nam đợc chia
làm 3 cấp: 1 2, 3. Trong điều kiện địa hình phức tạp, với điều kiện trang thiết
bị truyền thống, việc phân cấp lới giải tích khu mỏ nh trên là hoàn toàn hợp
lý, bảo đảm tơng quan về độ chính xác giữa các cấp kề nhau, phù hợp với
điều kiện khó khăn trong công tác trắc địa ở vùng mỏ.
Quy phạm tạm thời Trắc địa mỏ của Bộ Công nghiệp Việt Nam qui
định các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với lới giải tích nh sau: [13]
Bảng 1.1
Chỉ tiêu
Lới trắc địa mỏ
Cấp 1 Cấp 2 Cấp 3

Lới tam giác giải tích
Chiều dài tam giác
- Lớn nhất 5km 4km 3km
- Nhỏ nhất 1km 0,8km 0,5km
Góc giữa các hớng cùng cấp không nhỏ hơn 20
0
20
0
20
0
Số lợng tam giác giữa các cạnh khởi tính 10 10 10
Sai số kép góc lớn nhất trong tam giác 20 30 40
Sai số trung phơng đo góc tính theo sai số khép tam giác 4 6 9
Sai số trung phơng cạnh khởi tính 1:50.000 1:30.000 1:15.000
Sai số tơng đối cạnh yếu nhất 1:30.000 1:8.000
Lới đa giác
Số lợng cạnh:
- Từ điểm gốc đến điểm gốc 15 15 15
- Từ điểm gốc đến điểm nút 10 10
- Từ điểm nút đến điểm nút 7 7
Chiều dài cạnh (m)
- Trung bình 800 200 150
- Dài nhất 1.500 500 300
- Ngắn nhất 200 100 80
Chiều dài lớn nhất đờng chuyền phù hợp (m) 2.500 1.200
Sai số trung phơng góc 4 7 12
Tùy thuộc vào hình dạng, kích thớc và địa hình khu mỏ mà lới giải
tích có thể đợc thành lập theo những dạng khác nhau nh: Đa giác trung tâm,
tứ giác trắc địa, chuỗi tam giác (hình 1.l) trong các trờng hợp trên để tính toạ
độ các điểm của mạng lới phải dựa vào:

- Tọa độ các điểm gốc: A(X
A
, Y
A
); B(X
B
, Y
B
)
- Chiều dài cạch gốc : d
AB
.
- Góc phơng vị cạch gốc:
AB
và các góc
i
đo đợc trong các tam giác
của mạng lới.
Hình 2.1. Các dạng lới giải tích ở mỏ lộ thiên
Trong thực tế, có trờng hợp trên bề mặt khu mỏ không có các điểm
tam giác nhà nớc, hoặc là việc đo nối với các điểm đó gặp nhiều khó khăn,
không kinh tế, thì lới khống chế cơ sở đợc xây dựng ở dạng lới giải tích độc
lập. Khi đó, để tính toa độ các điểm của mạng lới phải đo trực tiếp cạnh gốc
d
AB
, Xác định góc phơng vị cạnh AB là AB và cho giả định toạ độ của điẻm
A. Khi xây dựng lới khống chế cơ sở cần lu ý các yêu cầu sau đây:
- Các điểm phải đợc phân bố đều đặn trên toàn khu mỏ.
- Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho
việc phát triển lới khống chế đo vẽ.

- Các điểm phải nằm xa khu vực bị ảnh hởng phá hoại để đảm bảo sự
tồn tại lâu dài.
2. Đờng chuyền đa giác
Cho đến nay, đờng chuyền đa giác ít đợc áp dụng ở vùng mỏ nớc ta.
Nguyên nhân chính là do công tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn. Gần đây,
cùng với sự phổ biến rộng rãi các loại máy đo xa điện tử đờng chuyền đa
giác ngày càng đợc thay thế. Đặc biệt trong những điều kiện địa hình khó
khăn phơng pháp giải tích không thực hiện đợc.
Khi thiết kế lới đờng chuyền đa giác cần lu ý thỏa mãn các điều kiện
sau đây:
Các góc ngoặt của đờng chuyền phải lớn hơn 135
0
, chiều dài cạnh lớn
hơn 250m, việc đo góc phải đợc tiến hành với các máy móc có độ chính xác
cao.
Sai số góc phải thỏa mãn:
F

10
n
Đối với đờng chuyền cấp 1
F

20
n
Đối với đờng chuyền cấp 2 (1.1)
Trong đó: n - số góc ngoặt của đờng chuyền.
Chiều dài của đờng chuyền cấp 1 đợc đo bằng dây inva, thớc thép,
hoặc máy đo dài điện tử.
Sai số tơng đối chiều dài cạnh đo phải đảm bảo độ chính xác 1: 15000

với đờng chuyền cấp 1 và 1:8000 đối với đờng chuyền cấp 2.
Chiều dài tối đa giữa hai điểm khái tính không vợt quá 10km.
2.1.3. Lới khống chế cơ sở độ cao
Lới khống chế cơ sở độ cao ở mỏ lộ thiên là tập hợp của các điểm
thuộc mạng lới thủy chuẩn nhà nớc cấp I, II, III, IV.
Các điểm này làm cơ sở để chuyền độ cao cho các điểm của lới khống
chế đo vẽ trên các tầng khai thác. Thông thờng trên khu vực mỏ chỉ có các
điểm độ cao cấp I, II, nên các công ty các xí nghiệp mỏ phải dựa vào các
điểm đó để xây dựng các điểm độ cao cấp III và cấp IV phục vụ trực tiếp cho
khu vực khai thác.
Chiều dài tuyến thủy chuẩn cấp III không đợc vợt quá 60km, sai số
khép độ cao trong toàn tuyến không vợt quá +10
L
(mm).
Trong đó: L - chiều dài tuyến tính bằng km.
Đối với tuyến thủy chuẩn cấp IV chiều dài cho phép không vợt quá
25km? sai số khép độ cao không vợt +20
L
hay +5
n
. Trong đó n - số
trạm máy trong toàn tuyến. Đối với tuyến thủy chuẩn kỹ thuật sai số khép độ
cao cho phép không vợt quá +50
L
hay 5
n
(mm).
ở Việt Nam diện tích khu mỏ không lớn hơn 50 km
2
. Do vậy, chỉ cần

xây dựng lới thủy chuẩn IV, làm cấp khống chế cao nhất cho mỗi mỏ,
khoảng cách giữa các điểm trong lới khoảng 2ữ3 km.
Việc chuyền độ cao trong tuyến thủy chuẩn cấp IV đợc tiến hành bằng
máy thủy chuẩn có độ phóng đại ống kính từ 25x trở lên hoặc máy thủy bình
tự động. Máy thủy chuẩn là mia hai mặt, có chiều dài 3 mét. Tại một trạm đo
số đọc lấy theo chỉ giữa, chỉ trên, chỉ dới của mắt đen và chỉ giữa của mặt đỏ.
Độ chênh cao tính theo mặt đen và đỏ không đợc chênh quá +3mm.
Khoảng cách từ máy đến mia không vợt quá 80m, chiều cao tia ngắm phải
cao hơn mặt đất 0,3m. Chênh lệch khoảng cách giữa máy đến mia trớc và
mia sau không quá 3m. Chênh lệch khoảng cách trên toàn tuyến không vợt
quá +5m.
Việc xử lý các kết quả đo đạc đối với lới thủy chuẩn cấp IV đợc tiến
hành bằng phơng pháp gần đúng.
2.2 đo vẽ chi tiết ở mỏ lộ thiên
2.2.1 Đối tợng đo vẽ
Đo vẽ chi tiết là một dạng công tác trắc địa quan trọng ở mỏ lộ thiên.
Nội dung cơ bản của nó là thông qua các phép đo đạc, tính toán và xử lý kết
quả đo để biểu diễn một cách đầy đủ và chính xác thực trạng của tình hình
khai thác trên các bản đồ, bản vẽ.
Việc đo vẽ chi tiết đợc tiến hành từ các điểm của lới khống chế đo vẽ.
Thời hạn tiến hành đo vẽ chi tiết phụ thuộc vào mục đích, đặc tính và
điều kiện sản xuất Thông thờng công tác đo vẽ chi tiết đợc tiến hành vào
những ngày cuối tháng, cuối quý hoặc cuối năm.
Thành quả cuối cùng của công tác đo vẽ chi tiết là các bản đồ, bình
đồ, mặt cắt, Đây là những tài liệu quan trọng để lập kế hoạch khai thác và
xác định khối lợng đã hoàn thành.
Đối tợng chính cần phải đo vẽ chi tiết ở mỏ lộ thiên là:
1. Các yếu tố khai thác nh mép trên và mép dới tầng, bề mặt tầng, các
hào cắt, hào mở vỉa
2. Các công trình xây dựng, băng chuyên, trạm điện, đờng dây cao thế,

mơng ống thoát nớc.
3. Hệ thống đờng vận tải trên công trờng, các bãi thải.
4. Các lỗ khoan bắn mìn, các bãi mìn sau khi nổ.
5. Các hầm, giếng thăm dò địa chất.
6. Các phay phá địa chất, các yếu tố địa chất của khoáng sàng.
7. Các vùng có hiện tợng dịch chuyển đất đá và mặt đất, trợt lở, sụt
nún v.v
Tùy thuộc vàn yêu cầu, mục đích và tỷ lệ của từng nội dung đo vẽ chi
tiết mà tổng hợp và khái quát hóa các đối tợng, chọn lọc các đối tợng biểu
diễn trên ban đồ, bản vẽ đợc đầy đủ chính xác và rõ ràng.
Hiện nay, ở các mỏ lộ thiên thờng áp dụng các phơng pháp đo vẽ chi
tiết sau:
- Phơng pháp toàn đặc.
- Phơng pháp bàn đạc.
- Chụp ảnh lập thể mặt đất.
- Phơng pháp tọa độ thẳng góc.
Việc lựa chọn phơng pháp đo vẽ thích hợp thỏa mãn các yêu cầu về kỹ
thuật và kinh tế phải căn cứ vào mục đích yêu cầu phơng tiện thiết bị và điều
kiện cụ thể của từng mỏ mà quyết định.
2.2.2. Phơng pháp toàn đạc
Toàn đac là phơng pháp đo vẽ chi tiết phổ biến ở mỏ lộ thiên. Nó có
thể đợc sử dụng để đo vẽ từng phần, từng tầng hoặc toàn bộ mỏ, đặc biệt đợc
áp dụng ở các mỏ lộ thiên có kích thớc và chiều sâu khai thác lớn, hình dạng
tầng phức tạp và tốc độ khai thác nhanh.
Thực chất của đo vẽ toàn đặc là xác định điểm chi tiết bằng phơng
pháp tọa độ
Hình 2.2. Đo vẽ chi tiết bằng máy Đallta 010
Thông qua các yếu tố đó để xác định vị trí của điểm chi tiết lên bản
đồ.
Toàn bộ nội dung và thứ tự tiến hành đo vẽ toàn đọc đợc trình bày cụ

thể trong chơng trình trắc địa phổ thông. ở đây chỉ giới thiệu những nét đặc
trng của phơng pháp này khi đo vẽ ở mỏ lộ thiên.
Hình 2.3. Đo vẽ chi tiết mỏ lộ thiên bằng phơng pháp toàn đạc
Khi đo toàn dạc, máy đợc đặt tại các điểm không chế đo vẽ 2, 3
(hình 2.2) trên mặt tầng. Điểm chi tiết là các điểm đặc trng thay đổi ranh giới
của mép trên mép dới của tầng công tác. Tùy thuộc vào tính chất cơ lý của
tầng đất đá và khoáng sản, tùy thuộc vào hệ thống khai thác và phơng pháp
khoan nổ mìn, mà ranh giới mép tầng thay đổi, lồi lõm không có quy luật.
Việc chuyển hóa chúng thành những đờng cong trơn trên bản sẽ dẫn đến sai
số khái quát khá lớn. Để giảm bớt sai số khái quát tầng ngời ta phải tăng dày
mật độ các điểm mia.
Một số chỉ tiêu kỹ thuật khi đo vẽ toàn đạc ở mỏ lộ thiên nh: khoảng
cách từ máy đến mia khoảng cách giữa các điểm mia. Mật độ điểm mia trên
một ô vuông bản đồ đợc quy định tùy theo tình hình đặc điểm của từng khu
vực, từng nớc. ở Việt Nam, qui phạm trắc địa mỏ qui định.
Bảng
Tỷ lệ bản đồ
Khoảng cách từ
máy đến mia
Khoảng cách giữa
các điểm mia
Mật độ điểm mia trên
1 ô vuông bản đồ
1:1000
1:1000
80
m
60
m
15

m
8
m
60
30
Khi đo toàn đạc cần chú ý ghi chép đầy đủ, cẩn thận các kết quả đo.
Đối với những khu do phức tạp cần phải lập bản vẽ phác để biểu diễn đúng
đối tợng lên các bản đồ bản vẽ.
Sau khi chỉnh lý các số liệu đo đạc, tiến hành chuyển các điểm chi tiết
lên bản đồ. Sai số giới hạn khi chuyển các điểm lên bản đồ đợc qui định:
Đối với điểm đặt máy: mp 0,3mm
Đối với điểm chi tiết: ml0,25mm cho chiều dài và mp15 cho góc
bằng.
Ưu điểm của phơng pháp toàn đạc là nhanh gọn, đơn giản khi đo đạc
ở thực địa ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
2.3 đo vẽ mặt cắt địa hình
2.3.1. Khái niệm mặt cắt địa hình
Mặt cắt địa hình là hình biểu diễn hình dáng cao thấp của mặt đất tự nhiên
chạy dọc theo một tuyến nào đó.
2.3.2. Đặc điểm và phân loại
Thể hiện địa hình đơn giản chỉ bằng các đờng nối các điểm của mặt đất
chiếu trên mặt phẳng thẳng đứng, thể hiện địa hình khách quan, dễ dàng sử
dụng và khả năng tự động hóa cao quá trình thành lập mặt cắt và thiết kế các
công trình trên mặt cắt. Có thể tự động tính toán khối lợng đào đắp khi thi
công xây dựng các công trình.
Có hai loại mặt cắt địa hình :
a. Mặt cắt dọc địa hình : là hình chiếu của mặt đất trên mặt phẳng thẳng
đứng theo một tuyến nào đó
b. Mặt cắt ngang địa hình : Là hình chiếu của mặt đất trên mặt phẳng
đứng theo hớng ngang của tuyến địa hình.

182.1
=0=0
Hình 2.4 Mặt cắt dọc địa hình
2.3.3. Đo vẽ mặt cắt địa hình
Mặt cắt địa hình biểu diễn bởi : trục đứng biểu thị độ cao H, trục ngang biểu
thị khoảng cách ngang S giữa các điểm .
Có thể thành lập mặt cắt địa hình bằng 2 cách :
a. Vẽ mặt cắt địa hình từ các số liệu đo mặt cắt trên thực địa: Với các số
liệu độ cao, khoảng cách các điểm dọc theo tuyến địa hình ta có thể lập mặt
cắt địa hình đơn giản bằng cách triển các điểm và nối chúng lại theo tỷ lệ đã
cho. Cách này dùng nhiều trong quá trình khảo sát tuyến đờng giao thông
nhng bất tiện và tốn kém, do không phải lúc nào việc định tuyến cũng bảo
đảm chính xác, và yêu cầu thực tế phải có nhiều phơng án cắt khác nhau để
so sánh và chọn ra đợc phơng án tối u
b. Với những khu vực đã có bản đồ địa hìnhđịa hình đảm bảo độ chính
xác cần thiết thì có thể cắt địa hình trực tiếp trên bản đồ hoặc mô hình số độ
cao dảm bảo độ chính xác. Phơng pháp này thờng xuyên đợc sử dụng vì tính
chất tự động rất cao, hiệu quả kinh tế và đáp ứng đợc yêu cầu cao trong quá
trình thiết kế các công trình
2.3.4. Biểu diễn địa hình bằng mô hình 3D
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính, công tác
thiết kế các công trình trên bản đồ địa hình hầu hết đợc thực hiện trên máy
tính điện tử bầng các phần mềm chuyên dụng.Do vậy đòi hỏi công tác trắc
địa phải thể hiện đợc địa hình dới dạng số bằng các mô hình không gian
chứa đầy đủ các thông tin về tọa độ và độ cao của các điểm địa hình.
Mô hình không gian có thể là mô hình số độ cao của mặt đất đợc xây dựng
từ các số liệu đo đạc thực địa cũng có thể là mô hình lập thể đợc xây dựng
bằng công nghệ đo vẽ ảnh lập thể.
Hình 2.5 Mặt cắt ngang địa hình
2.4 thành lập bản đồ

2.4.1 Các phơng pháp thành lập bản đồ địa hình ở mỏ lộ thiên
Để thành lập bản đồ địa hình mỏ lộ thiên các loại tỷ lệ, có thể áp dụng
nhiều phơng pháp khác nhau. Hiện nay thờng sử dụng một trong các phơng
pháp sau:
- Thành lập bản đồ địa hình tại mỏ lộ thiên bằng phơng pháp đo vẽ
trực tiếp ở thực địa
- Thành lập bản đồ địa hình tại mỏ lộ thiên bằng phơng pháp chụp ảnh
2.4.1.1 Thành lập bản đồ địa hình ở mỏ lộ thiên bằng phơng pháp
đo vẽ trực tiếp
1. Phơng pháp toàn đạc kinh vĩ
Đây là phơng pháp truyền thống. Máy đo là các dạng máy kinh vĩ
thông thờng nh : Theo - 020, 010A, Delta - 020 Số liệu thu đợc thông qua
việc đọc số trên bàn độ của máy và vạch khắc trên mia.
Ưu điểm của phơng pháp này đợc phát huy khi diện tích khu mỏ lộ
thiên nhỏ, địa hình bằng phẳng đơn giản và ít bị địa vật che khuất.
Nhợc điểm lớn nhất là khâu xử lý số liệu, vì phải trải qua nhiều bớc
thủ công do đó không tránh khỏi những sai lầm. Ngoài ra, khi áp dụng phơng
pháp này hiệu quả kinh tế thấp, thời gian kéo dài, độ chính xác không cao và
phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện tự nhiên.
Hình 2.6 : Mô hình địa hình 3D
2. Phơng pháp toàn đạc điện tử
Phơng pháp này đang đợc áp dụng rộng rãi hiện nay dới sự trợ giúp
của máy toàn đạc điện tử và công nghệ máy tính (công nghệ bản đồ số) và là
phơng pháp cơ bản trong việc đo vẽ thành lập các loại bản đồ địa hình phổ biến
tại các mỏ lộ thiên
Ưu điểm điển hình là các khâu xử lý số liệu hoàn toàn tự động, khả
năng cập nhật các thông tin cao, đạt hiệu suất kinh tế, tiết kiệm thời gian, độ
chính xác cao và khả năng lu trữ quản lý bản đồ thuận tiện.
Nhợc điểm nằm trong khâu tổ chức quản lý dữ liệu. Tránh các sự cố
công nghệ làm mất hoàn toàn dữ liệu, thời gian thực hiện kéo dài công việc

lặp đi lặp lại dễ nhàm chán và chịu ảnh hởng rất lớn của điều kiện tự nhiên.
Hình 2.7 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ số địa hình bằng phơng pháp
toàn đạc điện tử
2.4.1.2 Thành lập bản đồ địa hình ở mỏ lộ thiên bằng phơng pháp
chụp ảnh
Chụp ảnh lập thể mặt đất là phơng pháp u việt ở mỏ lộ thiên, đặc biệt
với các mỏ lớn, hình dạng tầng phức tạp.
Với khối lợng công việc ngoài thực địa không nhiều, năng suất và độ
chính xác cao, phơng pháp chup ảnh lập thể mặt đất có thể thu nhận và biểu
thị thông tin chi tiết toàn bộ khu vực đo chụp, ngay cả những nơi sụt lở nguy
hiểm, không đo trực tiếp đợc.
Khu vực đo chụp ảnh ở mỏ lộ thiên đợc tiến hành từ hai điểm. Đờng
nối giữa hai điểm đó gọi là đờng đáy chụp. Hai ảnh nhận đợc khi chụp từ hai
điểm đó gọi là cặp ảnh lập thể.
2.4.1.3 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình các mỏ lộ thiên
Việc thành lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính đợc dựa trên cơ sở
các phơng pháp thành lập bản đồ truyền thống. Các công đoạn đợc cụ thể
hóa theo quy trình sau:
Hình 2.8 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ số địa hình
Thu thập t liệu trắc địa
- Xác định khối lợng sản phẩm, ranh giới khu đo, mục đích sử dụng của bản đồ.
- Nghiên cứu quy trình, quy phạm và luận chứng kinh tế kỹ thuật để đa
ra phơng án phù hợp.
- Thu thập bản đồ, tài liệu và t liệu trắc địa khu đo nh:
+ Các điểm toạ độ, độ cao cơ sở, các điểm khống chế ảnh ngoại
nghiệp.
+ Bản đồ địa hình có sẵn.
- Đánh giá phân tích các tài liệu làm cơ sở để thực hiện các công đoạn
tiếp theo.
Xây dựng lới khống chế mặt phẳng và độ cao

Mạng lới khống chế trắc địa là hệ thống các điểm đợc đánh dấu mốc
trên mặt đất và phủ trùm toàn bộ khu đo bằng các cấp khống chế có độ chính
xác từ cao xuống thấp.
Đo vẽ chi tiết
Sử dụng các máy toàn đạc điện tử để đo vẽ chi tiết bằng phơng pháp
toàn đạc. Các điểm địa hình, địa vật đợc mô tả bằng toạ độ cực (góc bằng,
cạnh nghiêng và góc đứng) hoặc bằng toạ độ vuông góc (XYH).
Thu thập dữ liệu
Dữ liệu đợc tự động ghi trong bộ nhớ của máy toàn đạc điện tử hoặc d-
ới dạng sổ đo điện tử từ đó tạo ra các file dữ liệu mang các thông tin cần thiết
cho việc thành lập bản đồ trong đó chứa đựng các chỉ thị, vị trí không gian,
mã nhận dạng và phân loại từng đối tợng
Số liệu từ văn bản đa vào máy tính thông qua bàn phím, hoặc các
menu màn hình là các thông tin thuộc tính thu thập trực tiếp theo thực tế :
loại đất, thực vật, địa danh, dáng địa hình, thống kê, chủ sở hữu
Xử lý dữ liệu
Sử dụng các phần mềm trắc địa để thực hiện các thao tác thành lập bản
đồ, sửa chữa các lỗi, thay đổi cấu trúc, tạo ra các cấu trúc mới để đa và hiện
lên màn hình đồ họa.
Các dữ liệu đó đợc biểu diễn dới dạng các ký hiệu, đờng nét và mã hoá thành
dạng vector lên màn hình thông qua các phần mềm đồ họa. Từ đó thực hiện công tác biên
tập, sửa chữa, để in bản đồ giấy.
Nội dung biểu diễn bao gồm các dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính, dáng địa
hình và các ký hiệu mang thông tin thuộc tính đợc liên kết với nhau để biểu thị theo quy
định của hệ thống ký hiệu bản đồ địa hình do Bộ Tài nguyên và Môi trờng ban hành.
In, kiểm tra, đối soát và bổ sung thực địa
Công đoạn này đợc thực hiện sau khi đã có bản đồ giấy với dữ liệu thô
(cha biên tập). Bản đồ giấy đợc mang ra thực địa để đối soát và bổ xung
những đối tợng còn thiếu, dáng địa hình cha đúng và hoàn chỉnh các thông
tin cần thiết.

Biên tập và hoàn thiện bản đồ
Bản đồ đã đợc bổ sung các yếu tố cần thiết cần đợc cập nhật vào máy
tính và tiến hành biên tập hoàn chỉnh bản đồ theo đúng quy trình quy phạm,
sau đó tiến hành in để kiểm tra nội nghiệp. Sau khi đã kiểm tra nội nghiệp
tiến hành chỉnh sửa những lỗi biên tập và in chính thức bản đồ.
Giao nộp sản phẩm
Sản phẩm giao nộp là bản đồ địa hình, lới khống chế trắc địa các cấp
đã đợc bình sai đạt yêu cầu kỹ thuật, các tài liệu liên quan nh sơ họa mốc, sổ
đo, báo cáo tổng kết kỹ thuật
2.4.2 Giới thiệu phần mềm TOPO
Các chức năng chính của phần mềm Topo
Nhập số liệu
Xây dựng mô hình địa hình số 3D
Vẽ và hiệu chỉnh đờng đồng mức
Tạo khung và in bản đồ địa hình
Khảo sát tuyến
Bình sai lới độ cao và lới mặt bằng
Tiện ích
Nhập số liệu và hiệu chỉnh số liệu
Phần 1. Nhật số liệu từ sổ đo, toàn đạc điện tử, từ tệp TXT
Nhập từ sổ đo
Lệnh: HNDL
Menu: Nhập dữ liệu/Nhập dữ liệu điểm đo