11 HIỆN TƯỢNG BỤC NƯỚC TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ

NHÓM 11:
HIỆN TƯỢNG BỤC NƯỚC TRONG
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ
MỎ

THÀNH VIÊN NHÓM 11
Khiếu Thị Hà
Nguyễn Thị Vân
Mai Thị Vân
Trần Đình Diện
Nguyễn Bình Giang


Mục lục
Phần 1: Phần mở đầu.........................................................................................................5
1. Tổng quan.............................................................................................................................. 5
2. Hiện trạng..............................................................................................................................5

Phần 2: Sự cố bục nước đột ngột và các giải pháp ngăn ngừa.............................................7
2.1. Phân loại các sự cố bục nước...............................................................................................7
2.2. Nguyên nhân.....................................................................................................................11
2.3. Hậu quả............................................................................................................................ 13
2.4. Xác định lưu lượng nước làm ngập lụt công trình ngầm từ các sự cố bục nước đột ngột.....13
2.5. Điều khiển áp lực nước trong các tầng chứa nước để ngăn ngừa sự cố bục nước đột ngột
vào CTN................................................................................................................................... 14
2.6. Giải pháp kỹ thuật cải tạo môi trường đất đá để ngăn ngừa sự cố bục nước đột ngột và ô
nhiễm dưới đất....................................................................................................................... 17
2.7. Các giải pháp ngăn ngừa sự cố bục nước vào công trình ngầm............................................20
2.7.1 Các giải pháp kĩ thuật ngăn ngừa bục nước mưa nước lũ vào công trình ngầm..................................21
2.7.2 Các giải pháp kỹ thuật ngăn ngừa sự cố bục nước mặt vào trong công trình ngầm.............................21
2.7.3. Các giải pháp kĩ thuật ngừa các sự cố bục nước đột ngột từ các công trình ngầm lân cận bị bục nước

........................................................................................................................................................................23
2.7.4. Các giải pháp kĩ thuật ngừa các sự cố bục nước đột ngột từ các lớp đất đá không liên kết, mềm yếu
hoặc rắn cứng nhưng bị castơ hóa, nứt nẻ ngập nước..................................................................................23

Phần 3: Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm và mỏ...............................26
3.1 Tổng quan:......................................................................................................................... 26
3.2 Phân loại các phương pháp loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm và các điều
kiện sử dụng:........................................................................................................................... 26
3.2.1. Phân loại:..............................................................................................................................................26
3.2.2. Các phương pháp loại bỏ sự cố bục nước đột ngột hoặc bục đột ngột hỗn hợp nước – bùn – cát
chảy vào trong công trình ngầm:....................................................................................................................27
3.2.3. Theo phương pháp phân loại của Kalmưkov E.P:................................................................................27

3.3. Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm bằng giải pháp thoát nước tự nhiên: 31
3.4. Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm bằng tổ hợp giải pháp “ hạ mực nước
dưới đất – thoát nước tự nhiên”..............................................................................................32
3.5. Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm bằng tổ hợp giải pháp “dẫn thoát
nước bề mặt – thoát nước tự nhiên”.......................................................................................33
3.6. Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm bằng tổ hợp giải pháp “xây dựng các
vách ngăn chống thấm – thoát nước tự nhiên”.........................................................................33
3.7. Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột bằng tổ hợp giải pháp “xả nước từ công trình ngầm bị ngập
nước vào công trình ngầm đang hoạt động – thoát nước tự nhiên”..........................................35
3.8. Loại bỏ sự cố bục nươc đột ngột vào cong trình ngầm bằng tổ hợp giải pháp “ xây dựng vách
ngăn gia cường – bơm nén ép vật liệu gia cường – không làm ngập công trình ngầm”...............37
3.8.1. Bản chất của phương pháp..................................................................................................................37

2


3.8.2. các lỗ khoan gia cường.........................................................................................................................39

3.8.3. dung dịch vật liệu gia cường.................................................................................................................40
3.8.4 Bơm nén ép các dung dịch vật liệu gia cường.......................................................................................41

3.9 Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm bằng giải pháp bơm nén ép
gia cường chống thấm từ mặt đất............................................................................................41
3.9.1. Bản chất của phương pháp..................................................................................................................41
3.9.2 Khoan các lỗ khoan gia cường từ mặt đất............................................................................................42
3.9.3 Công nghệ gia cường đất đá từ mặt đất...............................................................................................43

3.10 Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào công trình ngầm bằng giải pháp đổ bê tông ngầm trong
nước....................................................................................................................................... 45
3.10.1 bản chất của giải pháp.........................................................................................................................45
3.10.2 Xây dựng vách ngăn gia cường chống thấm........................................................................................47

3.11 Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột hỗn hợp nước – bùn – cát chảy vào trong công trình ngầm.
............................................................................................................................................... 51
3.11.1 Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột hỗn hợp nước – bùn – cát vào công trình ngầm bằng giải pháp thi
công vách ngăn gia cường chống thấm, công trình ngầm để ngập lụt vĩnh viễn và xây dựng các công trình
ngầm vượt mới thay thế chúng......................................................................................................................51
3.11.2 Loại bỏ sự cố bục nước đột ngột hỗn hợp nước – bùn – cát chảy vào công trình ngầm bằng phương
pháp đóng băng nhân tạo..............................................................................................................................52

3.12 kiểm tra, kiểm soát công tác loại bỏ sự cố bục nước đột ngột vào phía trong công trình
ngầm....................................................................................................................................... 53

Hình vẽ
Hình 2.1: Sơ đồ bục hỗn hợp nước-bùn-cát vào trong công trình ngầm..............................8
Hình 2.2: Sơ đồ bục nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm từ các tầng chứa nước
dưới đất.............................................................................................................................8
Hình 2.3: Sơ đồ bục nước đột ngột vào trong CTN từ các nứt nẻ, lỗ rỗng… chứa nước dưới

đất......................................................................................................................................9
Hình 2.4: sơ đồ bục nước đột ngột vào trong CTN từ các tầng chứa nước phía dưới đấtkhi
gương CTN đào qua khu vực đất đá có các phá hủy địa chất nối thông với bể chứa nước
lơn dưới đất.......................................................................................................................9
Hình 2.5: Sơ đồ bục nước đột ngột vào phía trong CTN từ các tầng chứa nước dưới đất khi
các lớp đất đá chặt, cách nước có chiều dày không đủ lớn để có thể ngăn cách CTN đang
thi công khỏi các lớp đất đá rắn cứng chứa nước dưới đất có áp......................................10
Hình 2.6: Các sơ đồ bục nước đột ngột vào trong giếng đứng...........................................10
Hình 2.7: Sơ đồ bục hỗn hợp nước-cát, nước-cát chảy đột ngột vào giếng đứng..............11
3


Hình 2.8: Quy luật thay đổi khả năng chống thấm của cát sau khi được gia cường “Kc.gc”
phụ thuộc vào giá trị vị trí bán kính xâm nhập của dung dịch gia cường “Ri” vào sâu trong
khối cát khi sử dụng các loại vật liệu gia cường khác nhau:..............................................18
Hình 2.9: Quy luật thay đổi giá trị hệ số thấm của đất đá gia cường “Kgc” phụ thuộc vào
độ lún sụt của vật liệu gia cường “U” trong quá trình đông cướng đóng rắn....................19
Hình 2.10: Quy luật thay đổi giá trị hệ số thấm của đất đá gia cường “Kgc” phụ thuộc vào
giá trị diện tích bề mặt quy đổi phía trong của các lỗ rỗng trong đất đá được gia cường “S”
.........................................................................................................................................19
Hình 2.11: Quy luật thay đổi giá trị tỷ số giữa các hệ số thấm của môi trường đất đá sau
và trước khi gia cường “Kgc/K” phụ thuộc vào độ lún sụt của vật liệu gia cường “U” trong
quá trình đông cứng đóng rắn..........................................................................................20
Hình 3.1: Các sơ đồ thoát nước tự nhiên...........................................................................32
Hình 3.2: Các sơ đồ thi công lỗ khoan tháo xả nước..........................................................36
Hình 3.3: Các sơ đồ mô tả hướng khoan của các lỗ khoan gia cường được khoan trong môi
trường đất đá nứt nẻ.......................................................................................................40
Hình 3.4: sơ đồ bơm dung dịch xi măng vào các lỗ khoan nhờ tổ hợp máy bơm cơ giới. . .42
Hình 3.5: Sơ đồ trang bị két cấu đầu bơm cho lỗ khoan chống thấm gia cường từ mặt đất
.........................................................................................................................................44

Hình 3.6: Sơ đồ xây dựng kết cấu vách ngăn gia cường chống thấm nhờ phương pháp đổ
bê tông trong môi trường nước........................................................................................47
Hình 3.7: Sơ đồ đổ bê tông vào môi trường nước khi xây dựng kết cấu vách ngăn gia
cường chống thấm trong công trình ngầm bị ngập nước..................................................48
Hình 3.8: Sơ đồ xây dựng vách ngăn gia cường chống thấm và ngăn cách dòng nước từ vị
trí bục nước đột ngột nhờ phương pháp đổ bê tông riêng biệt vào môi trường nước.......50
Hình 3.9: Sơ đồ loại bỏ sự cố bục nước đột ngột hỗn hợp nước – bùn – cát chảy vào trong
công trình ngầm bằng giải pháp xây dựng các vách ngăn gia cường chống thấm, công
trình ngầm để lụt vĩnh viễn và xây dựng các công trình ngầm vòng vượt mới thay thế
chúng................................................................................................................................52

4


Phần 1: Phần mở đầu
1. Tổng quan
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, việc xây dựng và sử dụng các
công trình ngầm ngày càng phát triển hơn. Đi kèm với các lợi ích mà các công trình
ngầm mang lại sau khi xây dựng công trình ngầm thì trong quá trình thi công công
trình ngầm nó cũng gây ra nhiều nguy cơ tiềm ẩn gây nguy hiểm và thiệt hại về người
cũng như tài sản. Có nhiều sự cố xảy ra khi xây dựng các công trình ngầm, có những
sự cố mà con người có thể dự đoán biết trước được nhưng cũng có nhiều sự cố-tai nạn
mà con người vẫn không thể biết trước được, một trong những sự cố-tai nạn đó là hiện
tượng bục nước trong công trình ngầm.
Các sự cố - tai nạn bục nuớc đột ngột hoặc bục hỗ hợp nước-bùn-cát (đá tơi bão
hòa nước, có các tính chất chảy như cát chảy, bùn chảy…) là sự xâm nhập đột ngột
của nước hoặc hỗn hợp bùn-cát-nước với cường độ rất mạnh vào phía trong công trình
ngầm. Sự cố này xảy ra do kết quả phá hủy tự nhiên hoặc phá hủy cưỡng bức của lớp
đất đá cách nước, kết cấu vách ngăn, chống thấm-cách nước, các vùng đất đá sụt lởpsập đổ và các đường ống nước khác nhau.
Các vụ bục nước đột ngột là một trong số các chủng loại biến dạng thẩm thấu

quan trọng và nguy hiểm nhất của khối đá. Hiện tượng bục nước thường xảy ra trong
quá trình xây dựng công trình ngầm và mỏ trong khu vực đất đá cách nước khi tồn tại
các tầng đất đá ngậm nước dưới đất có áp bao quanh. Ngoài ra, sự cố bục nuớc đột
ngột thường xảy ra trong quá trình xây dựng các công trình ngầm bằng phương pháp
ngầm trong môi trường đất đá không ổn định, ngậm nước hoặc có mức thi công nằm
thấp hơn mực nước dưới đất trong những điều kiện giá trị áp lực thủy tĩnh bị gia tăng.
Các vụ bục nước đột ngột sẽ dẫn đến ngập lụt một phần hoặc toàn phần cho công trình
ngầm, lấp đầy hỗ hợp nước-bùn-cát trên một khoảng chiều dài rất lơn, sự phá hủy các
loại máy, thiết bị thi công, gây thương tích và tử vong cho con người.
2. Hiện trạng
Từ xưa tới nay, ngoài các vấn đề bức xúc như cháy nổ khí, mất ổn định kết cấu
chống dẫn đến phá hủy công trình ngầm thì vấn đề bục nước trong công trình ngầm
cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Các vụ bục nước đột ngột mang tính thảm họa đối
với công trình ngầm thường xảy ra trong quá trình thi công, xây dựng các công trình
ngầm dưới sông dưới biển. Tại đây, các công trình ngầm được thực hiện dưới các dòng
kênh, dòng sông, vịnh biển… chủ yếu trong môi trường đất yếu, không ổn định dưới
sự tác dụng của áp lực thủy tĩnh có giá trị lớn.
Xác suất lớn nhất của các sự cố bục nước đột ngột vào gương thi công công
trình ngầm trong quá trình thi công các đường hầm dưới sông-biển bằng các phương
pháp ngầm sẽ xuất hiện trong trường hợp tồn tại mối liên kết giữa nguồn nước dưới
đất với các nguồn nước mặt. Lịch sử xây dựng các đường hầm dưới sông-biển phía
dưới những chướng ngại vật đường thủy có kích thước lớn đã thống kê được rất nhiều
5


ví dụ vể sự cố-tai nạn liên quan tới sự cố bục nước đột ngột vào phía trong các đường
hầm. Ví dụ như sự cố khi thi công đường hầm dưới sông-biển phía dưới biển Ireland
tại độ sâu 240m tính từ vị trí đáy biển đã xảy ra vụ bục nước đột ngột. Kết quả của sự
cố-tai nạn này đã làm tử vong 40 người.
Tương tự, trong quá trình xây dựng một đường hầm dưới sông-biển ở Nhật Bản

do sự cố bục nước đột ngột cho nên toàn bộ đường hầm đã bị ngập nước và làm cho
240 cán bộ, công nhân đang thi công bị thiệt mạng. Sự cố-tai nạn lớn nhất cho đến thời
điểm hiện nay đã xảy ra là quá trình thi công đường hầm dưới sông-biển seikan ở nhật
bản và đường hầm dưới sông-biển ở phía dưới vịnh Big Belt tại Đan Mạch.
Ngoài ra, đối với các công trình ngầm và mỏ thì việc xảy ra sự cố-tai nạn bục
nước không phải là vấn đề xa lạ gì, tuy nhiên với mức độ nhỏ hơn. Ở nước ta cũng đã
xảy ra các sự cố-tai nạn liên quan đến bục nước trong cá công trình ngầm và mỏ. Ví
dụ, trong lúc khai đào lò thượng thăm dò tại hầm than Uông Bí của Xí Nghiệp than
Uông Bí (Quảng Ninh), túi nước trong hầm bất ngờ bị bục làm cho 3 công nhân tử
vong và 6 công nhân khác bị thương. Trong năm nay, nước ta cũng đã xảy ra hai sự cố
bục nước vào trong các công trình ngầm và mỏ. Đầu tiên đó là sự cố-tai nạn bục túi
nước tại khai trường than Thành Công thuộc Công ty Than Hòn Gai (Quảng Ninh) đã
gây ra hậu quả 12 người thương vong trong đó có 1 người bị tử vong. Gần đây nhất đã
xảy ra vụ tai nạn bục nước đột ngột vào trong mỏ than thuộc công ty TNHH Tân Sơn
của tỉnh Hòa Bình, hậu quả của sự cố bục nước này đã làm cho 3 người thiệt mạng.
Nguyên nhân chính của sự cố-tai nạn này là do tầng bên trên của lò than này là những
đường lò đã khai thác bỏ không nhiều năm nay chưa lấp nên nước đã lưu đọng lại. Có
thể các công nhân trong khi khai thác đã chọc bục túi nước bên trên, một nguyên nhân
khác có thể xảy ra là lớp đất đá bảo vệ giữa hai đường lò này quá bé không đủ khả
năng chịu áp lực của túi nước bên trên.
Mặc dù trên thực tế đã xảy ra một số lượng lớn các vụ bục nước đột ngột khi
xây dựng các công trình ngầm và khai thác mỏ trong các điều kiện mỏ-địa chất, địa
chất thủy văn phức tạp, phải bỏ ra những chi phí rất lớn về vật tư, lao động, vật liệu để
khắc phục, loại bỏ chúng nhưng hiện nay các kết quả nghiên cứu lý thuyết, thực tế về
quá trình bục nước đột ngột và các giải pháp ngăn ngừa, cảnh báo, khắc phục chúng
vẫn còn rất hạn chế. Vì vậy, đây vẫn là lĩnh vực khoa học quan trọng và cần đầu tư cấp
thiết nghiên cứu trong tương lai.

6

Phần 2: Sự cố bục nước đột ngột và các giải pháp ngăn ngừa
2.1. Phân loại các sự cố bục nước
Các sự cố bục nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm có thể được chia
ra làm hai loại như sau:
- Các sự cố bục nước đột ngột không chứa các hỗn hợp vật liệu cơ học, các loại
chất rắn, đất đá … khác nhau;
- Các sự cố bục nước đột ngột có chứa một lượng lớn các hỗn hợp vật liệu cơ
học, các loại chất rắn, đất đá… khác nhau (các thành phần bùn-đất; các thành phần
sét-cát…).
Trên thực tế, các sự cố bục hỗn hợp bùn-cát chảy là nguy hiểm nhất. Chúng xảy
ra tại vị trí tiếp giáp của hỗn hợp bùn-cát chảy với khu vực đất có độ chặt lớn hoặc khi
chiều dày của lớp đất đá có đọ chặt lớn nhưng kích thước không đủ lớn. Mức độ hậu
quả của sự cố-tai nạn bục hỗn hợp bùn-cát chảy vào phía trong công trình ngầm sẽ phụ
thuộc vào lượng vật chất bị rửa trôi kèm theo nước.
Thông thường, lưu lượng nước dưới đất có giá trị không lớn tại thời điểm đầu
tiên của các vụ bục nước đột ngột. Sau một khoảng thời gian ngắn (từ một vài phút
đến một vài giờ), giá trị lưu lượng nước dưới đất sẽ đột ngột tang lên và đạt đến giá trị
lớn nhất. Trong giai đoạn tiếp theo, lưu lượng nước dưới đất sẽ từ từ giảm xuống.
Trong một số trường hợp, nước dưới đất có thể ngừng thoát ra từ khối đá xung quanh
công trình ngầm.
Theo giá trị của lưu lượng nước thoát ra, các sự cố bục nước không nhiễm bẩn
có thể chia thành các loại:
- Các vụ bục nước đột ngột có cường độ không lớn – có lưu lượng nước dưới
3
100m /giờ;
- Các vụ bục nước đột ngột có cường độ trung bình – có lưu lượng nước thay
đổi trong khoảng 100 – 500 m3/giờ;
- Các vụ bục nước đột ngột có cường độ lớn – có lưu lượng nước chảy vào thay
đổi trong khoảng 500 – 1000 m3/giờ;

- Các vụ bục nước đột ngột mang tính thảm họa – có lưu lượng nước lớn hơn
1000 m3/giờ.
Tùy thuộc vào điều kiện nứt nẻ, thế nằm, điều kiện ngậm nước của đất đá thì
các sự cố bục nước có thể xảy ra từ các vị trí khác nhau trong công trình ngầm. Từ các
điều kiện, tính chất cơ lý của đất đá khác nhau thì sẽ có các sơ đồ bục nước vào trong
công trình ngầm khác nhau:
- Sơ đồ bục hỗn hợp nước-bùn-cát vào trong công trình ngầm tại vị trí tiếp giáp
của công trình với khố đá rắn cứng có độ chặt lớn hoặc trong những trường hợp khi
đất đá rắn cứng với độ chặt lớn có chiều dày nhỏ

7


a)
b)
Hình 2.1: Sơ đồ bục hỗn hợp nước-bùn-cát vào trong công trình ngầm
a – Tại vị trí tiếp xúc với vùng đất đá cách nước có độ chặt lớn có chiều dày
nhỏ ở nóc CTN
b – Thông qua lớp đất đá cách nước có chiều dày không đủ lớn tại nền CTN
- Các sơ đồ bục nước đột ngột vào trong CTN từ các tầng đất đá chứa nước
được thể hiện trên Hình 2, Hình 3, Hình 4 và Hình 5

a)
b)
Hình 2.2: Sơ đồ bục nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm từ các tầng
chứa nước dưới đất
a – Gương thi công CTN đào qua khu vực đất đá ngậm-chứa nước tại nóc
b – Gương thi công CTN đào qua khu vực đất đá ngậm-chứa nước tại nền

8

Hình 2.3: Sơ đồ bục nước đột ngột vào trong CTN từ các nứt nẻ, lỗ rỗng… chứa
nước dưới đất
a – Gương thi công CTN đào qua khu vực đất đá có các khe nứt ngậm-chứa
nước
b – Gương thi công CTN đào qua khu vực đất đá có các lỗ rỗng, khoang rỗng
castơ ngậm-chứa nước

Hình 2.4: sơ đồ bục nước đột ngột vào trong CTN từ các tầng chứa nước phía
dưới đấtkhi gương CTN đào qua khu vực đất đá có các phá hủy địa chất nối
thông với bể chứa nước lơn dưới đất
a – Bục nước đột ngột xảy ra tại nóc CTN
b – Bục nước đột ngột xảy ra tại nền CTN

9


Hình 2.5: Sơ đồ bục nước đột ngột vào phía trong CTN từ các tầng chứa nước
dưới đất khi các lớp đất đá chặt, cách nước có chiều dày không đủ lớn để có thể
ngăn cách CTN đang thi công khỏi các lớp đất đá rắn cứng chứa nước dưới đất
có áp
a – Bục nước xảy ra phía nóc CTN
b - Bục nước xảy ra phía nền CTN
Đối với thi công giếng đứng, các vụ bục nước đột ngột thường có sự khác biệt
so với các vụ bục nước đột ngột trong các CTN nằm ngang và CTN nằm nghiêng.
Thông thường, khi xây dựng giếng đứng các nhà khoa học phân các vụ bục nước thành
hai loại như sau:
- Loại thứ nhất – Các vụ bục nước sạch: loại này thường xảy ra từ các môi
trường đất đá rắn cứng, nứt nẻ. Các khe nứt và lỗ rỗng của các loại đất đá này thường

không chứa các loại vật liệu sét-phù sa. Theo mức độ hậu quả, các vụ bục nước đột
ngột này có mức độ nguy hiểm thấp nếu chúng xảy ra tại vị trí mặt tiếp xúc với các
loại đất đá yếu dễ bị rửa trôi.

Hình 2.6: Các sơ đồ bục nước đột ngột vào trong giếng đứng
a – Từ các khe nứt ngậm nước
b – Từ các lỗ rỗng-khong trống castơ
c – Từ các khe nứt kiến tạo
d – Thông qua trụ đất đá cách nước
10


- Loại thứ hai: Các vụ bục nước bẩn chứa hỗn hợp vật liệu sét-phù sa từ môi
trường các loại đất đá rắn cứng nứt nẻ, bị castơ hóa và từ các nứt nẻ kiến tạo được điền
đầy bằng các loại đất đá vò nhàu. Các vụ bục nước bẩn này thường gây ra hậu quả
nguy hiểm hơn so với các vụ bục nước sạch.

Hình 2.7: Sơ đồ bục hỗn hợp nước-cát, nước-cát chảy đột ngột vào giếng đứng
a – Tại vị trí tiếp xúc với đất đá cách nước
b – Thông qua kết cấu trụ bảo vệ từ lớp đất đá cách nước
2.2. Nguyên nhân
Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra các sự cố bục nước đột ngột vào trong
công trình ngầm, một yếu tố không thể thiếu để gây ra các sự cố này là nguồn nước.
Nguồn nước chính để gây ra các sự cố bục nước đột ngột vào trong công trình ngầm
bao gồm:
- Các nguồn nước mưa, nước lũ bề mặt;
- Các hồ chứa, bể chứa nước, nguồn nước trên mặt đất (biển, hồ nước tự nhiên,
hồ nước nhân tạo, đầm, ao, sông, suối, kênh, rạch …);
- Các hang, hốc, lỗ rỗng, khe nứt, các phá hủy địa chất kiến tạo… chứa nước;
- Các tầng nước dưới đất;

- Các vỉa đất đá ngậm nước bao quanh công trình ngầm;
- Các vỉa đất đá ngậm nước công trình ngầm phải đào qua;
- Các công trình ngầm bị ngập nước từ các mỏ cũ, các mỏ lân cận đã bị đống
cửa, các hệ thống công trình ngầm khác;
- Các công trình ngầm tồn tại trước đó phía trên hoặc xung quanh công trình
ngầm đang thi công, đang sử dụng có lưu giữ một lượng nước nhất định.
Theo nhiều nhà địa cơ học trên thế giới, các nguyên nhân chủ yếu gây ra các
hiện tượng bục nước đột ngột bao gồm:
11


- Thực hiện không đầy đủ khối lượng công tác tiêu thoát nước từ các khu vực
đất đá ngậm nước dưới đất trong giới hạn vùng khai đào;
- Sự phá hủy các chế độ công nghệ trong quá trình khai đào ngầm (sụt lở đất đá
trong khu vực không chống giữ của công trình ngầm; xây dựng các lỗ khoan tiêu thoát
nước chậm trễ, thực hiện không kịp thời gian; đưa công trình ngầm vào sử dụng trông
điều kiện chưa thực hiện công tác tháo khô khu vực đất đá đến mức độ cần thiết theo
yêu cầu kỹ thuật…);
- Các điều kiện địa chất không thuận lợi, thành phần cấu tạo đất đá không tốt
trong khu vực phải tiến hành các công tác xây dựng công trình ngầm và khait hác
khoáng sản
- Các hiện tượng sụt lở đất đá với quy mô lớn vào phía trong công trình ngầm;
- Các công trình ngầm đâm-xuyên đột ngột vào các phá hủy địa chất , phá hủy
kiến tạo khác nhau;
- Công trình ngầm thi công vào phía trong các khu vực đất đá không tồn tại các
lớp đất đá cách nước;
- Công trình ngầm nằm ở độ sâu nhỏ, phải đào phá đất đá dưới các hạng mục
công trình chứa nước khi mức độ ổn định của các lớp đất đá bảo vệ nằm phía trên công
trình ngầm không đảm bảo giá trị cần thiết;
- Công nghệ xây dựng công trình ngầm và khai thác khoáng sản được thực hiện

với các thông số kỹ thuật không hợp lý (sơ đồ công nghệ xây dựng không phù hợp;
các thông số công nghệ xây dựng được tính toán và lựa chọn sai; tỷ lệ giữa độ sâu khai
thác và chiều dày lớp khoáng sản khai thác được lựa chọn không phù hợp…)
- Lớp đất đá phủ có chiều dày không đủ lớn, không có không có khả năng che
phủ, cách ly các vùng đất đá dẫn nước;
- Sự lộ mặt, lưu không bề mặt của các khối đất đá gốc không dẫn nước (đá cát
kết, đá phiến cát kết, đá vôi…) trong giới hạn của vùng chứa nước mặt phía trên công
trình ngầm đang thi công;
- Sự tồn tại các lỗ khoan thăm dò-khảo sát, các giếng thăm dò, các lò nối thăm
dò cũ, các vùng sụt lở, lún sụt bề mặt, các điểm, các vị trí khác … trong vùng chứa
nước mặt có mối liên hệ trực tiếp với công trình ngầm đang thi công…
Ngoài ra, hiện tượng nước xâm nhập vào trong công trình ngầm đang sử dụng
còn có thể do các nguyên nhân:
- Các thiết bị tiêu thoát nước ngừng hoạt động;
- Hiện tượng phá hủy, hư hại của các loại kết cấu chông giữ công trình ngầm;
- Sự phá hủy độ kín khít, liền khối của các loại kết cấu chống thấm-cách nước
cho công trình ngầm…
- Các giải pháp kỹ thuật bảo vệ không được thiết kế và thi công hiệu quả theo
đúng yêu cầu thực tế.
Có hai yếu tố có thể gây ra các sự cố bục nước đột ngột, đó là:

12


- Yếu tố tự nhiên: là sự tồn tại cát hoặc đá cát kết có mối liên kết yếu trong địa
tầng đất đá hoặc sự xâm nhập, phân tán trên diện rộng; các đặc tính chiều dày, đặc tính
bền của lớp đá sét che chắn; giá trị áp lực nước trên các tầng đất đá chứa nước…;
- Yếu tố công nghệ thứ sinh: sơ đồ thi công công trình ngầm; sơ đồ khai thác
khoáng sản; phương pháp điều khiển đá vách; tốc độ chuyển dịch của gương thi công
cho các công tác khai đào; chủng loại kết cấu chống giữ cho công trình ngầm….

Ngoài ra, các sự cố bục nước đột ngột có thể xuất hiện khi tiến hành khai thác
khoáng sản trong địa tầng cát-sét với quy trình làm sập đổ một phần hay toàn phần đất
đá tại nóc công trình ngầm. Các sự cố bục nước đột ngột này liên quan đến các quá
trình địa cơ học thủy văn phức tạp diễn ra trực tiếp trong khối đá chịu sự ảnh hưởng
của công tác khai thác với tên gọi là các quá trình chuyển dịch cảm ứng.
2.3. Hậu quả
Hậu quả của sự cố bục nước đột ngột,bục hỗn hợp nước-bùn-cát chảy là những
sự cố mang tính thảm họa, dẫn đến một số hậu quả nghiêm trọng:
- Nguy hiểm đến tính mạng con người làm việc trong công trình ngầm;
- Làm ngập 1 phần công trình ngầm hoặc toàn bộ công trình ngầm trên diện
rộng;
- Làm ngập bùn-cát từng phần hoặc toàn phần cho công trình ngầm trên một
khoảng chiều dài lớn;
- Làm mất mất, hư hỏng, hủy hoại, chôn lấp các loại máy, thiết bị hoạt động
trong công trình ngầm và các công trình liên quan khác;
- Hình thành các mặt lún, bồn lún sụt, hố lún sụt…trên mặt đất;
- Hình thành các khoảng rỗng, khoảng trống thứ sinh trong khối đá;
- Làm thay đổi trạng thái cơ học, tính chất cơ học của khối đá bao quanh và
phía trên công trình ngầm;
- Gây nên những ảnh hưởng xấu đến các hồ chứa nước, các công trình xây
dựng, kiến trúc bề mặt…;
- Loại bỏ khả năng sử dụng bình thường một phần hoặc toàn bộ công trình
ngầm trong một khoảng thời gian dài để khắc phục và triệt tiêu hoàn toàn sự cố bục
nước đột ngột.
Trên thực tế xây dựng công trình ngầm và khai thác mỏ cho thấy: nhiều công
trình ngầm bị biến dạng, ngập lụt và hư hỏng trong nhiều vụ bục nước đột ngột sau đó
thường không thể khôi phục lại và phải loại bỏ vĩnh viễn.
2.4. Xác định lưu lượng nước làm ngập lụt công trình ngầm từ các sự cố bục nước
đột ngột
Để có thể lựa chọn các phương pháp kĩ thuật phù hợp nhằm loại bỏ các vụ bục

nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm, người ta cần phải biết rõ giá trị lưu
lượng nước dưới đất có thể đào thoát từ các vụ bục nước đột ngột và giá trị khoảng
thời gian ngập lụt công trình ngầm
13


Việc xác định giá trị lưu lượng nước từ các vụ bục nước đột ngột xâm nhập vào
phía trong công trình ngầm có thể xác định gần đúng theo các phương pháp sau:
- Phương pháp xác định theo thể tích các công trình bị ngập-lụt;
- Phương pháp xác định theo mức độ nước dâng lên trong các công trình ngầm;
- Phương pháp xác định theo tốc độ nước chảy trong công trình ngầm;
- Phương pháp sử dụng các thùng đo nước;
- Phương pháp sử dụng giải pháp các đập tràn.
* Phương pháp xác định theo thể tích các công trình bị ngập-lụt
Phương pháp xác định lưu lượng nước từ các vụ bục nước đột ngột xâm nhập
vào phía trong CTN theo giá trị thể tích của các CTN bị ngập-lụt có thể sử dụng trong
các trường hợp khi tổ hợp bơm thoát nước mỏ không thể khắc phục, không thể bơm
thoát toàn bộ lưu lượng nước từ các vụ bục nước đột ngột xâm nhập vào phía trong
công trình ngầm bị ngập một phần hoặc toàn phần.
* Phương pháp xác định theo mức độ nước dâng lên trong các công trình ngầm:
có thể được tiến hành khi tổ hợp thiết bị bơm thoát nước mỏ có thể giải quyết hiệu quả
nhu cầu bơm thoát hoàn toàn lưu lượng nước bổ sung từ các vụ bục nước đột ngột.
* Phương pháp xác định theo tốc độ nước chảy trong công trình ngầm: Việc xác
định giá trị lưu lượng nước từ các vụ bục nước đột ngột theo tốc độ chảy của dòng
nước sẽ được thực hiên trong các trường hợp khi tổ hợp thiết bị bơm thoát nước mỏ
hoàn toàn có khả năng giải quyết hiêu quả nhu cầu bơm thoát nước toàn bộ lưu lượng
nước bổ sung từ các vụ bục nước đột ngột.
Các công tác cần thực hiện:
- Đo xác định diện tích mặt cắt ngang của dòng nước chảy trong rãnh thoát
nước hoặc máng thoát nước;

- Xác định tốc độ dòng chảy của nước.
* Phương pháp sử dụng các thùng đo nước và phương pháp sử dụng giải pháp
các đập tràn:
Hai phương pháp trên được thực hiện trong các trường hợp xảy ra sự cố bục
nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm và khi tháo nước từ các công trình ngầm
ngập nước theo các lỗ khoan tiêu thoát nước;
- Khi xác định lưu lượng nước bằng các thùng đo nước toàn bộ nước từ các vụ
bục nước đột ngột sẽ được dồn vào thùng đo nước và xác định thời gian điền đầy
thùng;
- Để đo các lưu lượng nước từ các vụ bục nước đột ngột nhờ các đập tràn phía
trong CTN sẽ lắp đặt các vách ngăn gỗ trôn độ cao khoảng 1-1,5m tính từ mặt đất. Các
vách ngăn gỗ này sẽ được cố định chắc chắn vào nền và hông CTN
2.5. Điều khiển áp lực nước trong các tầng chứa nước để ngăn ngừa sự cố bục
nước đột ngột vào CTN
Để lựa chọn chuẩn xác các giải pháp kỹ thuật bảo vệ công trình ngầm chống lại
các vụ bục nước đột ngột thông qua các khe nứt dẫn nước trong khối đá bao quanh,
14


đầu tiên cần phải xác định giá trị áp lực nước dư “Hz” của nước dưới đất dẫn đến sự
hình thành sự cố bục nước đột ngột vào phía trong CTN
Để thực hiện mục đích đó cần sử dụng điều kiện cân bằng giới hạn sau:

m 
   i.m 
2.τ c  
2.C
H z =  . γ d +
≈
.

γ
+
÷ 
 c
÷
b − ξ .m.tg ρ    γ n 
b 
γ n 
Trong đó:
+ m - chiều dày vỉa (m)
+ γ n - Trọng lượng riêng của nước (MN/m3)
+ γ d - Trọng lượng riêng của lớp đất đá cách nước (MN/m3)
+ C - Lực dính kết (Mpa)
+ b - Chiều rộng của CTN (m)
+
+

ξ : Hệ số áp lực hông

ρ : Góc ma sát ( độ)

+ i : Số lượng vỉa
+

τ c : Tổng độ bền chống trượt của đất đá ( MPa )

Giá trị áp lực dư “Hz” cho phép tìm ra đại lượng cường độ thẩm thấu Q(m 3/s)
thấm qua các khe nứt lớn của khối đá và gây nên hiện tượng ngập lụt cho CTN

Q=

2.π .L.H z
 2.x  1
 Rsd + d 
1
.ln . 
+
.ln
÷

÷
K
 Rsd + d  K b  Rsd 

Các mối quan hệ thể hiện các quy luật phụ thuộc hình học cho thấy: giữa giá trị
áp lực nước dưới đất và kích thước của các khe nứt luôn luôn tồn tại mối quan hệ toán
học phụ thuộc giữa giá trị áp lực nước dưới đất và kích thước các khe nứt của khối đá
do công tác khai đào ngầm gây ra luôn luôn có ý nghĩa quan trọng
Theo định luật Darcy giữa giá trị trung bình của tốc độ thẩm thấu “V f” và
građiên cột áp “Hz” tồn tại mối quan hệ phụ thuộc tuyến tính:

 K .γ

v f =  n n .gradH ÷
 µ


 µ.v f 
gradH = 
÷

K
.
γ
 n n
Sau khi xét đến các mối quan hệ giữa hệ số thấm “K” và hệ số thấm qua “Kn”
phụ thuộc vào hệ số nứt nẻ “m1” và độ mở của khe nứt “ δ ” giá trị građiên cột áp có
thể xác định theo công thức:
15


µ .v f


gradH = 
÷
2,1 2
 0.043.m1 .δ .γ n 
Kết quả phân tích các mối quan hệ phụ thuộc của gradien cột áp trên đây khi
nước dưới đất thẩm thấu qua các khe nứt nẻ vĩ mô và vi mô trong khối đá chứa
CTNcho thấy : giá trị radien cột áp sẽ đột ngột giảm xuống cùng với sự gia tăng độ mở
của các khe nứt
Sự suy giảm của građiên cột áp khi nước thẩm thấu theo các khe nứt vi mô có
đặc tính “nhẹ nhàng” “mềm mại” hơn rất nhiều. Điều này được giải thích bằng yếu tố
sau đây: khi nước dưới đất chuyển dịch vào vùng nứt nẻ cục bộ thì sự gia tăng cột áp
nước dưới đất sẽ dẫn đến sự gia tăng các khe nứt nhỏ, mỏng đã tồn tại trước đó trong
khối đá. Kết quả của hiện tượng này sẽ tạo nên sự suy giảm khả năng thẩm thấu nước
dưới đất do các khe nứt nhỏ bị bịt kín, nút kín bằng các mẩu, hạt đất đá vừa bị phá
hủy.
Trong trường hợp gia tăng cường độ thẩm thấu qua các khe nứt vĩ mô (tại đây
độ mở khe nứt gia tăng) thì hiện tượng suy giảm đột ngột của giá trị áp lực nước dưới

đất có thể giải thích được bằng yếu tố sau: Trong giai đoạn đầu tiên dòng nước dưới
đất có áp và các hạt đất đá sẽ khoét sâu, mở rộng thêm các khe nứt đã “mở miệng”;
sau khi có sự tác động mài mòn mạnh, các hạt đất sẽ nhanh chóng gia tăng độ mở của
các khe nứt, các khe dẫn nước; quá trình rửa trôi các hạt đất đá sẽ suy giảm xuống tại
một giá trị nhất định của độ mở các khe nứt; khi đó, sự chuyển động của nước dưới đất
trong các khe nứt dẫn nước sẽ được thực hiện dưới dạng dòng chảy tự do của chất
lỏng; kết quả sẽ làm giảm giá trị áp lực nước dưới đất. Sự tồn tại của các građiên cột
áp như vậy có thể dẫn đến việc hình thành khả năng bục nước đột ngột, bục nước hỗn
hợp cát-bùn…trong khối đá bao quanh CTN.
Do đó, bài toán kỹ thuật bảo vệ an toàn các CTN với độ tin cậy cao chống lại
các sự cố bục nước đột ngột, bục hỗn hợp bùn-cát, bục các sản phẩm đất đá bị phá
hủy…từ khối đá bao quanh vào phía trong CTN cần phải được giải quyết với một
phương pháp tiếp cận hợp lý sau đây: cần xem xét nghiên cứu, đề xuất thử nghiệm các
phương pháp tác dụng, tác động lên khối đá theo các đặc điểm cục bộ theo từng biểu
hiện, từng dấu hiệu tại từng vị trí,khu vực đất đá cụ thể.
Nghĩa là, trên thực tế người thiết kế cần phân biệt rõ hai chủng loại phương
pháp tác động lên khối đá thuộc các đoạn, các khu vực CTN riêng biệt cụ thể:
+ Chủng loại phương pháp tác động thứ nhất - Các tác động lên khối đá thuộc
các đoạn, các khu vực CTN cụ thể có thể dẫn đến sự gia tăng vùng nứt nẻ cục bộ;
+ Chủng loại phương pháp tác động thứ hai – Các đoạn,khu vực CTN cụ thể
đòi hỏi phải thi công kết cấu màn chống thấm với các thông số kỹ thuật cần thiết để có
thể ngăn chặn sự cố bục nước đột ngột vào phía trong CTN
Trên thực tế không chỉ các đặc tính cấu trúc của khu vực đất đá bao quanh CTN
mà chủng loại, các đặc tính cấu tạo của chính CTN cũng gây nên những tác động ở
16


mức độ nhất định lên các phương pháp kỹ thuật ngăn ngừa, bảo vệ chúng khỏi các sự
cố bục nước, bục hỗn hợp bùn-nước đột ngột.
2.6. Giải pháp kỹ thuật cải tạo môi trường đất đá để ngăn ngừa sự cố bục nước

đột ngột và ô nhiễm dưới đất
Giải pháp cải tạo cải thiện môi trường đất đá là một trong số nhiều phương
pháp kĩ thuật bảo vệ công trình ngầm chống lại sự cố bục nước đột ngột và ngăn ngừa
hiện tượng làm ô nhiễm nguồn nước. Hiện nay giải pháp kỹ thuật này là một trong số
các giải pháp được sử dụng nhiều nhất trong quá trình xây dựng công trình ngầm.
Trên thực tế, phần lớn các loại công trình ngầm thành phố thường được bố trí
trong môi trường đất đá không liên kết. Điều này sẽ thúc đẩy nhu cầu sử dụng công
nghệ tác động hóa học bơm-nén-ép các hỗn hợp dung dịch silicat, dung dịch chất hữu
cơ…nhằm cải tạo, cải thiện môi trường đất đá. Theo nguyên tắc , hiệu quả kỹ thuật từ
việc sử dụng giải pháp cải tạo, cải thiện môi trường đất đá sẽ thể hiện ở mức độ gia
tăng độ bền đất đá, độ chống thấm sau khi chúng được gia cường.
Ngoài ra, sự bền vững hóa học, độ tin cậy về môi trường, tuổi thọ lâu dài của
màn chống thấm có liên quan chặt chẽ với khả năng chống thấm-cách nước của chúng.
Do đó các quy luật hình thành khả năng chống thấm cách nước của đất đá sau khi
được gia cường đã trở nên rất quan trọng trong quá trình xem xét tìm kiếm các giải
pháp kỹ thuật bảo vệ công trình ngầm.
Tiêu chuẩn về độ tin cậy của khối đá gia cường là giá trị thực tế của độ chống
thấm cách nước chỉ cho phép sự dịch chuyển của nước dưới đất vào phía trong công
trình ngầm xảy ra thông qua hiệu ứng truyền nhiệt. hiện tượng này chỉ có thể xảy ra
khi giá trị hệ số thấm của môi trường đất đá gia cường nhỏ hơn 0,8.10-3 m/ngày đêm.
Khă năng chống thấm cách nước của môi trường của đất đá gia cường xác định
bằng các yếu tố sau đây
+ Nồng độ dung dịch gia cường: Khả năng chống thấm của đất đá gia cường sẽ
bị giảm xuống tùy theo giá trị khoảng cách rời xa kết cấu của đoạn bơm-nén-ép vật
liệu gia cường và đạt hệ số thấm tự nhiên ban đầu đất đá không được gia cường. Công
tác gia cường hóa học chỉ có thể đạt được chất lượng cao khi nồng độ dung dịch gia
cường trong khối đá không nhỏ hơn một giá trị nhất định nào đó. Điều này có thể xảy
ra ở những vị trí cách đoạn bơm nén ép dung dịch gia cường một khoảng 0,7- 0,9m về
tất cả các phía trong khối đá được gia cường.
+ Chỉ số độ rỗng của đất đá gia cường. Khả năng thẩm thấu của đất đá được xác

định bằng cấu trúc lỗ rỗng của vật liệu và giá trị diện tích mặt quy đổi phía trong của
các lỗ rỗng trong khối đất đá đã được gia cố. Mức độ rỗng của đất đá gia cường thông
qua độ lún sụt của vật liệu gia cường “U” trong quá trình đông cứng đóng rắn và khả
năng tự phân lớp của chúng khi lắng và kết tủa. Do đó giữa hệ số thấm của đất đá gia
cường và độ lún sụt của vật liệu gia cường “U” trong quá trình đông cứng đóng rắn
luôn tồn tại một mối quan hệ phụ thuộc
17


Bảng năng lực suy giảm khả năng chống thấm môi trường cát khi sư dụng một
số chủng loại vật liệu khi gia cường chống thấm
Chủng loại vật liệu chống
Kc, m/ngày-đêm
Kc.gc.103 (m/ngày-đêm) tại Ri (m)
thấm gia cường
0,2
0,4
0,6
0,8 1,0

1,2

Vật liệu tổng hợp cacbamit
13,0
2,6
2,95
3,15
3,9 4,52 8,0
Thủy tinh lỏng với mật độ
11,0

7,0
7,02
7,05
7,25 7,32 8,5
3
bằng 1,15 gam/cm + 40%
dung dịch aluminat natri
Ghi chú
Kc - Hệ số thấm của cát chưa được chống thấm gia cường
Kc.gc - Hệ số thấm của các mẫu cát đã được chống thấm gia cường (m/ngày
đêm) tại các giá trị bán kính xâm nhập của dung dịch dính kết Ri

Hình 2.8: Quy luật thay đổi khả năng chống thấm của cát sau khi được gia cường
“Kc.gc” phụ thuộc vào giá trị vị trí bán kính xâm nhập của dung dịch gia cường
“Ri” vào sâu trong khối cát khi sử dụng các loại vật liệu gia cường khác nhau:
1 - Thành phần dung dịch gia cường trên cơ sở vật liệu chất dẻo tổng hợp
cabamit
2 - Thành phần dung dịch gia cường trên cơ sở vật liệu thủy tinh lỏng.

18


Hình 2.9: Quy luật thay đổi giá trị hệ số thấm của đất đá gia cường “Kgc” phụ
thuộc vào độ lún sụt của vật liệu gia cường “U” trong quá trình đông cướng đóng
rắn

Hình 2.10: Quy luật thay đổi giá trị hệ số thấm của đất đá gia cường “Kgc” phụ
thuộc vào giá trị diện tích bề mặt quy đổi phía trong của các lỗ rỗng trong đất đá
được gia cường “S”

19


Hình 2.11: Quy luật thay đổi giá trị tỷ số giữa các hệ số thấm của môi trường đất
đá sau và trước khi gia cường “Kgc/K” phụ thuộc vào độ lún sụt của vật liệu gia
cường “U” trong quá trình đông cứng đóng rắn
1- Cho các thành phần vật liệu gia cường với U< 6 -7 %
2 - Cho các thành phần vật liệu gia cường với U > 6-7%
Mối quan hệ tuyến tính giữa giá trị diện tích bề mặt quy đổi phía trong của các
lỗ rỗng trong môi trường đất đá đã được gia cường “S” và hệ số chống thấm của đất đá
đã được gia cường “Kgc” thể hiện thông qua hiệu ứng tỷ lệ: giá trị của “S” càng lớn
thì các lỗ rỗng hoặc khe rãnh nứt nẻ sẽ có kích thước càng nhỏ và mức độ lún sụt của
vật liệu gia cường lại càng trở nên nhỏ hơn. Nhờ đó, trên thực tế khối đá gia cường sẽ
trở thành một môi trường cách nước.
Tùy vào mức độ lún sụt của vật liêu gia cường có thể phân chia các phương
pháp gia cường hóa học cho đất thành các nhóm sau đây:
- Các phương pháp gia cường tăng bền cho đất đá yếu với mức độ lún sụt của
vật liêu gia cường U= 0,8-1,2%;
- Các phương pháp gia cường tăng bền cho các loại đất đá tương đối chặt với
mức độ lún sụt của vật liệu gia cường U= 1,2-5%
- Các phương pháp gia cường phục vụ cho các vật liệu không bị lún sụt hoặc
khi mức độ lún sụt của vật liệu gia cường có giá trị rất nhỏ với U<1%
2.7. Các giải pháp ngăn ngừa sự cố bục nước vào công trình ngầm
Các giải pháp ngăn ngưa sự cố bục nước vào công trình ngầm phụ thuộc các
yếu tố sau đây:
- Các điều kiện mỏ địa chất cụ thể;
- Các điều kiện địa chất thủy văn cụ thể;
20

- Các nguồn bục nước tiềm ẩn có thể trên thực tế: nguồn nước mưa nước lũ,
nguồn nước từ các hồ chứa bề mặt, các công trình ngầm bị ngập nước...
2.7.1 Các giải pháp kĩ thuật ngăn ngừa bục nước mưa nước lũ vào công trình
ngầm
Để ngăn ngừa các vụ bục nước mưa, nước lũ lụt vào trong công trình ngầm
thông qua các nứt nẻ nối thông với mặt đất, các phễu lún sụt đất đá bề mặt hình thành
do kết quả thực hiện các công tác khai đào công trình ngầm dưới các khu vực trũm
thấp của bề mặt địa hình ta có thể sử dụng các biện pháp sau đây:
- Cải thiện dòng chảy và loại trừ khả năng tích tụ nước mưa, nước lũ tại các vị
trí nguy hiểm phía trên khu vực đang tiến hành khai đào công trình ngầm cũng như
phía trên khu vực đã thực hiện các công tác khai đào ngầm trước đó trong quá khứ
- Thực hiện công tác bơm-nén-ép vật liệu gia cường và đổ-rắc phủ đất đá gốc
sét vào các khe nứt xuất hiện trên bề mặt đất với quy trình đầm nén chặt chúng bằng
máy ủi hoặc máy đầm lăn.
- Thực hiện đổ-rắc phủ đất đá gốc sét lên toàn bộ các phễu lún, phễu sụt lún
trong giới hạn khu vực ảnh hưởng trên mặt đất với quy trình đầm nén chặt chúng bằng
máy ủi hoặc máy đầm lăn và bố trí hệ thống các máng rãnh phía trên chúng để tiêu
thoát nước mặt
- Tiến hành loại bỏ toàn bộ nước mặt ra khỏi khu vực các phễu lún phễu sụt-lún
nhờ sự giúp đỡ của các công trình kênh, mương dẫn phía trước trên, các kết cấu đập
chắn với quy trình tiêu thoát nước từ từ ra phía sau chúng nhờ các rãnh mãng đường
ống tháo nước lắp đặt tại các vị trí thích hợp để có thể loại trừ hoàn toàn hiện tượng
mất nước chảy ngược trở lại vào phía trong hu vực các phễu lún.
- Tiến hành tiêu thoát nước từ khu vực phễu lún vào phía trong công trình ngầm
bằng khoan các lỗ khoan tiêu thoát nước vào khu vực trung tâm các phễu lún ở các vị
trí tồn tại các chủng loại đất đá dẫn nước
- Bơm thoát toàn bộ lượng nước mặt nước mưa tùy theo mức độ xuất hiện của
chúng tại khu vực các phễu lún lớn cũng như các mỏ lộ thiên khi phía dưới có các
công trình ngầm hoạt động. Toàn bộ lượng nước này phải được bơm thoát ra các vị trí
nằm ngoài giới hạn các kết cấu đập chắn hoặc phía ngoài các kênh rãnh trên cao

Phải loại bỏ các lỗ khoan thăm dò, lỗ khoan kĩ thuật, lỗ khoan khai thác khoan
từ mặt đất sau khi kết thúc sử dụng. Tại đây phải thực hiện các giải pháp kỹ thuật
nhằm ngăn ngừa sự xâm nhập các nguồn nước mặt, nước mưa, nước lũ...dọc theo
chúng vào trong công trình ngầm.
2.7.2 Các giải pháp kỹ thuật ngăn ngừa sự cố bục nước mặt vào trong công trình
ngầm
Có 3 nhóm giải pháp sau đây:

21


- Nhóm giải pháp kỹ thuật thứ nhất: sử dụng các giải pháp kỹ thuật để lại phía
dưới các nguồn nước mặt các trụ bảo vệ đất đá và khoáng sản có ích với kích thước đủ
lớn để có thể an toàn cho nguồn nước mặt và quá trình khai đào ngầm
- Nhóm giải pháp kỹ thuật thứ hai: sử dụng các giải pháp kĩ thuật tháo dẫn nước
từ các nguồn nước mặt ra khỏi khu vực cần thực hiện các công tác khai đào ngầm
- Nhóm giải pháp kỹ thuật thứ ba: sử dụng các giải pháp kỹ thuật đặc biệt ngăn
ngừa các vụ bực nước mặt vào phía trong công trình ngầm trong quá trình thực hiện
các công tác khai đào ngầm phía dưới các nguồn nước mặt
2.7.2.1. Giải pháp kỹ thuật để lại các trụ bảo vệ bằng đất đá vào khoáng sản có
ích
Được thực hiện trong các trường hợp sau đây:
- Khi quá trình khai thác khoáng sản phía dưới các nguồn nước mặt có thể gây
lên các vụ bục nước đột ngột vào trong công trình ngầm
- Khi giải pháp thiết kế vào thi công các công trình tiêu thoát nước bề mặt
không thể thực hiện được từ góc độ kỹ thuật và kinh tế
Các trụ bảo vệ khai thác khoáng sản phía dưới các nguồn nước mặt cần được
thiết kế và xây dựng theo các góc dịch chuyển đất đá và theo các yêu cầu nhằm bảo vệ
công trình ngầm khỏi những ảnh hưởng có hại của công tác khai thác lò chợ. Khi đó
phần giới hạn của diện tích cần được bảo vệ hoặc các phần diện tích tính đến các

đường biên giới an toàn để có thể thực hiện công tác khai đào công trình ngầm
2.7.2.2. Giải pháp kỹ thuật tháo dẫn nước từ các nguồn nước mặt ra khỏi giới
hạn khu vực thực hiện công tác khai đào ngầm
Các giải pháp kỹ thuật tháo dẫn nước từ các nguồn nước mặt ra khỏi khu vực
thực hiện công tác khai đào ngầm sẽ được áp dụng trong các trường hợp sau đây:
- Công tác khai thác khoáng sản dưới các hồ chứa nước bề mặt có thể gây lên
các vụ bục nước đột ngột từ chúng vào công trình ngầm;
- Việc để lại các trụ bảo vệ phía dưới các hồ chứa nước có thể dẫm đến sự mất
mát khoáng sản quá lớn;
- Mức độ mất mát khoáng sản có thể không quá lớn trong các trụ bảo vệ ,
nhưng giải pháo để lại trụ bảo vệ không thực hiện được vì độ quý báu lớn khoáng sản
có ích trong chúng.
Bằng phương pháp thay đổi dòng chảy người ta sẽ thóa dẫn nước từ sông suối
ra khu vực ngoài giới hạn vùng khai thác khoáng sản nhằm loại bỏ khả năng xâm nhập
của nước mặt
Tháo dẫn nước từ hồ chứa bể chứa nước nhân tạo sông suối được thực hiện nhờ
giải pháp dẫn thải nước theo các kênh rãnh máng thoát nước đặc biệt nằm phía trên
khu vực khai thác khoáng sản, phương pháp này phải loại bỏ hết khả năng xâm nhập
của nước tháo dẫn vào phái trong công trình ngầm

22


2.7.2.3. Các giải pháp kĩ thuật đặc biệt nhằm ngừa các vụ bục nước mặt vào
phía trong công trình ngầm khi thực hiện các công tác khai đào ngầm dưới các nguồn
nước mặt.
Phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Cần tiến hành công tác ngầm một cách nhịp nhàng mềm mại và không để lại
các kết cấu trụ bảo vệ. Giải pháp này tạo nên điều kiện thuận lợi để phá đá phái trên
không gian xây dựng công trình ngầm và khai thác khoáng sản sẽ chỉ bị lún hạ nhẹ

nhàng k tạo nên nứt nẻ;
- Các công tác khai đào khoáng sản chỉ được thực hiện trong mùa khô khi lưu
lượng nước mặt có giá trị nhỏ nhất;
- Phải đưa diện công tác khai thác khoáng sản ngầm rời cách xa khỏi các nguồn
hồ chứa nước mặt lớn hơn hoặc bằng 100-120m trước mưa bão ;
- Tăng cường tăng bền cho kết cấu chống giữ;
- Cần thực hiện các công tác thi công các công trình ngầm chuẩn bị phía dưới
hồ chứa nước mặt bằng các giải pháp kĩ thuật cần thiết;
- Xây dựng hệ thống các kết cấu vách ngăn chống thấm công trình ngầm trước
khu vực nguy hiểm về bục nước đột ngột;
- Tăng cường năng lực công suất cho tổ hợp công tác bơm thoát nước.
2.7.3. Các giải pháp kĩ thuật ngừa các sự cố bục nước đột ngột từ các công trình
ngầm lân cận bị bục nước
Các giải pháp chủ yếu:
- Để lại các trụ bảo vệ ngăn ngừa các công trình ngầm bị ngập nước và các công
trình ngầm đang hoạt động bình thường
- Thiết lập biên giới hành lang an toàn bảo vệ cho các trụ bảo vệ để lại phía trên
hoặc phía dưới vỉa khoáng sản so với các công trình ngầm bị ngập nước khi chúng
nằm thấp hơn mực nước trong các vỉa khoáng sản
- Thiết lập biên giới hành lang an toàn bảo vệ cho khu vực thực hiện công tác
khai đào ngầm và khu vực có nguy cơ xảy ra bục nước đột ngột từ công trình ngầm
- Trình tự tiến hành công tác tháo – hạ nước bơm thoát nước từ công trình ngầm
bị ngập nước
- Chế độ đặc biệt cho công tác khảo sát thăm dò địa chất trong khu vực có thể
xảy ra bục nước đột ngột từ công trình ngầm
2.7.4. Các giải pháp kĩ thuật ngừa các sự cố bục nước đột ngột từ các lớp đất đá
không liên kết, mềm yếu hoặc rắn cứng nhưng bị castơ hóa, nứt nẻ ngập nước
Các sự cố bục nước từ các yếu tố này có nguy hiểm rất lớn. Một trong những
giải pháp hiệu quả nhất là tháo khô trước và phương pháp tiêu thoát nước từ môi
trường ngậm nước chứa các vỉa khoáng sản chịu sự tác động của điều kiện thủy văn

phức tạp
Công việc tháo khô nước được thực hiện bằng các phương pháp sau đây:
23


- Các phương pháp tháo khô từ mặt đất
- Phương pháp tháo khô từ không gian ngầm
- Phương pháp tháo khô hỗn hợp kết hợp cả 2 phương pháp trên
Phương pháp tháo khô từ mặt đất bao gồm các công tác tiêu thoát nước nông
(tiêu thoát nước từ sông, suối: thi công các rãnh, máng, hào tiêu thoát nước trên cao ...)
và tiêu thoát nước sâu (khoan các lỗ khoan hạ mực nước dưới đất, tiêu thoát nước từ
mặt đất và bơm tiêu nước từ chúng bằng các máy bơm dìm sâu hoặc máy bơm giếng
phun máy bơm actezi...).
Phương pháp tháo khô từ không gian ngầm (phương pháp tháo khô ngầm) được
thưc hiên với quy trình sử dụng các giải pháp kỹ thuật sau:
-Giải pháp sử dụng các công trình ngầm đã được thi công và lắp dặt trong
chung các kết cấu phin lọc được đóng (kích đẩy) vào khu vưc cần phải tháo khô tùy
thuộc vào các điều kiện địa chất thủy văn;
- Giải pháp sử dụng các giếng hạ mực nước dưới đất hoặc giải pháp các khoan
lỗ và tháo –tiêu – thoát nước. Sau đó, nước sẽ được bơm thoát tiếp theo lên mặt đất
nhờ các thiết bị máy bơm tạm thời hay máy bơm cố định của mở hay hệ thống công
trình ngầm.
Để ngăn chặn hiện tượng ngập nước vào công trình ngầm có mặt cắt dọc phức
tạp, tại các vị trí thấp nhất của chúng người ta phải bố trí các máy bơm bơm thoát nước
trung chuyển.
Khi xây dựng tại mỏ các khu vưc khai thác khoáng sản có các điều kiện địa chất
thủy văn phức tạp, tại thời điểm kết thúc xây dựng giếng đứng cần phải hoàn thành các
hạng mục công trình sau:
- Đầu tiên cần phải thi công các công trình ngầm của tổ hợp tiêu thoát nước;
- Sau đó tiến hành trang bị các máy bơm cho các hầm trạm bơm để có thể sử

dụng trong quá trình thi công trình ngầm tại những khu vự c đất đá ngập nước.
Các lỗ khoan thăm dò khảo sát, các lỗ khoan quan trắc thủy văn sẽ được khoan
từ mặt đất dọc theo tuyến của các công trình ngầm trước thời điểm đó bắt đầu quá
trình thi công chúng. Còn việc khoan lỗ khoan kiểm tra từ các gương thi công công
trình ngầm được tiến hành ngay trong quá trình thi công công trình ngầm.
Quá trình thi công công trình ngầm trong những điều kiện địa chất thủy văn
phức tạp, đặc biệt trong những khu vực tiềm ẩn nguy hiểm về bục bươc đột ngột, chỉ
được bắt đầu ngay khi hoàn thành đầy đủ các công việc sau: hoàn thành đầy đủ các
công việc thi công cần thiết;chuẩn bị đầy đủ vật tư ,vật liệu, thiết bị theo yêu cầu thi
công công trình ngầm.
Khi thi công các công trình ngầm trong các điều kiện địa chất thủy văn phức
tạp, khi công trình ngấm tiếp cận dần, tiến dần đến các vỉa đất đá ngập nước hoặc vị trí
phá hủy địa chất kiến tạo, thì quá trình thi công ngầm được tiến hành với các quy trình
khoan các lỗ khoan thăm dò - vượt nước.

24


Trong một số trường hợp cần thiết, khi thi công công trình ngầm cần phải để lại
các kết cấu trụ bảo vệ cách ly bằng đất đá cách nước hoặc bằng khoáng sản ở khu vực
phía trên, phía hông hoặc trên nền thi công trình ngầm đang xây dựng.
Khi thi công các công trình ngầm bằng phương pháp đóng băng nhân tạo và
phương pháp bơm – nén - ép vật liệu dính kết chống thấm-gia cường , trong điều kiện
cột áp thủy tĩnh của nước dười đất và bùn cát nước dưới đất có giá trị lớn, thì mức độ
phá thừa lớn vùng biên công trình ngầm sẽ gây lên sự suy giảm chiều dày lớp đất đá
đóng băng nhân tạo hoặc chống thấm – gia cường. Kết quả sẽ làm gia tăng mức độ
nguy hiểm của các vùng bục nước, bục hỗn hợp bùn – cát – nước đột ngột vào phìa
bên trong công trình ngầm.
Khi các lớp đất đá ngậm nước có chiều dày lớn các kết cấu chống giữ công
trình ngầm sẽ chịu sự tác dụng của giá trị áp lực thủy tĩnh nước dưới đất rất lớn.

Để loai trừ sự cố bục nước, bục hỗn hợp bùn-cát-nước đột ngột thông qua các
kết cấu công trình ngầm, người ta phải thực hiện các giải pháp áp lực thủy tĩnh nước
dưới đất tác dụng lên chúng thông qua các giải pháp hạ mức nước dưới đất.
Để thực hiện các giải pháp hạ mực nước dưới đất này người ta sẽ tiến hành bố
trí dọc theo trục công trình ngầm các kết cấu phin tiêu thoát nước kiểu đóng hoặc các
lỗ khoan tiêu thoát nước nằm cách nhau một khoảng 2-5m. Sau đó, nước sẽ đổ vào
rãnh thoát nước của công trình ngâm và từ đây sẽ tập trung vào các hầm thu nước và
bơm lên mặt đất.
Việc thực hiện kịp thời các giải pháp kĩ thuật nhằm ngăn ngừa ngăn chặn các sự
cố bục nước đột ngột vào phía trong công trình ngầm sẽ cho phép làm suy giảm một
cách đáng kể số lượng các vụ bục nước đột ngột, khoảng thời gian ngừng nghỉ không
đáng có đối với quá trình khai thác khoáng sản và thi công công trình ngầm. Ngoài ra
các giải pháp kĩ thuật này làm giảm đáng kể chi phí để loại bỏ các vụ bục nước đột
ngột vào phía trong công trình ngầm.

25