Nghiên cứu xây dựng mô hình biến động địa cơ khu vực lò chợ cơ giới khai thác vỉa dày ở một số mỏ than hầm lò Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHẠM VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BIẾN ĐỘNG ĐỊA CƠ
KHU VỰC LÒ CHỢ CƠ GIỚI KHAI THÁC VỈA DÀY Ở MỘT SỐ
MỎ THAN HẦM LÒ QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

PHẠM VĂN CHUNG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH BIẾN ĐỘNG ĐỊA CƠ KHU
VỰC LÒ CHỢ CƠ GIỚI KHAI THÁC VỈA DÀY Ở MỘT SỐ MỎ
THAN HẦM LÒ QUẢNG NINH
Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số: 9520503

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. PHÙNG MẠNH ĐẮC
2. TS. VƯƠNG TRỌNG KHA

Hà Nội - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tác giả luận án

Phạm Văn Chung


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỊCH CHUYỂN
BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG KHAI
THÁC .........................................................................................................................7
1.1 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu dịch chuyển, biến dạng bằng mô hình địa
cơ trên thế giới ............................................................................................................7
1.2 Tình hình nghiên cứu dịch chuyển biến dạng vùng Quảng Ninh .......................14
1.3 Kết luận chương 1 ...............................................................................................20
CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH ĐỊA CƠ TRONG NGHIÊN CỨU DỊCH CHUYỂN BIẾN
DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG KHAI THÁC . 22
2.1 Quan niệm về mô hình ........................................................................................22
2.1.1. Định nghĩa về mô hình ....................................................................................22
2.1.2. Các đặc trưng của mô hình .............................................................................22
2.1.3. Phân loại mô hình ...........................................................................................23
2.1.4. Ưu nhược điểm của các mô hình ....................................................................23
2.2 Nghiên cứu trên mô hình .....................................................................................24
2.2.1. Xây dựng mô hình ............................................................................................24

2.2.2. Nghiên cứu trên mô hình .................................................................................25
2.2.3. Kiểm chứng mô hình .......................................................................................26
2.2.4. Điều chỉnh các tham số của mô hình ..............................................................26
2.3 Mô hình địa cơ mỏ phục vụ nghiên cứu dịch chuyển biến dạng đất đá ..............27
2.3.1. Lịch sử nghiên cứu trên mô hình địa cơ .........................................................27
2.3.2. Hệ thống hóa các mô hình cơ học đá và khối đá mỏ ......................................31
2.3.3. Quan niệm hiện đại về mô hình địa cơ ...........................................................33
2.3.4. Các thông số trên mô hình địa cơ ...................................................................36
2.3.5. Tính chất biến dạng và cấu trúc mô hình địa cơ ............................................42
2.3.6. Điều kiện biên trong môi trường địa cơ mỏ ....................................................43
2.3.7. Các dạng mô hình địa cơ dự báo dịch chuyển biến dạng ...............................44
2.4 Lựa chọn mô hình địa cơ ứng dụng cho điều kiện bể than Quảng Ninh ............49


2.5 Kết luận chương 2 ...............................................................................................49
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC HÀM ĐƯỜNG CONG TIÊU CHUẨN
TỪ SỐ LIỆU QUAN TRẮC Ở CÁC MỎ THAN HẦM LÒ QUẢNG NINH ................. 50
3.1 Phương pháp quan trắc và xử lý số liệu ..............................................................50
3.2 Phương pháp luận xây dựng các hàm đường cong tiêu chuẩn ............................51
3.3 Xác định các thông số và đại lượng dịch chuyển ................................................55
3.3.1. Cơ sở lý thuyết xác định các tham số cho vùng ít được nghiên cứu dịch động
đá mỏ .........................................................................................................................55
3.3.2. Xác định các thông số và đại lượng dịch chuyển............................................63
3.4 Xác định các hàm đường cong tiêu chuẩn vùng Quảng Ninh.............................67
3.5 Kết luận chương 3 ...............................................................................................68
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ LÚN CỰC ĐẠI XÁC
ĐỊNH TỪ KẾT QUẢ QUAN TRẮC THỰC ĐỊA VỚI MÔ ĐUN ĐÀN HỒI KHỐI
ĐÁ MỎ ......................................................................................................................69
4.1 Xây dựng mô hình địa cơ cho khối đá tại bể than Quảng Ninh ..........................69
4.1.1 Khái quát đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu ............................................69

4.1.2 Xác định mô đun đàn hồi cho các lớp đất đá tại bể than Quảng Ninh ............72
4.1.3 Kết quả xác định mô đun đàn hồi E theo Rockdata .........................................75
4.2. Tính toán dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt đất ........................78
4.2.1 Khái quát bộ phần mềm RS2 (Phase2) của hãng Rocscience Inc. (Canada) ..78
4.2.2. Thông số đầu vào và các trường hợp tính toán ..............................................79
4.2.3 Kết quả tính toán cho trường hợp theo hướng dốc lò chợ ...............................80
4.3 Xác định mối quan hệ giữa độ lún cực đại với mô đun đàn hồi .........................87
4.3.1 Phương pháp phân tích thống kê .....................................................................87
4.3.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính ......................................................................87
4.3.3 Xác định mối quan hệ giữa độ lún cực đại với mô đun đàn hồi ......................89
4.4 Kết luận chương 4 ...............................................................................................92


CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỊA CƠ NGHIÊN CỨU QUY LUẬT DỊCH
CHUYỂN BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG
KHAI THÁC LÒ CHỢ VỈA V7 MỎ THAN NAM MẪU QUẢNG NINH................... 93
5.1 Vị trí địa lý và ranh giới khu vực nghiên cứu .....................................................93
5.2 Khái quát về công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ hạ
trần thu hồi than .......................................................................................................95
5.3 Kiến nghị mô đun đàn hồi cho mô hình địa cơ mỏ than Nam Mẫu ....................97
5.4 Tính toán dịch chuyển biến dạng khi khai thác lò chợ cơ giới hóa theo hướng
dốc trên mô hình địa cơ .............................................................................................98
5.5 Tính toán dịch chuyển biến dạng khi khai thác lò chợ cơ giới hóa theo đường
phương.....................................................................................................................104
5.6 Kiểm chứng mô hình địa cơ với kết quả quan trắc thực địa………………….112
5.7 Kết luận chương 5 .............................................................................................115
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................116
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
CỦA NCS................................................................................................................118
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................121

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các góc dịch chuyển biến dạng vùng Quảng Ninh ..................................19
Bảng 2.1: Thông số hình học vùng biến dạng trong đối với các khoáng sàng Ural và
Cadacxtan ..................................................................................................................40
Bảng 2.2: Thông số hình học vùng biến dạng ngoài đối với các khoáng sàng Ural và
Caracxtan [74] ...........................................................................................................41
Bảng 3.1: Phân loại nhóm mỏ theo độ cứng đất đá ..................................................57
Bảng 3.2: Xác định góc dịch chuyển  theo nhóm mỏ và góc dốc vỉa .....................58
Bảng 3.3: Xác định góc dịch chuyển 1 theo nhóm mỏ ............................................58
Bảng 3.4: Xác định góc dịch chuyển  , C> 50% theo nhóm mỏ .............................59
Bảng 3.5: Xác định góc dịch chuyển  trong lớp đất phủ ........................................59
Bảng 3.6: Xác định góc giới hạn o, o (độ) ..............................................................59
Bảng 3.7: Xác định góc giới hạn 0 (độ) ...................................................................60
Bảng 3.8: Xác định hệ số K1 .....................................................................................60
Bảng 3.9: Xác định góc 3 (độ) ................................................................................61
Bảng 3.10: Giá trị góc 1 ở tử số, 2 ở mẫu số (độ) .................................................61
Bảng 3.11: Độ lún cực đại tương đối q0 ....................................................................62
Bảng 3.12: Dịch chuyển ngang cực đại tương đối a0 ................................................62
Bảng 3.13: Hệ số N1, N2 ...........................................................................................63
Bảng 3.14: So sánh kết quả đo đạc và lý thuyết .......................................................65
Bảng 3.15: So sánh kết quả đo đạc và lý thuyết .......................................................66
Bảng 3.16: Hàm đường cong tiêu chuẩn ...................................................................67
Bảng 3.17: Hàm đường cong tiêu chuẩn ...................................................................68
Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm nén đơn trục các loại đá ............................................71
Bảng 4.2: Một số kết quả phân tích mức độ ổn định các lớp đá ở Quảng Ninh .......72
Bảng 4.3: Dữ liệu về tham số cơ học cho các lớp đá, xác định dựa theo RMR .......73
Bảng 4.4: Điều kiện địa cơ học khối đá ở một số đường lò ở các mỏ than
Quảng Ninh .............................................................................................. 74

Bảng 4.5: Dữ liệu đầu vào của RocData ...................................................................76
Bảng 4.6: Kết quả tính mô đun đàn hồi E theo tiêu chuẩn Hoek - Brown ...............78
Bảng 4.7: Giá trị độ lún cực đại và mô đun đàn hồi .................................................80
Bảng 4.8: Kết quả tính mô đun đàn hồi các loại đá .................................................. 91
Bảng 5.1: Tọa độ giới hạn khu vực trạm quan trắc ...................................................93
Bảng 5.2: Điều kiện địa chất vỉa 7 ............................................................................94
Bảng 5.3: Kết quả xác định E, C, φ mỏ than Nam Mẫu theo Rockdata ...................98
Bảng 5.4: Kết quả xác định E, C, φ mỏ than Nam Mẫu ...........................................98
Bảng 5.5: Kết quả so sánh các giá trị dịch chuyển ................................................. 114


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Trạng thái ứng suất biến dạng của khối đá mỏ ...........................................8
Hình 1.2: Biểu đồ cực của ten sơ biến dạng trong các trạng thái ứng suất biến dạng
khác nhau.....................................................................................................................9
Hình 1.3: Mô hình địa cơ của Xashurin phân tích quá trình dịch chuyển đá mỏ .....10
Hình 1.4: Quỹ đạo các véc tơ dịch chuyển trong trường ứng suất kiến tạo đẳng
hướng (a) và bất đẳng hướng (b) ...............................................................................11
Hình 1.5: Sơ đồ phân bố vùng dịch chuyển biến dạng đất đá ...................................16
Hình 1.6: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Nam Mẫu ...................17
Hình 1.7: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Mạo Khê ....................18
Hình 1.8: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Hà Lầm ......................18
Hình 2.1: Mô hình hóa vật thể địa chất trong các lĩnh vực khác nhau .....................25
Hình 2.2: Nghiên cứu thực thể thông qua mô hình ...................................................25
Hình 2.3: Mô hình địa cơ đơn giản với véc tơ ứng lực khối đá nguyên thủy ở độ sâu H ..........28
Hình 2.4: Sơ đồ xuất hiện áp lực tựa .........................................................................28
Hình 2.5: Phạm vi và vùng chịu ảnh hưởng xung quanh lò chợ ...............................29
Hình 2.6: Sơ đồ phân bố ứng lực đất đá vùng lò chợ................................................30

Hình 2.7: Vùng sập đổ, uốn võng của khối đá mỏ…………………………………31
Hình 2.8: Mô hình vật lý đá mỏ……………………………………………………32
Hình 2.9: Phân loại mô hình địa cơ………………………………………………...33
Hình 2.10: Các thành phần chính của mô hình địa cơ ..............................................35
Hình 2.11: Sơ đồ mô hình dịch chuyển trường hợp khai thác lộ thiên vỉa dốc dày .37
Hình 2.12: Sơ đồ mô hình dịch chuyển trong trường hợp khai thác hầm lò vỉa dày 37
Hình 2.13: Mô hình địa cơ tổng quát khoáng sàng đang khai thác, phục vụ việc quan
trắc kiểm tra quá trình dịch chuyển [75] ...................................................................44
Hình 2.14: Các phương pháp số trong địa kỹ thuật [10] ...........................................45
Hình 3.1: Đường cong lún thực tế và đường cong lún không thứ nguyên ...............53
Hình 4.1: Xác định mô đun đàn hồi E cho đá cát kết ...............................................76


Hình 4.2: Xác định mô đun đàn hồi E cho đá bột kết ...............................................77
Hình 4.3: Xác định mô đun đàn hồi E cho đá sét kết ................................................77
Hình 4.4: Xác định mô đun đàn hồi E cho than ........................................................78
Hình 4.5: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 1 ....................................81
Hình 4.6: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 1 ..........................................81
Hình 4.7: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 2 ....................................82
Hình 4.8: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 2 ..........................................82
Hình 4.9: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 3 ....................................83
Hình 4.10: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 3…………………………81
Hình 4.11: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 4 ..................................84
Hình 4.12: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 4 ........................................84
Hình 4.13: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 5 ..................................85
Hình 4.14: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 5 ........................................85
Hình 4.15: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá trong trường hợp 6 ..................................86
Hình 4.16: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trong trường hợp 6 ........................................86
Hình 4.17: Biểu đồ tương quan độ lún với mô đun đàn hồi của đá cát kết ..............90
Hình 4.18: Biểu đồ tương quan độ lún với mô đun đàn hồi của đá bột kết ..............90

Hình 4.19: Biểu đồ tương quan độ lún với mô đun đàn hồi của đá sét kết ...............91
Hình 5.1: Mặt cắt tuyến địa chất V ...........................................................................94
Hình 5.2: Bản đồ khu vực khai thác mỏ than Nam Mẫu .......................................... 95
Hình 5.3: Sơ đồ công nghệ cơ giới hóa khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ
trần thu hồi than nóc .................................................................................................. 97
Hình 5.4: Sơ đồ tính toán ..........................................................................................99
Hình 5.5: Nhập các thông số cho mô hình ..............................................................100
Hình 5.6: Quá trình chạy vòng lặp tính dịch chuyển biến dạng .............................100
Hình 5.7: Biểu đồ độ lún các lớp đất đá do ảnh hưởng khai thác hầm lò ...............100
Hình 5.8: Biểu đồ mô tả biến dạng ngang ...............................................................101
Hình 5.9: Biểu đồ xác định góc dịch chuyển theo hướng dốc ................................101
Hình 5.10: Biểu đồ độ lún bề mặt đất và góc dịch chuyển .....................................102


Hình 5.11: Biểu đồ dịch chuyển biến dạng của các lớp đất đá ...............................102
Hình 5.12: Biểu đồ biểu diễn véc tơ dịch chuyển theo thời gian ............................103
Hình 5.13: Biểu đồ phân bố các phần tử hữu hạn trong mô hình ...........................103
Hình 5.14: Biểu đồ phân bố các vùng phá hủy .......................................................103
Hình 5.15: Sự phân bố áp lực tựa trước và sau lò chợ khai thác ............................104
Hình 5.16: Mô hình tính toán lò chợ cơ giới hóa theo đường phương ...................105
Hình 5.17: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại lò chợ ban đầu .............................106
Hình 5.18: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 2 ...............................106
Hình 5.19: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 5 ...............................106
Hình 5.20: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 6 ...............................107
Hình 5.21: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 7 ...............................107
Hình 5.22: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 8 ...............................107
Hình 5.23: Biểu đồ mô tả ứng suất chính 1 tại khẩu độ thứ 10 .............................108
Hình 5.24: Quy luật phân bố ứng suất chính σ1 tại các khẩu độ………………….105
Hình 5.25: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khi khai thác lò chợ ban đầu ....109
Hình 5.26: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá tại khẩu độ thứ 2 ......................109

Hình 5.27: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khẩu độ thứ 5 ...........................110
Hình 5.28: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khẩu độ thứ 6 ...........................110
Hình 5.29: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khẩu độ thứ 7 ...........................110
Hình 5.30: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khẩu độ thứ 8 ...........................111
Hình 5.31: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá tại khẩu độ thứ 9 ......................111
Hình 5.32: Dịch chuyển biến dạng các lớp đất đá khẩu độ thứ 10 .........................111
Hình 5.33: Dịch chuyển biến dạng trên bề mặt đất và lớp đá vách cơ bản.............112
Hình 5.34: Giá trị độ lún trên bề mặt đất ................................................................112
Hình 5.35: Giá trị độ lún trên nóc lò chợ ................................................................112
Hình 5.36: Giá trị độ lún và góc dịch chuyển theo hướng dốc ............................... 114
Hình 5.37: Giá trị độ lún và góc dịch chuyển theo đường phương......................... 114


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Để đáp ứng nhu cầu than cho nền kinh tế quốc dân, Thủ tướng Chính phủ đã có
Quyết định 403/QĐ-TTg ngày 14/03/2017 về Quy hoạch phát triển ngành Than
Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, theo đó toàn ngành phải
cung cấp cho nền kinh tế quốc dân 47 - 50 triệu tấn than thương phẩm vào năm
2020 và 55 - 57 triệu tấn than thương phẩm vào năm 2030, trong đó chủ yếu sản
lượng được khai thác từ các mỏ than hầm lò [9]. Nhằm nâng cao sản lượng và mức
độ an toàn trong khai thác, tăng năng xuất lao động với giá thành cạnh tranh trong
cơ chế thị trường, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đang triển
khai tích cực chương trình cơ giới hoá khấu than lò chợ với việc áp dụng thử
nghiệm hàng loạt các lò chợ cơ giới hoá ở các mỏ Khe Chàm, Dương Huy, Hà Lầm,
Vàng Danh, Nam Mẫu… và bước đầu đã có những kết quả rất đáng khích lệ, mở ra
triển vọng lớn về phát triển công nghệ cơ giới hoá khai thác các mỏ than hầm lò
Quảng Ninh.

Hiệu quả áp dụng công nghệ cơ giới hoá nói chung, và đặc biệt khi khai thác
các vỉa dày phụ thuộc rất lớn vào đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ, sản trạng
các vỉa than, tính chất và quy luật phát triển áp lực mỏ xung quanh khu vực lò chợ
cũng như quá trình biến dạng, sập đổ của khối đá trong địa tầng nằm trên trên khu
vực lò chợ.
Thực tế hoạt động của các lò chợ cơ giới hoá khai thác các vỉa dày với sơ đồ
công nghệ khấu than lò chợ lớp trụ, hạ trần thu hồi than nóc như hiện nay ở các
công ty than Khe Chàm, Hà Lầm, Vàng Danh, Nam Mẫu v.v… đã tạo ra những
khoảng không gian khai thác lớn do các vỉa than rất dày, thường dao động 7 - 20m.
Hậu quả là sự biến dạng, phá huỷ và sập đổ của khối than nóc và đá vách trong quá
trình khai thác xảy ra mạnh mẽ hơn nhiều so với trường hợp khai thác các vỉa có
chiều dày trung bình và mỏng, thường xuyên xảy ra các hiện tượng như lở gương,
rỗng nóc lò chợ, sụt lún bề mặt đất, dẫn đến nước chảy vào lò với lưu lượng lớn,
đặc biệt vào mùa mưa, gây ách tắc quá trình sản xuất, giảm mức độ an toàn lao


2

động và hiệu quả làm việc của đồng bộ thiết bị cơ giới hoá. Các thông số như chiều
cao vùng sập đổ, vùng phá huỷ tách lớp, vùng biến dạng uốn võng cũng như quy
luật sập đổ và bước gẫy của đá vách trực tiếp và cơ bản, độ lún và kích thước bồn
dịch chuyển trên bề mặt v.v… là những thông số quan trọng phục vụ cho tính toán
điều khiển khối đá mỏ, nhưng trong thực tế khai thác các vỉa dày ở mỏ hầm lò
Quảng Ninh còn chưa được nghiên cứu.
Đặc điểm cơ bản của mô hình địa cơ là: (i) việc mô phỏng 3 chiều của khối đá
trong môi trường liên tục đồng nhất, hoặc không đồng nhất thông qua các tính chất
biến dạng trong môi trường, mô hình có thể giả định các tính chất của khối đá mỏ tự
nhiên và đặc tính biến dạng của chúng. (ii) Nhận trạng thái ứng suất ban đầu của
khối đá mỏ làm điều kiện biên để tính toán mô hình địa cơ. (iii) Nguồn kích hoạt
trạng thái ứng suất là khoảng trống khai thác được đặc trưng bằng các thông số hình

học trong không gian 3 chiều.
Hiện nay, các nghiên cứu lý thuyết dựa trên nền tảng phương pháp phần tử hữu
hạn để xác định trạng thái ứng suất biến dạng trên mô hình địa cơ khối đá mỏ, đặc
biệt khi kết hợp phương pháp này với phương pháp nghiên cứu bằng quan trắc thực
địa có thể xác định được các thông số dịch chuyển, biến dạng và sập đổ của khối đá
mỏ như nêu ra ở trên trong vùng ảnh hưởng của lò chợ với độ tin cậy và chính xác
cần thiết, phục vụ cho việc đề ra các giải pháp kỹ thuật hợp lý.
Với sự hỗ trợ của phương pháp số, ứng dụng mô hình địa cơ cho phép nâng cao
độ chính xác, độ tin cậy khi nghiên cứu quy luật và tính chất dịch chuyển đất đá mỏ
trong khu vực lò chợ cơ giới hóa. Với phương pháp luận giải trên, đề tài luận án tiến
sĩ: “Nghiên cứu xây dựng mô hình biến động địa cơ khu vực lò chợ cơ giới khai
thác vỉa dày ở một số mỏ than hầm lò Quảng Ninh” đã được lựa chọn là xuất
phát từ nhu cầu thực tế và có ý nghĩa thực tiễn.
Ý tưởng khoa học của đề tài luận án là: Xác định mô hình địa cơ khối đá mỏ
tiệm cận gần đúng với môi trường địa chất khối đá tự nhiên thông qua nghiên cứu
mối quan hệ giữa mô đun đàn hồi của khối đá mỏ với độ lún cực đại bề mặt đất theo
kết quả quan trắc thực địa.


3

2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận xây dựng mô hình biến động địa
cơ để xác định các quy luật dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt đất do
ảnh hưởng của lò chợ cơ giới hoá khai thác vỉa dày ở một số mỏ than hầm lò Quảng
Ninh.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu tổng quan về mô hình địa cơ khối đá mỏ;
- Nghiên cứu điều kiện địa chất, tính chất cơ lý đất đá vùng than Quảng Ninh;

- Nghiên cứu phương pháp luận khoa học xây dựng mô hình biến động địa cơ;
- Nghiên cứu xác định các điều kiện biên cho mô hình biến động địa cơ thông
qua việc xử lý các số liệu quan trắc thực địa;
- Ứng dụng mô hình biến động địa cơ xác định quy luật dịch chuyển, biến dạng
phá hủy bề mặt và đá vách trong quá trình khai thác vỉa dày bằng lò chợ cơ giới, áp
dụng cho mỏ Nam Mẫu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các quy luật dịch chuyển, biến dạng, phá hủy bề mặt
đất và của đá vách trong quá trình khai thác vỉa dày bằng lò chợ cơ giới hạ trần thu
hồi than nóc.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Luận án nghiên cứu mối quan hệ giữa độ lún cực đại với mô đun đàn hồi của
khối đá thông qua ứng dụng mô hình địa cơ để tính toán dự báo dịch chuyển, biến
dạng và phá hủy bề mặt của khối đá mỏ trong điều kiện cụ thể ở Quảng Ninh.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thực địa: Đo đạc trên các trạm quan trắc dịch động vùng than
Quảng Ninh nhằm tạo điều kiện biên và kiểm chứng độ chính xác mô hình địa cơ,
xây dựng các hàm đường cong tiêu chuẩn vùng Quảng Ninh;
- Phương pháp lý thuyết: Dựa trên nền tảng phương pháp số, sử dụng phương


4

pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán trên mô hình địa cơ
- Phương pháp thu thập phân tích và tổng hợp: Phục vụ cho phần tổng quan luận án;
- Phương pháp hồi quy thống kê: Xác định các mối quan hệ giữa các biến thông
số đàn hồi và độ lún cực đại;
5. Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Hàm đường cong tiêu chuẩn được xây dựng theo kết quả quan

trắc thực địa tại một số mỏ than hầm lò cho phép xác định kích thước vùng ảnh
hưởng trên bề mặt, tính toán xác định các đại lượng dịch chuyển, đồng thời phục vụ
dự báo độ sâu khai thác an toàn các mỏ than hầm lò Quảng Ninh.
Luận điểm 2: Mô hình địa cơ được xây dựng trên cơ sở mối quan hệ giữa mô
đun đàn hồi và độ lún cực đại của mặt đất theo kết quả quan trắc thực địa cho phép
đồng thời nghiên cứu xác định được quy luật dịch chuyển biến dạng và phá hủy của
khối đá trong địa tầng và bề mặt đất.
6. Những điểm mới của luận án
- Lần đầu tiên ở Việt Nam luận án đã xây dựng hàm đường cong tiêu chuẩn
S(z), F(z), F’(z) phục vụ cho công tác dự báo dịch chuyển biến dạng vùng than
Quảng Ninh.
- Luận án xác định mối quan hệ giữa mô đun đàn hồi khối đá mỏ và độ lún cực
đại theo kết quả quan trắc thực địa.
- Luận án đã xác định hệ số giảm bền K = 1,24 để xây dựng mô hình địa cơ khu
vực Quảng Ninh nhằm dự báo dịch chuyển biến dạng và phá hủy khối đá và bề mặt
đất.
- Luận án đã xác định được quy luật dịch chuyển biến dạng và phá hủy đá vách
lò chợ cơ giới hóa khai thác hạ trần thu hồi than nóc vỉa V7 mỏ than Nam Mẫu.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
7.1. Ý nghĩa khoa học:
Thiết lập cơ sở khoa học và phương pháp luận xây dựng mô hình biến động địa
cơ với môi trường đồng nhất hoặc không đồng nhất của khối đá để dự báo các thông
số dịch chuyển biến dạng đất đá khi khai thác vỉa dày bằng lò chợ cơ giới hóa.


5

7.2. Ý nghĩa thực tiễn:
- Ứng dụng mô hình biến động địa cơ cho phép khảo sát ảnh hưởng của các yếu
tố địa chất như tính chất cơ lý đất đá, chiều dày vỉa than, độ sâu khai thác đến quy

luật dịch chuyển, biến dạng và sập đổ đá vách.
- Sử dụng mô hình cho phép dự báo các thông số dịch chuyển và biến dạng đối
với các vùng mỏ chưa được nghiên cứu kỹ về dịch chuyển biến dạng.
8. Cơ sở tài liệu
Luận án được thực hiện trên cơ sở các nguồn tài liệu đo đạc thực địa phong phú
từ các trạm quan trắc ở các mỏ than Quảng Ninh.
Đồng thời, luận án cũng tham khảo rất nhiều đề tài, dự án, báo cáo khoa học về
dịch chuyển biến dạng đất đá, mô hình địa cơ của các tác giả trong và ngoài nước
9. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 5 chương cùng với phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham
khảo được trình bày trong 128 trang đánh máy A4. Dưới đây là tiêu đề các chương:
Chương 1: Tổng quan về các kết quả nghiên cứu dịch chuyển biến dạng địa
tầng đất đá và bề mặt đất do ảnh hưởng khai thác
Chương 2: Mô hình địa cơ trong nghiên cứu dịch chuyển biến dạng địa tầng đất
đá và bề mặt đất do ảnh hưởng khai thác
Chương 3: Nghiên cứu xây dựng các hàm đường cong tiêu chuẩn từ số liệu
quan trắc ở các mỏ than hầm lò Quảng Ninh
Chương 4: Nghiên cứu mối quan hệ giữa độ lún cực đại xác định từ kết quả
quan trắc thực địa với mô đun đàn hồi khối đá mỏ
Chương 5: Ứng dụng mô hình địa cơ nghiên cứu quy luật dịch chuyển biến
dạng địa tầng đất đá và bề mặt do ảnh hưởng khai thác lò chợ vỉa V7 mỏ than Nam
Mẫu Quảng Ninh
Kết luận và kiến nghị
Các công trình khoa học đã công bố liên quan đến luận án
Tài liệu tham khảo


6

10. Lời cảm ơn

Lời đầu tiên cho phép tác giả được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy
hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phùng Mạnh Đắc và GVC.TS Vương Trọng Kha, là
hai người thầy đã trực tiếp hướng dẫn về khoa học và luôn động viên, khuyến khích
để tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp trong
khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Đặc biệt
là sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi của các thầy, cô giáo trong Bộ môn
Trắc địa mỏ.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới hai nhà khoa học NGƯT.PGS.TS Nguyễn
Đình Bé, GS.TS Võ Chí Mỹ đã tận tình giúp đỡ nghiên cứu sinh để hoàn thành luận
án này.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Quang Phích đã giúp đỡ tôi
rất nhiều, cũng như tạo điều kiện cho tác giả tham gia đề tài cấp Nhà nước để có
thêm điều kiện hỗ trợ hoàn thành luận án.
Tác giả cũng xin cảm ơn chân thành cảm ơn đến TS. Phạm Quốc Tuấn đại diện
miền Bắc cho các sản phẩm của Rocscience Inc (Canada) - VCTeck Co. Ltd, đã hỗ
trợ tác giả bản quyền của phần mềm chạy chương trình RS2 dùng trong luận án này.

Xin trân trọng cảm ơn!


7

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỊCH CHUYỂN
BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT
DO ẢNH HƯỞNG KHAI THÁC
1.1 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu dịch chuyển, biến dạng bằng mô hình
địa cơ trên thế giới
Nghiên cứu dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt đất do ảnh hưởng của

khai thác hầm lò có lịch sử phát triển lâu dài và cho đến ngày nay vẫn là vấn đề quan
tâm lớn của các nhà khoa học trong và ngoài nước. Đặc biệt ở nước ngoài số lượng các
công trình đã công bố rất nhiều. Chính vì vậy, trong phần tổng quan này, chỉ giới hạn
giới thiệu những kết quả nghiên cứu dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt
đất bằng phương pháp mô hình.
Trong hướng nghiên cứu lý thuyết đã sử dụng nhiều phương pháp tiếp cận khác
nhau như phương pháp giải tích, phương pháp số v.v….để tính toán cho một mô hình
địa cơ có môi trường đàn hồi, liên tục, đặc điểm phi tuyến, môi trường khối đá rời rạc
với các điều kiện biên của mô hình bao gồm hệ thống các lực và biến dạng tác động
theo các mặt phẳng giới hạn các vùng trong khối đá mỏ bị ảnh hưởng khai thác.
Để giải các bài toán cơ học môi trường liên tục, các nhà nghiên cứu như: V.N
Boris-Komponees, M.V Kurlen, A.B Fadeev, V.G Zoteev, Vitke, Yu. A.
Kashnikov, S. G Ashikhmin đã sử dụng các lý thuyết dựa trên phương pháp số.
Phương pháp số cũng được sử dụng để giải quyết các bài toán mô hình môi trường
đàn hồi, liên tục trong các công trình của các nhà nghiên cứu như: A. D. Xashurin,
B. A. Khramtsov, V. E. Bolicov, V. A. Kvochin, A. B. Makarov, A. I. Ilyn. Các lý
thuyết này cho phép xác định các thành phần trong không gian ba chiều của ten sơ
biến dạng ở bất kỳ điểm nào trong khối đá mỏ nằm trên khu vực khai thác và cho
phép đánh giá trạng thái địa cơ học của khối đá mỏ và dự báo sự phát triển của quá
trình dịch chuyển theo các phương án khai thác khác nhau [23, 27, 52, 56, 57]


8

2

y

1

x

z
z

z
xy
yx 
yz

x

yz
xz

xy

y
xy
yx

x

y
yx
xy

x

x

y
y

Hình 1.1: Trạng thái ứng suất biến dạng của khối đá mỏ
Trong đó: σ1, σ2: ứng suất pháp theo trục x, y

εx, εy: Biến dạng dọc tương đối theo trục x, y
γxy, γyx: Biến dạng trượt theo trục x, y
Ten sơ biến dạng được tính toán ngoài việc mô tả thành phần trên có thể mô tả
ở dạng đường đẳng trị đối với hàng loạt các mặt cắt ngang hay mặt cắt đứng. Trên
thực tế thông dụng nhất là mô tả các ten sơ biến dạng theo biểu đồ cực, biểu thị
trong mặt cắt tương quan giữa các biến dạng cực đại và góc quay các trục chính của
ten sơ biến dạng.


9

2=1

2=1

1=1

2=0
1 =1

1=2

2 =-1

1=1
2 =-2

2 =-1
1=2

1 =1

Hình 1.2: Biểu đồ cực của ten sơ biến dạng trong các
trạng thái ứng suất biến dạng khác nhau
Các phương pháp lý thuyết tính toán các thông số dịch chuyển hiện nay đều
dựa trên cơ sở một mô hình địa cơ nào đó của môi trường địa chất. A.D. Xashurin
[63] đã nghiên cứu quá trình biến dạng khối đá mỏ và bề mặt đất đối với trường hợp
mỏ quặng có chiều dày lớn trong điều kiện có sự tác động của trường ứng suất kiến
tạo bất đẳng hướng và đề xuất phương pháp tính toán dịch chuyển bề mặt đất gần
vùng sập đổ. Các mô hình lý thuyết tương tự dựa trên vật liệu tương đương cũng
được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để tính toán các thông số quá trình dịch chuyển
đá mỏ trong khai thác lộ thiên cũng như khai thác hầm lò [49, 51].
Mô hình địa cơ phân tích quá trình dịch chuyển khối đá mỏ trong trường hợp
khai thác hầm lò mỏ quặng theo A.D. Xashurin được mô phỏng như một phần nửa
khối vật thể đàn hồi đồng nhất, đẳng hướng cùng với khoảng trống khai thác được
lấp đầy bởi đất đá sập đổ thể hiện hình 1.3.


10

 T2

2

1

3

T1

5

4

Hình 1.3: Mô hình địa cơ của Xashurin phân tích quá trình dịch chuyển đá mỏ
Trong đó: 1. Các tuyến quan trắc trên bề mặt đất
2. Bồn dịch chuyển biến dạng trên bề mặt đất
3. Vùng dịch chuyển nguy hiểm
4, 5. Các mặt phẳng vuông góc thể hiện dịch chuyển thẳng đứng
Khi nghiên cứu mô hình này trong trạng thái ứng suất dưới tác động của
trường ứng suất kiến tạo, Xashurin xác định được các công thức tính toán dịch
chuyển bề mặt đất xung quanh vùng sập đổ có hình dạng tròn và elip, và đi đến kết
luận rằng với một tương quan nhất định giữa các giá trị ứng suất tác động chính thì
các vecto dịch chuyển không chỉ có hướng vào vùng khai thác phá hủy mà còn
hướng vào sâu trong khối đá mỏ, tương tự như các kết quả quan trắc thực tế đã
chứng minh.
Theo Xashurin khi biết các thông số vùng sập đổ (kích thước nửa trục hình


11

chiếu lên mặt đất của vùng sập đổ), và sự phát triển của chúng trong mặt phẳng
ngang, cũng như các thông số trường ứng suất kiến tạo ban đầu và tính chất biến
dạng của môi trường khối đá, có thể xác định được ten sơ biến dạng trong không

gian ba chiều và quỹ đạo của các véc tơ dịch chuyển mà trong trường hợp bất đẳng
hướng của trường ứng suất ban đầu, các véc tơ dịch chuyển này không trùng với
hướng xuyên tâm từ ngoại biên vào tâm vùng sập đổ và thể hiện trên hình 1.4.

 = −
1

a
I

2

2

 = -1

 = -1

II

 = −

b

1

II

2

2

 = -3

 = -3

I

Hình 1.4: Quỹ đạo các véc tơ dịch chuyển trong trường ứng suất kiến tạo
đẳng hướng (a) và bất đẳng hướng (b)
Có thể nhận thấy rằng, các phương pháp số giải các bài toán cơ học môi trường
liên tục - phương pháp phần tử hữu hạn hiện nay được sử dụng phổ biến để giải các
bài toán cơ học đối với môi trường khối đá mỏ. Một trong những ưu việt của các
phương pháp số là tính đa năng. Bằng phương pháp số và sử dụng bất kỳ mô hình
địa cơ nào mô phỏng môi trường khối đá mỏ với những đặc điểm không đồng nhất
của các tính chất đàn hồi và độ bền, cũng như cấu trúc khác nhau và điều kiện biên
bất kỳ có thể xác định được trạng thái ứng suất biến dạng của khối đá xung quanh
một đường lò với hình dáng thiết diện bất kỳ.


12

Các phương pháp số có thể sử dụng một cách hiệu quả để tính toán dịch chuyển
đá mỏ và bề mặt đất trong khai thác hầm lò và khai thác lộ thiên. Lần đầu tiên
phương pháp số được Kratch [48] sử dụng để tính toán dự báo dịch chuyển đá mỏ
trong trường hợp khai thác vỉa than độ dốc thoải với mô hình môi trường đàn hồi.
Tiếp theo, A.S. Yagunov, A.B. Makarov, V.N. Boris - Komponees đã sử dụng
phương pháp số để tính toán các thông số quá trình dịch chuyển khi khai thác các
vỉa than và thân quặng có chiều dày không lớn. Mặc dù trong các nghiên cứu trên
đã không tính đến tính chất biến dạng dẻo của khối đá mỏ nhưng các kết quả tính

toán tương đối phù hợp với các kết quả đo đạc trên thực tế. Trong trường hợp khai
thác các vỉa than, thân quặng dày và dốc bằng phương pháp hầm lò, trên bề mặt đất
tạo thành các vùng sụt lún và nứt nẻ lớn, hoặc khi khai thác lộ thiên tạo thành các
vùng trượt lở, sập đổ, thì việc áp dụng mô hình đàn hồi không còn phù hợp, mà cần
thiết sử dụng mô hình đàn hồi phi tuyến, mô hình đàn hồi nhớt vv… Các nhà bác
học M.V. Kurlen, A.B. Fadeev, V.G. Zoteev và những nhà khoa học khác [37, 42,
72] đã có đóng góp quan trọng phát triển các mô hình biến dạng phi tuyến của khối
đá mỏ. Đặc điểm cấu tạo khối, phân lớp và nứt nẻ của môi trường khối đá mỏ được
đề cập trong các mô hình địa cơ của V.G. Zoteev và trong các tính toán đã tính đến
mối quan hệ phi tuyến giữa ứng lực trượt và trị số dịch chuyển trượt theo mặt tiếp
xúc. Từ các kết quả tính toán đã xác định được đặc tính và trị số biến dạng đàn hồi
dẻo liên quan đến dịch chuyển của khối đá theo mặt tiếp xúc giữa các khối cấu trúc.
Cũng cần nhấn mạnh rằng, mặc dù tồn tại nhiều phương pháp số để xác định
dịch chuyển và biến dạng khối đá mỏ, nhưng chỉ có một số ít phương pháp được sử
dụng trong thực tế, mà điển hình nhất là các mô hình mô phỏng tính chất biến dạng
đàn hồi nhớt.
Trong số các mô hình này, đáng chú ý nhất là mô hình đồng nhất của Vitke
[61]. Bản chất của mô hình này là các tính toán được thực hiện cho khối đá mỏ
đồng nhất, tiêu chuẩn phá hủy trong mô hình này là giả định rằng ở bất kỳ một điểm
nào trong khối đá mỏ đều có thể tách ra một phần tử diện tích có độ bền giảm và
diện tích phần tử này tương ứng với một mặt phẳng giảm yếu.


13

Dựa vào ý tưởng của Vitke về một mô hình đàn hồi nhớt dẻo đồng nhất, Yu. A.
Kalashnikov, S.G. Ashikhmin đã giải quyết hàng loạt các bài toán mô hình dự báo
dịch chuyển và biến dạng khối đá nứt nẻ khi khai thác các mỏ quặng bằng phương
pháp hầm lò và lộ thiên [28, 32, 33] và đã chỉ ra rằng đối với khối đá nứt nẻ ở giai
đoạn trước giới hạn phá hủy thì trị số dịch chuyển phụ thuộc vào sự tồn tại của hệ

thống kẽ nứt và khoảng cách giữa các kẽ nứt.
Mặc dù có những ưu việt so với các phương pháp khác khi tính toán dịch
chuyển và biến dạng khối đá mỏ do ảnh hưởng của khai thác, nhưng phương pháp
số vẫn có những hạn chế nhất định, đó là cách tiếp cận chủ quan khi phân chia khối
đá thành các phần tử hữu hạn, sự quân bình hóa tính chất cơ lý khối đá, số lượng
hạn chế các phần tử, để mô phỏng môi trường đàn hồi không liên tục gần thực tế thì
mô hình trở nên cồng kềnh và phức tạp. Các lý thuyết hiện đại ngày nay về dịch
chuyển biến dạng khối đá và bề mặt đất do ảnh hưởng của khai thác mỏ cho phép
xác định được ten sơ ứng suất trong không gian ba chiều tại bất kỳ điểm nào của
khối đá mỏ, tuy nhiên cần phải lựa chọn đúng đắn các điều kiện biên cho mô hình
địa cơ và các tính chất cơ lý môi trường khối đá. Trong các mô hình địa cơ hiện đại
ngày nay, khối đá mỏ được xem như là một môi trường rời rạc, không liên tục, vì
vậy vấn đề nghiên cứu tính chất thực tế của môi trường khối đá cũng như trạng thái
ứng suất biến dạng ban đầu của khối đá là rất quan trọng.
Các kết quả quan trắc hiện trường cho phép xác định tương đối chính xác các
thông số để dự báo quá trình dịch chuyển của khối đá mỏ. Hiện nay đã có các
phương pháp đo đạc ứng suất và biến dạng khối đá mỏ [62, 67], trên cơ sở sử dụng
các kết quả quan trắc quá trình dịch chuyển khối đá mỏ và bề mặt đất trong quá
trình khai thác mỏ.
Các phương pháp quan trắc hiện trường quá trình dịch chuyển đá mỏ và bề mặt
đất là công cụ chủ yếu để kiểm soát và chuẩn xác hóa các thông số quá trình dịch
chuyển đá mỏ được xác định từ nghiên cứu lý thuyết trên các mô hình địa cơ với giả
định rằng các lực chuyển động trong mô hình là lực trọng trường, tức trọng lực của
khối đá sập đổ và khối đá mỏ là một môi trường đẳng hướng. Chính vì vậy trong


14

các tài liệu quy chuẩn [23, 56, 57, 65, 66] đều quy định đến việc kiểm soát quá trình
dịch chuyển bằng việc đo đạc các biến dạng đứng và biến dạng ngang theo các

tuyến quan trắc tại các mặt cắt chính.
Như vậy, việc áp dụng rộng rãi các nghiên cứu lý thuyết dựa trên nền tảng
phương pháp số với giả định khối đá là môi trường biến dạng đàn hồi, bất đẳng
hướng và có cấu tạo theo khối bậc đòi hỏi sự cần thiết phải lựa chọn đúng đắn các
điều kiện biên cho các mô hình địa cơ thông qua phương pháp đo đạc tại hiện
trường [26, 50]. Trong các nghiên cứu lý thuyết, mô hình môi trường địa chất khối
đá mỏ luôn được lý tưởng hóa với hàng loạt các điều kiện đơn giản, vì vậy các quy
chuẩn kỹ thuật luôn yêu cầu bắt buộc tiến hành các đo đạc kiểm tra quá trình dịch
chuyển để kịp thời chuẩn xác hóa các giải pháp bảo vệ các công trình.
1.2 Tình hình nghiên cứu dịch chuyển biến dạng vùng Quảng Ninh
Ở Việt Nam, những năm trước đây xuất phát từ nhiều yếu tố khách quan mà
vấn đề dịch chuyển đất đá do ảnh hưởng khai thác hầm lò ở nước ta chưa được đề
cập, quan tâm và nghiên cứu đúng mức. Vì vậy, bể than Quảng Ninh được xếp vào
loại chưa được nghiên cứu về các đặc điểm dịch chuyển ảnh hưởng do khai thác,
năm 1980, PGS.TS. Nguyễn Đình Bé [1] là người đầu tiên đặt nền móng cho việc
nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá do khai thác hầm lò ở Việt Nam. Tác
giả đã nghiên cứu dịch chuyển đất đá ở vùng đứt gãy kiến tạo khối trên 5 mô hình
mỏng bằng vật liệu tương đương với khoảng cách giữa các đứt gãy nhỏ, chiều dày
đới huỷ hoại lớn, góc cắm của đứt gãy > 70o, góc dốc của vỉa bằng 35o và sử dụng
số liệu của các trạm quan trắc thực địa ở các bể than của các nước SNG (Liên Xô
cũ) để xác định các tính chất và đặc điểm của quá trình dịch chuyển do ảnh hưởng
khai thác mỏ. Các kết quả nghiên cứu đã làm sáng tỏ những quy luật (định tính)
chung nhất về dịch chuyển biến dạng ở vùng đứt gãy tạo khối.
PGS.TS. Nguyễn Đình Bé đã xác định bể than Kuzơbas tương tự với bể than
Quảng Ninh để xác định các thông số dịch chuyển cho tất cả các mỏ, lần đầu tiên
xây dựng hệ thống phân loại các đứt gãy kiến tạo theo loại hình đứt gãy, chiều rộng
đới huỷ hoại đất đá, hướng dịch chuyển tương đối của các cánh nâng và cánh hạ,