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

Xin chào tất cả các ban yêu thích nghề Khai thác mỏ: Trong ngành mỏ nói chung và khai thác than nói riêng công tác an toàn, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường vô cùng quan trọng, để đạt được hai yếu tố trên có thể coi dự án Đầu tư khai thác là thành công. Trong khai thác than đặc biệt là Khai thác hầm lò, khi có các công trình trên mặt, để tiếp tục khai thác mà vẫn bảo vệ được các công trình trên mặt đó đòi hỏi phải có sự tính toán thật sự tỷ mỉ và chính xác.

Phần phụ lục Phụ lục 1

Ph-ơng pháp tính toán dịch chuyển

và biến dạng mặt đất

1 Các khái niệm và ký hiệu cơ bản

Dịch chuyển và biến dạng dự kiến là dịch chuyển và biến dạng xác định đ-ợc trong điều kiện có đủ và đáng tin cậy bản đồ thiết kế kế hoạch phát triển mỏ (kế hoạch

5 năm) và bản đồ hiện trạng

Dịch chuyển và biến dạng sác xuất là dịch chuyển và biến dạng xác định đ-ợc trong giai đoạn thăm dò khoáng sàng, thiết kế và xây dựng mỏ hay triển khai tổng sơ

đồ hoạch định ruộng mỏ trong điều kiện ch-a có vị trí cụ thể lò khai thác

Dịch chuyển và biến dạng sác xuất đ-ợc sử dụng để lựa chọn sơ đồ nguyên tắc đi

lò trong vùng ảnh h-ởng dịch động đến các đối t-ợng công trình, để đánh giá những chi phí phát sinh bảo vệ đối t-ợng công trình và lựa chọn biện pháp bảo vệ các đối t-ợng công trình đ-ợc thiết kế

Dịch chuyển và biến dạng tính toán là dịch chuyển và biến dạng đ-ợc xác định với một sai số tính toán nhất định về các giá trị cực đại, vị trí vùng dịch chuyển hay đặc

điểm vùng đó trên mặt đất (Xác định bằng cách nhân với hệ số quá tải có tính đến sai

số vị trí vùng dịch chuyển hay đặc điểm vùng đó trên mặt đất)

Vùng dịch chuyển mặt đất - khu vực mặt đất bị dịch chuyển bởi ảnh h-ởng của

Phân biệt ra các loại lún cực đại sau:

Khi khai thác d-ới toàn phần - 0;

Khi khai thác d-ới không toàn phần - m

Dịch chuyển ngang mặt đất  (mm) – thành phần ngang véc tơ dịch chuyển các

điểm trong vùng (bồn) dịch chuyển

Dịch chuyển ngang cực đại m (mm) – thành phần véc tơ dịch chuyển ngang lớn nhất của các điểm khi kết thúc quá trình dịch chuyển

Phân biệt ra các loại dịch chuyển ngang cực đại sau:

Khi bị khai thác d-ới toàn phần - 0

Khi bị khai thác d-ới không toàn phần - m

Khai thác d-ới toàn phần mặt đất - là việc khai thác d-ới bởi các lò chợ mà khi

mở rộng không gian khai thác không làm tăng độ lún cực đại trong bồn dịch chuyển Với thế nằm góc dốc vỉa than thoải thì khi khai thác d-ới toàn phần ãe hình thành mặt

đáy phẳng

Khai thác d-ới không toàn phần mặt đất - là việc khai thác d-ới mà khi mở rộng không gian khai thác làm tăng độ lún cực đại mặt đất trong bồn dịch chuyển

Hệ số khai thác d-ới mặt đất – tỉ lệ giữa kích th-ớc không gian khai thác theo h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng hay theo ph-ơng vỉa than trên kích th-ớc nhỏ nhất mà tại đó đạt đ-ợc khai thác d-ới toàn phần

Phân biệt ra các hệ số khai thác d-ới nh- sau (không có đơn vị):

Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng – n1;

Góc dịch chuyển toàn phần – góc phía bên trong không gian khai thác đ-ợc tạo thành trên mặt cắt cơ bản bởi mặt phẳng vỉa than và đ-ờng thẳng nối biên giới lò khai thác với biên giới mặt phẳng đáy bồn dịch chuyển

Phân biệt ra các góc dịch chuyển toàn phần sau:

Tại biên giới d-ới lò khai thác - 1;

Tại biên giới trên lò khai thác - 2;

Tại biên giới lò khai thác theo ph-ơng - 3

Góc lún cực đại  - góc từ h-ớng dốc xuống của vỉa than đ-ợc tạo thành trên mặt cắt cơ bản vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than bởi đ-ờng nằm ngang và đ-ờng thẳng nối tâm lò chợ với điểm lún cực đại của mặt đất (h 1)

Chiều dài bán bồn dịch chuyển – khoảng cách trên các mặt cắt cơ bản theo ph-ơng và vuông góc với ph-ơng giữa biên giới bồn dịch chuyển và điểm giao nhau với mặt đất bởi đoạn thẳng kẻ theo góc dịch chuyển toàn phần (khi khai thác d-ới toàn phần) và góc lún cực đại (khi khai thác d-ới không toàn phần) Khu vực phẳng của đáy khi tính toán dịch chuyển và biến dạng thì không tính vào bán bồn dịch chuyển

Phân biệt ra các báb bồn dịch chuyển sau (h.1, 2):

Từ h-ớng dốc xuống – L1;

Từ h-ớng dốc lên – L2;

Theo ph-ơng – L3

Hình 1 Các thông số quá trình dịch chuyển

a – vỉa than dốc nghiêng; b – vỉa than nằm ngang (theo ph-ơng); c- vỉa than dốc đứng (

g); 1- lớp đất phủ; 2 – trầm tích mêzôzôi; 3 - đất đá gốc

Hình 2 Các thông số quá trình dịch chuyển khi khai thác tập vỉa than dốc đứng (g)(kuz)

a – khi lún cực đại tại vùng xuất lộ đứt gẫy kiến tạo (sơ đồ 1); b – khi lún cực đại tại khu

Lò hỗn hợp – những đ-ờng lò mà có chung biên giới theo h-ớng dốc xuống, h-ớng dốc lên, h-ớng đ-ờng ph-ơng hay bị chia ra bởi trụ than có kích th-ớc bé hơn 0,4H (trong đó H – khoảng cách theo ph-ơng thẳng đứng từ tâm trụ than đến mặt đất) Gia tăng quá trình dịch chuyển đất đá địa tầng và mặt đất – sự thay đổi đặc điểm phân bố và đại l-ợng dịch chuyển và biến dạng mặt đất và đất đá địa tầng khi khai thác vỉa than bằng các lò hỗn hợp hay khai thác d-ới lặp khi so sánh với dịch chuyển, biến dạng bởi khai thác từ một lò chợ riêng biệt trong lần khai thác d-ới đầu tiên

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

lò khai thác và chiều dầy khai thác

Góc dốc giới hạn của vỉa than g – góc dốc bé nhất của vỉa than mà từ đó xuất hiện dịch tr-ợt đất đá nguy hiểm của cánh nằm của vỉa than

Đại l-ợng lún cực đại t-ơng đối q0 (không đơn vị) – tỉ lệ giữa độ lún cực đại mặt

đất khi khai thác d-ới toàn phần, vỉa than có thế nằm ngang và quá trình dịch chuyển

đang tắt, với chiều dầy khai thác than (chiều dầy hiệu quả)

Đại l-ợng dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối 0 (không đơn vị) – tỉ lệ giữa dịch chuyển ngang cực đại với độ lún cực đại khi khai thác d-ới toàn phần, khi quá trình dịch chuyển đang tắt và vỉa than có thế nằm ngang

Độ nghiêng – tỉ lệ giữa hiệu số độ lún hai điểm cạnh nhau trong bồn dịch chuyển với khoảng cách giữa chúng (không đơn vi, 1.10-3)

Phân biệt ra các loại độ nghiêng của điểm trong bồn dịch chuyển:

Phân biệt ra độ cong đo đạc (bán kính cong) của bồn dịch chuyển mà đ-ợc xác

định bằng cách đo trực tiếp và mềm hóa đ-ờng độ lún Khi tính toán thì độ cong đ-ợc xác định theo đ-ờng cong độ lún

Biến dạng nằm ngang dãn và co – tỉ lệ giữa hiệu số chiều dài nằm ngang các đoạn thẳng với chiều dài ban đầu của chúng (không đơn vi, 1.10-3)

Phân biệt ra độ co giãn các điểm trong bồn dịch chuyển nh- sau:

thẳng đứng các vị trí cạnh nhau theo mặt phẳng tiếp xúc lớp, mặt tr-ợt đứt gẫy, trong vùng mặt phẳng trục uốn nếp…

Phân biệt ra các loại thềm bậc thuận và ngịch

Thềm bậc thuận có khe nứt mà mép ngoài của nó về phía lún cực đại lún nhiều hơn so với mép về phía xa hơn Còn thềm bậc nghịch thì ng-ợc lại

Độ cong tại những điểm biến dạng tập trung – tỉ lệ giữa hiệu số độ nghiêng hai

đoạn cạnh nhau với một nửa tổng chiều dài hai đoạn đó tại khu vực có dịch tr-ợt đất đá theo mặt tiếp xúc yếu

Dịch tr-ợt ngang – biến dạng tập trung, xuất hiện ở dạng xê dịch đứt quãng trong mặt phẳng nằm ngang của các vị trí cạnh nhau theo các mặt tiếp xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy…

Khi tính toán dịch chuyển và biến dạng trên các mặt cắt cơ bản hay bất ky của bồn dịch chuyển cần phải chú ý dấu của khu vực theo bảng 1

Bảng 1 Dấu của dịch chuyển và biến dạng

3 Nghiêng về h-ớng dốc lên và h-ớng

đ-ờng ph-ơng

3 Nghiêng về h-ớng dốc xuống và ng-ợc với h-ớng đ-ờng ph-ơng

4 Cong và bán kính cong đ-ờng cong lún

4 Dấu của dịch tr-ợt ngang xác định theo tính toán (mục 4.2.3)

2 Điều kiện áp dụng ph-ơng pháp tính toán

2.1 Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định đại l-ợng dịch chuyển và biến dạng mặt đất khi:

1 Khi lập kế hoạch khai thác mỏ để áp dụng các giải pháp đặc biệt về khai thác khoáng sàng hay phân bổ ruộng mỏ khi thiết kế kế hoạch khai thác d-ới các đối t-ợng công trình;

2 Khi có bản đồ đáng tin cậy mà đã rõ ràng vị trí lò khai thác và trình tự khai thác

3 Khi lập kế hoạch khai thác mỏ mà đã rõ ràng vị trí lò chợ và có số liệu quan trắc quá trình dịch chuyển ở những khu vực t-ơng tự

Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định dịch chuyển và biến dạng mặt đất trong những điều kiện sau đây:

a Mức độ khai thác d-ới H/m lớn hơn 20 (H - độ sâu khai thác trung bình; m – chiều dầy khai thác hay hiệu quả vỉa than trong vùng hố sụt lở và nứt nẻ lớn;

b Góc dốc vỉa than – từ 0 đến 70;

c Ph-ơng pháp điều khiển đá vách – sập đổ toàn phần hay chèn lò

2.2 Ph-ơng pháp luận này không áp dụng để tính toán dịch chuyển và biến dạng trong những tr-ờng hợp địa chất phức tạp sau:

- Khi khai thác d-ới các đứt gẫy kiến tạo;

- Khi thế nằm đất đá có dạng uốn nếp ngoài những tr-ờng hợp đã trình bầy trong ch-ơng 6

- Khi khai thác bàng ph-ơng pháp buồng cột;

- Khi đã có tồn tại trong lịch sử hiện t-ợng trôi tr-ợt đất đá;

Trong những tr-ờng hợp này việc dự báo dịch chuyển, biến dạng cần phải có sự tham gia của cơ quan chuyên ngành

2.3 Phụ thuộc vào sự đầy đủ của số liệu ban đầu và điều kiện địa chất mỏ mà xác

định dịch chuyển, biến dạng dự kiến hay sác xuất

2.4 Dịch chuyển và biến dạng dự kiến đ-ợc tính toán khi đã rõ vị trí lò chợ và trình tự đi lò theo một trong các ph-ơng pháp d-ới đây t-ơng ứng với các điều kiện địa chất kĩ thuật

Nếu góc dốc  bé hơn góc dốc giới hạn g, mà theo đó xẩy ra dịch tr-ợt đất đá cánh nằm, thì áp dụng ph-ơng pháp đã trình bầy trong các ch-ơng 3 và 4 Trong tr-ờng hợp này khi  > g, thì việc tính toán thực hiện theo ph-ơng pháp có đề cập đến dịch chuyển đất đá cánh nằm Nếu ch-a xác định đ-ợc g thì áp dụng ph-ơng pháp tính toán mà không có dịch chuyển đất đá cánh nằm

2.5 dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất đ-ợc xác định khi lập kế hoạch khai thác mà thiếu vị trí chính xác của lò chợ hay trình tự đi lò, cũng nh- đã rõ

kế hoạch thời gian trong điều kiện thế nằm thoải ( < 25) để đánh giá biến dạng cực

đại trong các tr-ờng hợp khi tỉ lệ chiều dầy khai thác (hiệu quả) của vỉa than m trên độ sâu biên giới trên lò khai thác hầm lò thỏa mãn điều kiện sau:

a Khi khai thác một vỉa than 1 2 , 5 10 3;

b Khi khai thác hai vỉa than 1 0 , 8 2 3 , 5 10 3;

2 1

m

c Khi khai thác ba vỉa than 1 0 , 8 2 0 , 6 3 4 10 3;

3 2

m H

m H

m

Trong đó m1, m2, m3 – t-ơng ứng là chiều dầy khai thác các vỉa than 1, 2, 3 có

ảnh h-ởng nhất trong tập vỉa than; Ht1, Ht2, Ht3 – t-ơng ứng là độ sâu biên giới trên của

lò khai thác trong các vỉa than trên

Dịch chuyển và biến dạng sác xuất đ-ợc xác định theo một trong các ph-ơng pháp trong các ch-ơng mục t-ơng ứng phụ thuộc vào điều kiện địa chất kĩ thuật mỏ Trong những tr-ờng hợp khác thì tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến

2.6 T-ơng ứng với ph-ơng pháp này có thể tính toán dịch chuyển và biến dạng

dự kiến và sác xuất nh- trong bảng 2

Bảng 2 Loại dịch chuyển và biến dạng tính toán đ-ợc

Độ lún cực đại và độ lún các điểm vùng

dịch chuyển

Độ lún cực đại

Dịch chuyển ngang cực đại, biến dạng

ngang cực đại, dịch chuyển ngang và biến

dạng ngang các điểm vùng dịch chuyển:

a Vuông góc với đ-ờng ph-ơng;

Thềm bậc tại các vị trí xuất lộ mặt tiếp

xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục

uốn nếp lõm

Thềm bậc cực đại tại xuât lộ mặt tiếp xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục uốn nếp lõm

Dịch ngang cực đại, dịch ngang tại các

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

Vị trí các điểm 1 – 3 đ-ợc xác định kể cả sai số vị trí vùng dịch chuyển tại thực

địa L (h 3) qua công thức L = 0,1H1, nh-ng kgông bé hơn 10 m; trong đố H1 - độ sâu trung bình của vỉa than có ảnh h-ởng nhất đến đối t-ợng

Đối với nhứng đối t-ợng công trình có dạng dài thì tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến đ-ợc thực hiện t-ơng tự cho các điểm đặc tr-ng

3 Phân loại trữ l-ợng và ph-ơng pháp dự báo dịch chuyển, biến dạng sác xuất khi lập kế hoạch khai thác mỏ

3.1 Dữ liệu đầu vào (gốc) để tính toán

Trong giai đoạn thăm dò và xây dựng mỏ cần phải lập các mặt cắt địa chất theo h-ớng đ-ờng ph-ơng và vuông góc với đ-ờng ph-ơng Trên các mặt cắt đó cần phải sử dụng số liệu các lỗ khoan gần nhất xác định biên giới lớp đất phủ, trầm tích mêzôzôi và

3.2 Phân loại trữ l-ợng và dự báo biến dạng trong giai đoạn thăm dò khoáng sàng và xây dựng mỏ

Trong giai đoạn thăm dò khoáng sàng và xây dựng mỏ phải đ-a ra phân loại trữ l-ợng theo đặc điểm bị ảnh h-ởng của khai thác chúng đến đối t-ợng công trình Phân loại trữ l-ợng để lập ra các vùng khác nhau với các biện pháp bảo vệ khác nhau

Theo đặc điểm ảnh h-ởng đến đối t-ợng công trình trong giai đoạn này cần lập ra các vùng khai thác mỏ sau:

1 Vùng mà công tác khai thác mỏ có thể gây nên hố sụt lở hay phễu tụt trên mặt

đất Biên giới vùng này theo h-ớng dốc xuống tính là độ sâu khai thác mà ở đó có thể gây nên hố sụt lở và phễu tụt Giá trị độ sâu này xác định theo ch-ơng 2

2 Vùng mà công tác khai thác mỏ có thể gây nên biến dạng mặt đất lớn hơn biến dạng giới hạn khi khai thác d-ới công trình Biên giới d-ới của vùng này đ-ợc xác định bởi độ sâu giới hạn Hg, mà ở đó biến dạng bằng giá trị giới hạn [Dg] đối với các công trình trên mặt đất

Khi vỉa than có góc dốc thoải ( < 25) độ sâu giới hạn Hg đ-ợc xác định từ biểu thức sau:

;][

2 3 1

2 1

j g g

g

D h H

m h

H

m H

Hình 4 Phân loại trữ l-ợng theo đặc điểm ảnh h-ởng khai thác đến đối t-ợng công trình

a – Khi vỉa than có góc dốc thoải ( < 25); b – Khi vỉa than có góc dốc nghiêng và dốc

)(

]

,

m m m D

k H

sẽ đ-ợc kết thúc nếu hai giá trị Hg tr-ớc và tiếp sau tính đ-ợc khác nhau không quá 1

m Khi khai thác tập vỉa than với góc dốc  25, giá trị độ sâu giới hạn đ-ợc xác định theo biểu thức (h 4.b):

i g

j i

D

k m

D

k H

1

1

1

) 1 ( 1 1 ,

2

1

, ,

][]

[2]

[2

hệ số xác định theo bảng 4 khi đánh giá đsgih theo biến dạng ngang giới hạn; ki = ki –

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

có chiều dầy gần nh- nhau thì là vỉa than nằm giữa nhóm tập vỉa than

,

3 1 3 2 1 2 ) 1 ( 1 1

Việc tính toán độ sâu khai thác giới hạn theo biểu thức (3) đ-ợc thực hiện tuần tự;

đầu tiên tính đến tất cả các vỉa than trong vùng ảnh h-ởng đến đối t-ợng; nếu đoạn thẳng độ sâu giới hạn trên mặt cắt cắt qua tất cả các vỉa than trong vùng ảnh h-ởng, chiều dầy của chúng đ-ợc sử dụng trong tính toán độ sâu giới hạn, thì giá trị thu đ-ợc của độ sâu giới hạn đ-ợc coi là kết quả cuối cùng

Nếu một phần các vỉa than trong tính toán độ sâu giới hạn trên mặt cắt trong vùng

ảnh h-ởng nằm d-ới đ-ờng ngang độ sâu giới hạn, thì phải tinh lặp lại độ sâu giới hạn theo công thức (3) mà không tính đến ảnh h-ởng của vỉa than nằm d-ới đ-ờng ngang

độ sâu giới hạn đã tính trên mặt cắt

Tính toán độ sâu giới hạn khai thác đ-ợc thực hiện đến lúc mà đ-ờng độ sâu giới hạn trên mặt cắt sẽ cắt qua các vỉa than có chiều dầy sử dụng trong tính toán, hoặc nằm d-ới các vỉa than đã nếu

3 Vùng mà công tác khai thác mỏ gây nên những biến dạng từ giới hạn đến cho phép v à nằm giữa đ-ờng ngang độ sâu khai thác giới hạn và độ sâu khai thác an toàn (h 4)

Giá trị độ sâu an toàn xác định theo h-ớng dẫn trong ch-ơng 3

Việc dự báo vị trí các vùng khác nhau cho phép đ-a ra lựa chọn biện pháp bảo vệ công trình tránh ảnh h-ởng có hại trong mỗi vùng

Cần phải -u tiên lựa chọn các biện pháp bảo vệ cho các tr-ờng hợp cụ thể sau:

- Khi thiết kế khai thác mỏ đến độ sâu Hot cần phải xem xét áp dụng chèn lò thủy lực toàn phần trong lò chợ hay để lại trụ than bảo vệ

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

- Khi thiết kế khai thác mỏ từ độ sâu Hg đến Ha để bảo vệ công trình cần phải xem xét trình tự đi lò hợp lý, chèn lò không gian khai thác trong các vỉa than riêng rẽ

và các biện pháp kết cấu công trình

3.3 Xác định nhóm các vỉa than cùng khai thác

Trong giai đoạn xây dựng tổng sơ đồ phân bổ hoạch định (rastoika) ruộng mỏ cần phải xác định nhóm các vỉa than đ-ợc cùng khai thác theo điều kiện khai thác d-ới công trình

1 Khi góc dốc tập vỉa than   25, nhóm vỉa than cùng đ-ợc khai thác đ-ợc xác

định trên cơ sở so sánh biến dạng ngang cho phép (chỉ tiêu biến dạng) [c] (tốc độ biến dạng ngang cho phép) [c] với các giá trị dự kiến:

a Trên mặt cắt h-ớng đ-ờng ph-ơng

;][cos

1

i

i B

2

2 1 1 2

1 2

n

n V

H

m V

H

m V H

m k

2sin(cos

1

i

i B

H

m

][

)2sin(cos

2 2

2 2

2 1 2 1

1 2

n

n V

H

m V

H

m V H

m k

h c

c H k

h c

c H k

i m

3 3 1 2

2 1

h n h

h

H

h m

H

h m

H

h m

3.4 Dự báo dịch chuyển và biến dạng xác suất khi lập kế hoạch khai thác mỏ

3.4.1 Dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất khi góc dốc các vỉa than 

 25, biên giới lò khai thác không nằm trong một mặt phẳng nằm ngang, đ-ợc xác

định theo công thức sau:

1 Độ lún

; cos

9 , 0

cos ) 3 , 0

B       

Trong đó m1, m2, m3 – chiều dầy khai thác ba vỉa than có ảnh h-ởng nhất (tỉ số

m1/H1, m2/H2, m3/H3 lớn nhất, theo h-ớng giảm dần; H1, H2, H3 - độ sâu phân bố vỉa than tại điểm giao nhau vơi mặt phẳng dựng với góc  = 90 – 0,8, đi qua đối t-ợng công trình; C2, C3 – t-ơng ứng là hệ số ảnh h-ởng vỉa than thứ hai và thứ ba , phụ thuộc vào khoảng cách giữa hình chiếu biên giới không gian khai thác theo mặt lớp trong vỉa than thứ nhất và thứ hai 1-2, thứ nhất và thứ ba 1-3 của các vỉa than ảnh h-ởng nhất, cũng nh- là chiều dầy giữa cac vỉa than h1-2, h1-3

Trong tr-ờng hợp mà giá trị l có thể cho tr-ớc, thì đại l-ợng hệ số C2, C3 có thể

đ-ợc xác định theo bảng 7 phụ thuộc vào tỉ số l/H1 và h/H1  1,0, trong đó H1 - độ sâu phân bố vỉa than ảnh h-ởng nhất trong tập vỉa than tại điểm giao nhau với mặt phẳng dựng theo góc  = 90 - 0,8 chạy qua công trình (h 5); h – chiều dầy giữa các vỉa than đầu tiên có ảnh h-ởng nhất và vỉa than đang xem xét

Hình 5 Sơ đồ dự báo dịch chuyển và biến dạng dự kiến khi

góc dốc vỉa than  25 Bảng 7 Giá trị hệ số d2: d3, C2: C3

Ghi chú: những giá trị trung gian của hệ số lấy bằng ph-ơng pháp nội suy

Trong những tr-ờng hợp khi giá trị l không có, và khi l/H1>1, thì lấy C2 = 0,9;

C3 = 0,8

3 Dịch chuyển ngang theo ph-ơng

; cos

3 , 0

2 3 2 2 2

3

3 3 2

2 2 1

1 2

m C H

m k

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

về m1/H1, m2/H2; m3/H3 theo thứ tự giảm dần); kBi –hệ số xác định theo bảng 8

5 Độ nghiêng theo ph-ơng

;cos

2

3 3 2

2 2 2

1

1 2

m H

m k

2sin(cos

2

3

3 3 2

2

2 2 2

1

1 2

1

1 2

m d H

m d

Bảng 9 Giá trị hệ số kB

Trong những tr-ờng hợp khi giá trị l đ-ợc cho tr-ớc, thì đại l-ợng hệ số d2 và d3

có thể đ-ợc xác định theo bảng 7 phụ thuộc vào tỉ số l/H1, h/H1 Với việc ch-a rõ giá trị l khi h/H1 > 1 – thì cần phải lấy d2 = 0,8; d3 = 0,6

7 biến dạng ngang theo ph-ơng

;cos

2

3 3 2

2 2 2

1

1 2

m H

3 2

2

2 2

1

1

3 2

cos

H

m k H

m k H

m k

k R

H H

H

B B

R



(15)

trong đó kBR – hệ số, xác định theo bảng 10;

2 2 2 2

2 1

1

3 2

m k H

m k

k R

H H

H

B B

- Theo kinh nghiệm những mỏ (khu vực) lân cận, xác định độ cao tầng sác xuất

và đánh dấu vị trí khả dĩ nhất đứt gẫy ngang trên mặt cắt h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng;

- Từ điểm đang xem xét trên mặt đất (điểm A, h 6) dựng đường thẳng AA’ và AA’’ với góc 0 và 1 +  với đ-ờng ngangđể xác định vùng ảnh h-ởng của lò chợ đến

điểm A đó (góc 0 và 1 xác định theo ch-ơng 7); Trong phạm vi vùng ảnh h-ởng AA’AA’’ lựa chọn vỉa than 1 có ảnh hưởng nhất (h 6); vỉa than có ảnh hưởng nhất là vỉa than có chiều dầy khai thác lớn nhất; còn khi chiều dầy khai thác không khác nhau quá 1,5 – 2 lần thì vỉa than có ảnh h-ởng nhất là vỉa than nằm giữa tập vỉa than

- Tính toán dịch chuyển và biến dạng sác xuất của mặt đất đ-ợc thực hiện từ sự

ảnh hưởng từng mức khai thác trong phạm vi vùng ảnh hưởng AA’A’’

Để lựa chọn biện pháp bảo vệ công trình thì sử dụng giá trị dịch chuyển và biến dạng cực đại mà thu đ-ợc từ ảnh h-ởng của khai thác mỏ trên mỗi mức khai thác

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

Khi chiều dầy lớp đất phủ hp  0,2Htb để thực hiện dự báo dịch chuyển ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng cần phải có sự tham gia của cơ quan chuyên ngành;

c Dịch chuyển ngang theo h-ớng đ-ờng ph-ơng

);

( cos 3 ,

h h

h

i B

H

h m H

h m H

h m m H

k

3 2 1 2

Trong đó m1 – chiều dầy khai thác vỉa than thứ nhất có ảnh h-ởng nhất; m2,

m3,…, mn – chiều dầy khai thác các vỉa than trong phạm vi AA’A’’ (h 6); Hh - độ sâu mức tầng đang xem xét; h1-2, h1-3, h1-n – khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang t-ơng ứng giữa vỉa than thứ nhất và vỉa than đang xem xét; Trong những tr-ờng hợp mà h/Hh

> 1 thì lấy h/Hh = 1; ki – hệ số xác định theo bảng 5 (khi  > 25);

e Độ nghiêng theo h-ớng đ-ờng ph-ơng vỉa than

;

2 3 2 2 2

m H

k i

h h

K H

h B

H

h m H

h m H

h m m k k

H R

1 3

1 3 2 1 2 1

2

1

11

(22)

Ghi chú: khi góc dốc vỉa than bé hơn 25 thi tính toán dịch chuyển và biến dạng

đ-ợc thực hiện theo ph-ơng pháp trong mục 3.4.1 Phụ lục 1, trong đó k k xác định theo bảng 12

45

2,5 – 3,75 2,0 – 2,5

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

Hệ số kH xác định theo bảng 11 phụ thuộc vào độ sâu Hh tầng mức đang xem xét;

g Bán kính cong theo ph-ơng

2 3 2 2 2 1

2

m m m k k

H R

K H

h B







h Biến dạng ngang h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng khi chiều dầy lớp đất phủ

hp < 0,2Htb

, 1

1

3 2 1 2

h h

h B

H

h m H

h m H

h m m H

k

Trong đó k – hệ số xác định theo bảng 4 khi h/Hh > 1 thì lấy h/Hh = 1

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

h Biến dạng ngang h-ớng đ-ờng ph-ơng

2 3 2 2 2

m H

1 Theo các h-ớng dẫn trên xác định tổng dịch chuyển và biến dạng tại điểm xem xét của mặt đất do ảnh h-ởng của tầng mức bất lợi nhất SB và khi khai thác hết các vỉa than đến độ sâu thiết kế Stk

2 Xác định tổng dịch chuyển và biến dạng do ảnh h-ởng của khai thác tr-ớc đây (đến tr-ớc khi thiết kế các biện pháp bảo vệ) của mức Ss

3 Tìm hiệu số dịch chuyển và biến dạng SB – Ss và Stk – Ss, giá trị lớn nhất từ chúng sử dụng để thiết kế các biện pháp bảo vệ

Trong các tr-ờng hợp khi các vỉa than tr-ớc khi đ-ợc thiết kế các biện pháp bảo

vệ đ-ợc lựa chọn cho các mức khác nhau, tính toán dịch chuyển và biến dạng sác xuất cần đ-ợc thực hiện với sự tham gia của các cơ quan chuyên ngành

Việc dự báo các thềm bậc sác xuất đ-ợc thực hiện ở những nới mà chúng đã đ-ợc ghi nhận qua quan trắc trên cơ sở độ nghiêng sác xuất

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

4.1 Số liệu đầu vào

Để tính toán dịch chuyển và biến dạng thì sử dụng những số liệu cơ bản sau:

1 Chiều dầy khai thác vỉa than tại tất cả các khu vực

2 Góc dốc vỉa than trong phạm vi lò chợ

3 Kích th-ớc lò khai thác h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng và theo h-ớng

đ-ờng ph-ơng vỉa than (vuông góc với h-ớng tiến và theo h-ớng h-ớng h-ớng tiến g-ơng lò chợ)

4 Vị trí t-ơng ứng giữa các lò chợ trong không gian (tọa độ tâm lò chợ hay các

điểm góc lò chợ trong hệ tọa độ thống nhất hay giả định)

5 Chiều dầy lớp đất phủ, trầm tích mêzôzôi và đất đá gốc trên các mặt cắt cơ bản bồn dịch chuyển trên mỗi lò chợ

6 Vị trí các đứt gẫy kiến tạo, trục uốn nếp, mặt tiếp xúc giảm yếu và xuất lộ của chúng lên mặt đất

7 Ph-ơng pháp điều khiển áp lực mỏ; Khi áp dụng biện pháp chèn lò - hệ số chèn không gian khai thác bằng các vật liệu chèn, đại l-ợng khoảng cách thiết kế giữa g-ơng lò và khối chèn, hệ số xẹp vật liệu chèn

Chiều dầy khai thác vỉa than đ-ợc xác định nh- tổng chiều dầy khấu than các lớp

từ lò chợ và kể cả lớp đá bị khấu chung

Khi chèn không gian khai thác bằng vật liệu đem từ bên ngoài khu vực khai thác vào, thì chiều dầy khai thác trong tính toán dịch chuyển và biến dạng đ-ợc xem là chiều dầy hiệu quả mh, mà khi có đủ thông tin về giá trị độ không lấp đầy vật liệu chèn, dịch chập (konvergensia) nham thạch tr-ớc khi đặt khối chèn, đ-ợc xác định theo công thức sau:

, )

Giá trị hn, hk và B1 đ-ợc xác định trên cơ sở kinh nghiệm thực tiễn

Nếu thiếu các số liệu quan trắc thực tế về chiều dầy hiệu quả thì cần phải xác

định theo công thức sau:

,1

)1(

1

1 1

m kB

k

B h

Trong đó l – khoảng cách từ tâm g-ơng lò đền biên giới khối chèn; l0 – thông số xác định theo bảng 14 phụ thuộc vào loại vì chống

Bảng 13 giá trị hệ số B1

Thủy lực

Từ cát

Từ đất đá đập vụn

0,05-0,15 0,15-0,30

Việc tính toán dịch chuyển và biến dạng mặt đất cho các lò khai thác đang thiết

kế phụ thuộc vào kích th-ớc trụ than đề lại giữa chúng và khoảng cách gián đoạn thời gian giữa chúng có thể đ-ợc thực hiện riêng rẽ cho mỗi lò chợ hay nhóm một số lò chợ

có tổng kích th-ớc chung (m 4.4)

Khi đi lò ở các mức có góc dốc  > 25, để tính toán dịch chuyển, biến dạng trong bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc xuống thì cho phép nhập các vỉa than khác nhau vào một vỉa t-ơng đ-ơng nếu thỏa mãn một trong các yêu cầu sau:

Biên giới d-ới của lò khai thác nằm trong cùng độ sâu Hh của tầng mức đó; Khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang giữa vỉa than trên và vỉa than d-ới trong nhóm không lớn hơn 0,3Hh (Hh - độ sâu mức tầng khai thác)

Biên giới trên lò khai thác nằm trong độ sâu Ht  0,2Htb (Ht - độ sâu biên giới trên

lò khai thác; Htb - độ sâu khai thác trung bình)

Hình 7 Sơ đồ xác định vỉa than t-ơng đ-ơng trong nhóm

và xây dựng biên giới bồn dịch chuyển

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

n

n n e

m m

m

h m h

m h m N

3 3 2 2

Trong đó m1, m2,…, mn – t-ơng ứng là chiều dầy vỉa than thứ nhất (trên cùng), thứ hai,…và tiếp theo; h2, h3, …, hn – t-ơng ứng là khoảng cách thep ph-ơng nằm ngang từ trụ vỉa than thứ nhất (trên cùng) đến trụ vỉa than thứ hai, thứ ba và tiếp theo vỉa than cuối cùng trong nhóm

Các thông số cơ sở để tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến là:

- Góc biên giới;

- Góc lún cực đại (khi khai thác d-ới không toàn phần);

- Góc lún toàn phần (khi khai thác d-ới toàn phần);

- Đại l-ợng độ lún cực đại t-ơng đối;

- Đại l-ợng dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối;

- Hàm số phân bố dịch chuyển và biến dạng

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

4.2.1 Dịch chuyển và biến dạng trên mặt cắt cơ bản của bồn dịch chuyển (h 8)

Độ lún mặt đất cực đại đ-ợc xác định theo công thức

2 1

zy1 = y1/l1 – đối với các điểm nằm trên mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than của bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc xuống; zy2 = y2/L2 - đối với các điểm nằm trên mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng trong bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc lên của vỉa than; x, y1, y2 – khoảng cách từ điểm lún cực

đại (bắt đầu của hệ tọa độ) đến điểm đang xem xét, t-ơng ứng trong bán bồn dịch chuyển h-ớng theo ph-ơng, h-ớng dốc xuống và h-ớng dốc lên; L1, L2, L3 – chiều dài bán bồn dịch chuyển (h 8)

Hình 8 Sơ đồ phân bố dịch chuyển và biến dạng tại các điểm trên mặt cắt cơ bản của

bồn dịch chuyển khi dịch chuyển kết thúc

a – mặt cắt theo ph-ơng; b – mặt cắt h-ớng vuông góc vơi đ-ờng ph-ơng; 1 - độ lún; 2 – dịch chuyển ngang; 3 -độ nghiêng; 4 - độ cong; 5 – biến dạng ngang; AB – mặt phẳng đáy bồn

dịch chuyển; CD – vùng thềm bậc nghịch; EF – vùng thềm bậc thuận

x S z L

x m

x S z L

Trong đó S’(z) – hàm số đồ thị mẫu độ cong, xác định theo bảng 17 – 23 đối với

bể than phù hợp, phụ thuộc vào hệ số N1 - đối với các điểm trên mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than và N2 - đối với các điểm mặt cắt cơ bản h-ớng

đ-ờng ph-ơng vỉa than

Độ cong trên mặt cắt cơ bản bồn dịch chuyển khi góc dốc   45 đ-ợc xác định theo các công thức:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng

 ;

'' 2 3

x m

x S z L

m

y S z L

K  

(38)

Bảng 18 Giá trị hàm số S(z), S’(z), S”(z) (tương tự cho vùng Kuzbass)

S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z)

0 1,00 0,0 0,0 1,00 0,0 -4.5 1,00 0,0 -6,4 1,00 0,0 -8,3 0,1 0,99 0,2 -2,3 0,97 0,6 -5,5 0,96 0,7 -6,8 0,96 0,8 -8,0 0,2 0,95 0,5 -5,6 0,89 1,1 -6,5 0,85 1,4 -6,2 0,83 1,6 -5,9 0,3 0,86 1,6 -10,8 0,74 1,7 -6,0 0,68 1,8 -3,5 0,65 1,9 -1,0 0,4 0,66 2,6 -8,0 0,55 2,2 -2,5 0,49 2,0 -0,4 0,46 1,8 3,4 0,5 0,38 2,3 6,8 0,32 2,0 8,0 0,31 1,7 6,0 0,29 1,4 4,0 0,6 0,17 1,5 11,0 0,16 1,2 6,5 0,16 1,1 5,1 0,16 1,0 3,6 0,7 0,08 0,6 6,0 0,08 0,7 4,5 0,08 0,7 3,7 0,08 0,7 2,9 0,8 0,03 0,3 2,0 0,03 0,3 2,5 0,03 0,3 2,2 0,03 0,3 2,0 0,9 0,01 0,1 1,0 0,01 0,2 1,0 0,01 0,2 1,1 0,01 0,2 1,2 1,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0,0 0,0 0,0 0,0

c Trong bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc lên

 2 ;

'' 2 2

m

y S z L

Khi khai thác d-ới không toàn phần (N1,2 < 1), độ cong tại các điểm lún cực đại

đ-ợc xác định theo chiều dài trung bình của ban bồn dịch chuyển Ltb = 0,5 (L1 + L2) Dịch chuyển ngang tại các điểm trên mặt cắt cơ bản của bồn dịch chuyển đ-ợc tính toán nh- sau:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng

);

( 5

y  a S z  BS z

d trong bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc lên

5,

Trong đó a0 – dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối, xác định theo ch-ơng 7;  - góc dốc vỉa than; Htb - độ sâu khai thác trung bình; h – chiều dài lớp đất phủ; hm – chiều dầy trầm tích mêzôzôi nằm ngang ( 45), m

Giá trị hàm số S(zx) xác định theo bảng 17 – 23 phụ thuộc vào hệ số N2, còn giá trị hàm số S(zy1), S(zy2), S’(zy1), S’(zy2) xác định theo bảng 17 – 23 phụ thuộc vào hệ số

1 0

2 0

Các giá trị S”(zx) và S’(zx) xác định theo bảng 18 (17 – 23) phụ thuộc vào hệ số

N2; Giá trị hàm số S”(zy) và S’(zy) xác định phụ thuộc vào hệ số N1

Khi khai thác d-ới không toàn phần (N1 < 1) thì biến dạng ngang tại điểm lún cực

đại xác định theo chiều dài trung bình bán bồn dịch chuyển Ltb = 0,5(L1 + L2)

Những giá trị trung gian S(z), S’(z), S”(z) trong các bảng 18 (17 – 23) xác định bằng ph-ơng pháp nội suy

4.2.2 Dịch chuyển và biến dạng tại các điểm cho tr-ớc trong bồn dịch chuyển (h 9) đ-ợc xác định bằng cách sau

Hình 9 Sơ đồ xác phân bố trục tọa độ và dấu của hàm số khi tính toán dịch chuyển và

biến dạng tại những điểm cho tr-ớc

1 – Biên giới bồn dịch chuyển; AB – mặt cắt qua bồn dịch chuyển song song với mặt cắt cơ bản h-ớng theo đ-ờng ph-ơng; CD – nh- trên, h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng; P1P2 –

mặt cắt qua bồn dịch chuyển theo h-ớng tự do

Độ lún mặt đất tại điểm M đ-ợc xác định theo công thức:

)()( x y

m

xy  S z S z

Trong đó S(zx)i – hàm số S(z) đ-ợc xác định theo bảng 17 – 23 phụ thuộc vào tọa

độ điểm M; zx = x/L3; S(zy) – hàm số S(z) xác định theo bảng 17 – 23 phụ thuộc vào tọa độ điểm M, z = zy1 = Y1/L1 (nếu điểm M nằm trên bán bồn dịch chuyển về h-ớng dốc xuống) hay tọa độ zy2 = Y2/L2 (nếu điểm M nằm trên bán bồn dịch chuyển theo h-ớng dốc lên); x – hoành độ điểm M - khoảng cách từ trục Y (mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than) đến mặt cắt CD song song với trục Y chạy qua

điểm M (h 9) ; y – khoảng cách từ trục Y (mặt cắt cơ bản h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than) đến mặt cắt chiều dầy song song với trụ Y đó và đi qua điểm M; Y1(Y2) – tung độ điểm M, khoảng cách từ trục X (mặt cắt cơ bản bồn dịch chuyển h-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than) đến mặt cắt AB song song với nó và đi qua điểm M Trục tọa độ bố trí trên bản đồ bằng cách sau Điểm gốc tọa độ là điểm giao nhau giữa các mặt phẳng cơ bản của bồn dịch chuyển h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng

và h-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than (h 9), đi qua điểm lún cực đại khi khai thác d-ới không toàn phần hay điểm đầu đáy bồn khi khai thác d-ới toàn phần Trục X nằm trong mặt phẳng cơ bản bồn dịch chuyển h-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than và định h-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than Trục Y nằm trong mặt phẳng cơ bản của bồn dịch chuyển h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than và có h-ớng về h-ớng dốc lên của vỉa than

Độ nghiêng tại điểm M:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than

Độ cong tại điểm M:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than

)(

L

z S i

j xy  x y - nếu điểm M nằm

trong bán bồn dịch chuyển về h-ớng dốc xuống; hay

2 2 '

)(

L

z S i

j xy  x y - nếu điểm M nằm trong bán bồn dịch chuyển về h-ớng dốc lên Dấu của S’(zy) xác định theo hình 9

Dịch chuyển ngang tại điểm M:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than

Biến dạng ngang tại điểm M:

a H-ớng theo đ-ờng ph-ơng vỉa than

1 '

) ( )

(

L

z S L

z

y y x

xy  

 - nếu điểm M nằm trong bán bồn dịch chuyển h-ớng dốc

xuống của vỉa than,

3 '

2 2 '

) ( )

(

L

z S L

z

y y x

4.2.3 Biến dạng tập trung đ-ợc xác định bằng cách sau

Dịch tr-ợt tập trung trên mặt phẳng nằm ngang khi  > 35 (nếu có số liệu quan trắc thực tế) tại điểm xuất lộ mặt tiếp xúc lớp lên mặt đất hay d-ới lớp đất phủ có chiều dầy đến 10 m tại điểm có tọa độ x, y đ-ợc xác định theo công thức:

Khi chiều dầy lớp đất phủ h > 10 m dịch tr-ợt ngang xác định theo kết luận của các cơ quan chuyên ngành

Bán kính cong mặt đất tại khu vực biến dạng tập trung cho các bể than khi g 

 > 45 đ-ợc xác định theo bảng 24 phụ thuộc vào độ nghiêng mặt đất dự kiến

Bảng 24 Bán kính cong tại khu vực có biến dạng tập trung

-3

15(

4.2.4 Biến dạng của các lò khai thác cũ đ-ợc đề cập trong những tr-ờng hợp sau:

a Những lò cũ nằm gần vùng ảnh h-ởng của lò hiện tại (thiết kế), tức là những lò

mà đang sử dụng để tính toán dịch chuyển và biến dạng để lựa chọn biện pháp bảo vệ;

b Những lò cũ mà không nằm trong vùng ảnh h-ởng của lò cũ khác tr-ớc đây; Vùng ảnh h-ởng của lò cũ để tính toán biến dạng đ-ợc xác định nh- sau:

a Khi hệ số khai thác d-ới mặt đất của lò cũ n1(n2) > 0,8 – từ điểm lún cực đại (bắt đầu vùng dịch chuyển toàn phần) đến biên giới bồn dịch chuyển (h 10 a, vùng 1-1);

b Khi hệ số khai thác d-ới mặt đất của lò cũ n1(n2)  0,8 – trong phạm vi toàn bộ bồn dịch chuyển của lò cũ (h 10.b, vùng 1-1)

Việc tính toán biến dạng do các lò cũ đi trong vỉa than hiện đang thiết kế các lò hỗn hợp (h 10) đ-ợc thực hiện nh- sau:

cu D

Trong đó Dcu – biến dạng ngang cực đại dự kiến, độ cong và độ nghiêng do lò cũ;

Dht – t-ơng ứng là biến dạng ngang, độ cong, độ nghiêng cực đại của lò hiện tại; Khi

hệ số khai thác d-ới n1(n2) < 0,6 tính toán biến dạng từ lò cũ cần phải đ-ợc thực hiện với sự tham gia của cơ quan chuyên ngành Biến dạng tính toán đ-ợc từ các lò hỗn hợp

cũ phải đ-ợc cộng tổng t-ơng ứng với biến dạng lò hiện tại (thiết kế)

Tính toán dịch chuyển và biến dạng từ các lò cũ đi trong các vỉa than phía trên (hay phía d-ới) đ-ợc thực hiện bằng cách tăng độ lún cực đại và biến dạng t-ơng ứng

từ lò hiện tại, cũng nh- là phải tính đến sự thay đổi góc dịch chuyển d-ới ảnh h-ởng của lò khai thác cũ

Việc tính toán sự ảnh h-ởng của lò khai thác cũ trong điều kiện đất đá cứng chắc hay có lớp cát kết chiều dầy lớn cần phải đ-ợc thực hiện với sự tham gia của cơ quan chuyên ngành

4.2.5 Tính toán dịch chuyển và biến dạng dự kiến do dịch chuyển đất đá theo mặt tiếp xúc lớp cần phải đ-ợc thực hiện cho các khoáng sàng đã có số liệu quan trắc thực tế

Dịch chuyển và biến dạng đất đá và mặt đất do dịch chuyển đất đá theo mặt tiếp xúc xuất hiện ở những khu vực giới hạn trên mặt cắt vuông góc với đ-ờng ph-ơng bởi

đ-ờng thẳng đứng kẻ từ lộ trụ vỉa than đang khai thác d-ới lớp đất phủ cách ra 10 m và

đ-ờng thẳng đứng kẻ qua biên giới trên lò khai thác (h 11, vùng 1-1’)

Trong những tr-ờng hợp khi độ sâu biên giới trên lò khai thác bé hơn 30 m, thì biên giới trên của vùng dịch chuyển đất đá theo mặt tiếp xúc lấy là điểm giao nhau giữa đ-ờng thẳng đứng với mặt phẳng đi qua vỉa than phân bố ở độ sâu 30 m

Hình 11 Sơ dồ tính toán dịch chuyển và biến dạng do dịch chuyển đất đá theo mặt tiếp xúc

a – khi khai thác một vỉa than; b – khi khai thác tập vỉa than; 1 - độ lún do lò chợ A; 2 - dịch chuyển ngang do lò chợ A; 3 - độ lún do lò chợ 1+2+3; 4 – dịch chuyển ngang do lò chợ

Khi góc dốc vỉa than  > 45 và hp  0,2Ht tính toán dịch chuyển và biến dạng theo mặt tiếp xúc cần đ-ợc thực hiện với sự tham gia của cơ quan chuyên ngành

Độ lún mặt đất tại điểm 1’ do ảnh hưởng của lò khai thác tại mức 1 mà gây nên dịch chuyển đất đá theo mặt lớp đ-ợc xác định:

, sin2

Độ lún và dịch chuyển ngang tại điểm 1:

3 1

t H

2 1

t H

c Đại l-ợng thềm bậc tại vùng xuất lộ của vỉa than đang khai thác, các tập than

và những vỉa than đã khai thác

m H

a Độ nghiêng

Tại điểm 1’

sin2

2 1

v

c H

2 1

p

c H

p

p L L L L L L n

L  1( 1  2   ); 1; 2; - t-ơng ứng là khoảng cách theo ph-ơng nằm ngang từ điểm 1 (h 11.b) đến hình chiếu biên giới trên lò khai thác lên mặt đất trong các vỉa than 1, 2, , n; Vị trí điểm 1 xác định theo kết quả quan trắc thực

tế hoặc dựa trên kết luận của các cơ quan chuyên ngành; 1c – tổng độ lún cực đại mặt

đất từ tập vỉa than tại điểm mà ở đó dịch chuyển ngang bằng 0, hoặc theo h-ớng h-ớng dốc xuống của vỉa than (h 11 b)

Trong các tr-ờng hợp khác việc tính toán dịch chuyển và biến dạng trong vùng dịch tr-ợt đất đá theo mặt tiếp xúc đ-ợc thực hiện theo kết luận của cơ quan chuyên ngành

4.3 Tốc độ lún và biến dạng ngang

Tốc độ lún trung bình đ-ợc xác định theo công thức:

,/,m th H

C

k m O

a Khi khai thác d-ới toàn phần

; / 10 1 ,

2 2

H

mC k

2 0

H q

C k

B V



Trong đó kB- hệ số xác định theo bảng 9; kv1 – hệ số xác định theo bảng 4

Trong các công thức 73 – 75 sử dụng tốc độ tiến g-ơng lò chợ C  150 m/tháng Nếu C > 150 m/tháng thì tốc độ tiến g-ơng do cơ quan chuyên ngành xác định Để xác

định tốc độ lún và biến dạng ngang cực đại cần phải nhân tốc độ lún trung bình với hệ

số kv = 2,5, còn tốc độ biến dạng ngang trung bình – hệ số kv1 = 2

4.4 Dịch chuyển và biến dạng dự kiến từ một số lò khai thác

Tính toán dịch chuyển và biến dạng của nhiều lò khai thác một lúc đ-ợc thực hiện bằng cách cộng tổng đại số dịch chuyển và biến dạng của từng lò một khi thoả mãn một trong các điều kiện sau:

a Các lò khai thác nằm trong các vỉa than khác nhau của tập vỉa than;

b Kích th-ớc trụ than giữa các lò hỗn hợp trong một vỉa than l1 > 0,1 Htr, trong

đó Htr - độ sâu trung bình của trụ than;

c Gián đoạn thời gian trong việc đi các lò hỗn hợp trong vỉa than có góc dốc 

đến 25 lớn hơn hay bằng thời kì biến dạng nguy hiểm do ảnh h-ởng của lò hỗn hợp khai thác theo thứ tự đầu tiên;

d Kích th-ớc lò theo ph-ơng lớn hơn độ sâu khai thác, hoặc khắc nhau không quá 0,2Htr

Trong các tr-ờng hợp còn lại, cũng nh- khi khai thác không để lại trụ than bảo vệ theo mức tập vỉa than ( 25) thì khômg phụ thuộc vào sự gián đoạn của thời gian đi các lò hỗn hợp, việc tính toán dịch chuyển và biến dạng đ-ợc thực hiện lần l-ợt từ một

lò, hai lò … của tổng diện tích chung

Kích th-ớc các lò đó trên mặt cắt h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng đ-ợc lấy là tổng chiều dài tất cả các lò đang xem xét liên kết lại, kể cả trụ than giữa các lò chợ Còn trên mặt cắt h-ớng theo đ-ờng ph-ơng thì kích th-ớc đó đ-ợc tính là chiều dài trung bình tất cả các lò đ-ợc liên kết Việc tính toán từ các lò có diện tích chung cũng

đ-ợc thực hiện nh- là cho từng lò riêng biệt

Thứ tự cộng giá trị dịch chuyển và biến dạng các lò khai thác trong một vỉa than

và trong tập vỉa than cần phải t-ơng ứng với thứ tự đi lò thực tế Giá trị dịch chuyển và biến dạng mặt đất cuối cùng đ-ợc tính là giá trị lớn nhất từ những giá trị tính đ-ợc khi cộng dịch chuyển và biến dạng t-ơng ứng của từng lò khai thác

Trên hình 12 trình bầy sơ đồ xác định biến dạng ngang cực đại khi khai thác các vỉa than bằng lò hỗn hợp, khi kích th-ớc trụ than giữa chúng l > 0,1Htr (lò chợ 1 và 2)

và khi kích th-ớc trụ than l < 0,1Htr (lò chợ 3 và 4); Phần gạch chéo là vùng biến dạng ngang cực đại

Hình 12 Sơ đồ xác định biến dạng ngang cực đại

1 – từ lò chợ 1; 2 – từ lò chợ 2; 3 – từ lò chợ 3, 4; I – từ lò chợ 1+2;

II – từ lò chợ 1+2+3+4

Do lò chợ 1 và 2 khai thác không có giãn cách về thời gian nên khi chọn biến dạng cực đại chỉ cần tính tổng biến dạng từ lò chợ 1+2