Tính khối lượng đào đắp trong các mỏ lộ thiên

Trắc địa mỏ là một lĩnh vực trọng yếu, một mắt xích không thể thiếu được của công nghiệp khai thác mỏ. Nó là một nghành khoa học kỹ thuật Trắc địa nói chung và có đặc thù riêng là phục vụ cho các quá trình thăm dò, thiết kế, xây dung và khai thác mỏ.Các phương pháp, các kết quả về những số liệu, tài liệu đo đạc, tính toán, bản đồ bản vẽ của Trắc địa được sử dụng trong thăm dò mỏ, trong quá trình thiết kế, cải tạo mỏ, xây dựng đường tàu điện ngầm và các công trình khác.Trong thăm dò mỏ người ta phải sử dụng bản đồ địa hình và đo đạc bổ sung khu vực thăm dò mỏ. Thiết kế trên bản đồ mạng lưới các lỗ khoan thăm dò và định vị ngoài thực địa các lỗ khoan đó trên cơ sở bản thiết kế cũng như định vị các công trình thăm dò khác nếu có. Tiến hành kiểm tra quá trình thi công các công trình thăm dò đó và đo vẽ để biểu hiện chúng trên bản đồ, trên bản vẽ hoàn công.Xác định vị trí lấy mẫu đất đá trong quá trình khoan, đo đạc các yếu tố về thế nằm của khoáng sản và đât đá. Trên cơ sở kết quả thăm dò thu nhận được mà xây dựng bản đò và bản vẽ hình học mỏ thể hiện dạng khoáng thể, các điều kiện về thế nằm và chất lượng của khoáng sản.Nói chung các công việc đo đạc và bố trí các công trình thăm dò bất kỳ người làm công tác trắc địa nào cũng có thể đảm nhận được, song tốt nhất là những người làm công tác Trắc địa mỏ đảm nhận vì họ được trang bị đầy đủ các kiến thức về địa chất, thăm dò tài nguyên và hình học hóa mỏ.Trong thiết kế mỏ thì các cơ sở thiết kế phải sử dụng các bản đồ địa hình, các biểu đồ, bản vẽ hình học mỏ và các hồ sơ tài liệu khác về Trắc địa mỏ.Trong xây dựng mỏ, nhiệm vụ chính của người làm công tác Trắc địa mỏ là bô trí từ thiết kế ra thực địa các yếu tố hình học của công trình, các đường lò. Kiểm tra giám sát việc thi công các công trình và các đường lò đó theo đúng thiết kế đã vạch ra. Để làm tốt những nhiệm vụ đó trước hết người làm công tác Trắc địa mỏ phải nghiên cứu tỷ mỉ bản vẽ, tài liệu thiết kế xây dựng mỏ và tài liệu thăm dò mỏ. Sử dụng bản thiết kế người làm công tác trắc địa tiến hành định vị trên thực địa vị trí đào giếng đứng, vị trí thi công các công trình thực hiện việc đóng cọc các trục giếng, máy nâng…

Chơng 1 giới thiệu chung về công tác trắc địa mỏ

1.1 Mục đích, ý nghĩa

Trắc địa mỏ là một lĩnh vực trọng yếu, một mắt xích không thể thiếu

đ-ợc của công nghiệp khai thác mỏ Nó là một nghành khoa học kỹ thuật Trắc

địa nói chung và có đặc thù riêng là phục vụ cho các quá trình thăm dò, thiết

kế, xây dung và khai thác mỏ

Các phơng pháp, các kết quả về những số liệu, tài liệu đo đạc, tính toán,bản đồ bản vẽ của Trắc địa đợc sử dụng trong thăm dò mỏ, trong quá trìnhthiết kế, cải tạo mỏ, xây dựng đờng tàu điện ngầm và các công trình khác.Trong thăm dò mỏ ngời ta phải sử dụng bản đồ địa hình và đo đạc bổsung khu vực thăm dò mỏ Thiết kế trên bản đồ mạng lới các lỗ khoan thăm

dò và định vị ngoài thực địa các lỗ khoan đó trên cơ sở bản thiết kế cũng nh

định vị các công trình thăm dò khác nếu có Tiến hành kiểm tra quá trình thicông các công trình thăm dò đó và đo vẽ để biểu hiện chúng trên bản đồ, trênbản vẽ hoàn công

Xác định vị trí lấy mẫu đất đá trong quá trình khoan, đo đạc các yếu tố

về thế nằm của khoáng sản và đât đá Trên cơ sở kết quả thăm dò thu nhận

đ-ợc mà xây dựng bản đò và bản vẽ hình học mỏ thể hiện dạng khoáng thể, các

điều kiện về thế nằm và chất lợng của khoáng sản

Nói chung các công việc đo đạc và bố trí các công trình thăm dò bất kỳngời làm công tác trắc địa nào cũng có thể đảm nhận đợc, song tốt nhất lànhững ngời làm công tác Trắc địa mỏ đảm nhận vì họ đợc trang bị đầy đủcác kiến thức về địa chất, thăm dò tài nguyên và hình học hóa mỏ

Trong thiết kế mỏ thì các cơ sở thiết kế phải sử dụng các bản đồ địahình, các biểu đồ, bản vẽ hình học mỏ và các hồ sơ tài liệu khác về Trắc địamỏ

Trong xây dựng mỏ, nhiệm vụ chính của ngời làm công tác Trắc địa mỏ

là bô trí từ thiết kế ra thực địa các yếu tố hình học của công trình, các đờng

lò Kiểm tra giám sát việc thi công các công trình và các đờng lò đó theo

đúng thiết kế đã vạch ra Để làm tốt những nhiệm vụ đó trớc hết ngời làmcông tác Trắc địa mỏ phải nghiên cứu tỷ mỉ bản vẽ, tài liệu thiết kế xây dựng

mỏ và tài liệu thăm dò mỏ Sử dụng bản thiết kế ngời làm công tác trắc địatiến hành định vị trên thực địa vị trí đào giếng đứng, vị trí thi công các côngtrình thực hiện việc đóng cọc các trục giếng, máy nâng…

Trắc địa mỏ còn đo vẽ trong quá trình đào và lắp các thiết bị bên tronglòng giếng, kiểm tra việc lắp ráp các dầm chống vỏ giếng, lắp đặt các dầmngang, thanh dẫn… trong lòng giếng đứng và xác định vị trí giao cắt giữagiếng với khu vực các đờng lò trong sân ga dới giếng Khi đào các đờng lòphải cho hớng và theo dõi để đảm bảo đờng lò đi đúng hớng đã cho và theo

đúng các kích thớc đã qui định trong thiết kế cho mặt cắt ngang của đờng lòcũng nh độ dốc thiết kế nền lò

Ngoài ra Trắc địa mỏ còn phải xác định khối lợng công tác đào lò vàchuẩn bị các tài liệu, hồ sơ cần thiết về Trắc địa mỏ để đa mỏ vào giai đoạnsản xuất

Tại các mỏ ở giai đoạn khai thác thì mục đích và nhiệm vụ của Trắc địa

mỏ là đảm bảo mọi yêu cầu về tài liệu và kỹ thuật để phục vụ cho khai tháchợp lý và hiệu quả Mức độ về an toàn trong khai thác, tính chính xác trong

dự báo về các điều kiện địa chất mỏ phần lớn tùy thuộc vào chất lợng cáccông tác trắc địa ở mỏ ở đây Trắc địa mỏ giữ vị trí hoa tiêu cho toàn bộ quátrình khai thác mỏ.

Có thể nêu ra những nhiệm vụ cơ bản của Trắc địa mỏ nh sau:

1 - Lập lới khống chế trắc địa cơ sở và đo vẽ bản đồ địa hình khu mỏ,bản đồ khai thác, đo đạc định hớng qua giếng để tạo mối liên hệ thống nhất

về tọa độ và độ cao giữa mặt đất và hầm lò Xây dựng các hệ thống mạng lới

đờng chuyền hầm lò để phục vụ cho quá trình đo vẽ các đờng lò và cácnhiệm vụ kỹ thuật khác ở mỏ lộ thiên lập lới khống chế cơ sở và đo vẽ cáctầng, cập nhật bản đồ khai thác và tính khối lợng

2 - Nghiên cứu các yếu tố hình học mỏ: (thế nằm, chất lợng, hàm lợngkhoáng sản, đứt gẫy kiến tạo…) để lập hồ sơ tài liệu về hình học mỏ

3 - đo vẽ và bố trí các yếu tố của các công trình xây dựng trên mặt đất,các công trình thăm dò mỏ, các đờng lò, các hào… kiểm tra định kỳ vậnhành của máy nâng, tổ hợp trục tải, tháp giếng…

4 - Xác định vị trí đào các đờng lò theo thiết kế, cho hớng lò, kiểm trahớng và quá trình đào chống lò, đảm bảo qui định về kích thớc thiết diện lòtheo hộ chiếu, theo dõi chặt chẽ các khu vực uốn cong các đờng lò, kiểm tra

độ dốc nền lò

Nhiệm vụ quan trọng của Trắc địa mỏ càng đợc khẳng định trongcông tác đào lò đối hớng hoặc các gơng lò đào đuổi

5 - Tính toán, thống kê biến động trữ lợng khoáng sản trong ranh giới

kỹ thuật của mỏ, đánh giá tiềm năng trữn lợng đảm bảo cho xí nghiệp mỏkhai thác trong thời kỳ tiếp theo, đánh giá và thống kê tổn thất tài nguyên vàchất lợng khoảng sản (độ nghèo về hàm lợng quặng, phẩm chất tham…)trong quá trình khai thác Xây dựng kế hoạch, biện pháp bảo vệ lòng đất,nâng cao chất lợng khai thác khoáng sản

6 - Thống kê và kiểm tra sản lợng khoáng sản khai thác đợc trongtháng, quí, năm trên cơ sở đo cập nhật lò chuẩn bị, lò chợ, kho bãi…

7 - Nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá và mặt đất do ảnh ởng của khai thác gây nên Tính toán, xây dựng trên bản đồ và chỉ dẫn trênthực địa ranh giới các trụ than bảo vệ các công trình tự nhiên và nhân tạo trênmặt đất trong khu vực bị ảnh hởng của khai thác mỏ

h-8 - Tham gia vào việc lập kế hoạch khai thác hàng tháng, hàng quí,hàng năm

Trắc địa mỏ còn có trách nhiệm tham gia vào việc xác lập ranh giới

mỏ và biểu thị lên bản đồ Trong việc giải thể mỏ trắc địa có nhiệm vụ theodõi việc khai thác hết tài nguyên còn lại và tiến hành đo đạc các đờng lò,chuẩn bị đầy đủ mọi hồ sơ và tài liệu cần thiết đa vào lu trữ

Để đảm bảo tính đúng đắn và an toàn của mọi công việc về khai thác

mỏ đòi hỏi phải cùng một hệ thống tọa độ với các bản đồ, bản vẽ dới hầm lo

Nếu những yêu cầu đó không đợc thỏa mãn thì sẽ dẫn tới những hậuquả nghiêm trọng trong việc định vị vị trí các đờng lò tơng quan với vị trí cáccông trình trên mặt đất khi cần đợc bảo vệ Hậu quả đó càng thể hiện trongmột số công tác quan trọng nh đào lò đối hớng, xây dựng mặt cắt, xây dựngbản đồ vỉa và xây dựng các tài liệu về hình học mỏ Để tạo đợc sự liên kếtcủa đo vẽ giữa mặt đất và hầm lò đòi hỏi phảI thực hiện một dạng đo đạc đặcbiệt đợc gọi là đo đạc liên hệ hay còn gọi là công tác định hớng

Đo đạc liên hệ hoặc định hớng thực hiện qua giếng đứng là dạng phứctạp, đợc thực hiện bằng các phơng pháp hình học hoặc vật lý học.

Để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra ở trên, sinh viên ngành Trắc địa mỏphải đợc trang bị đầy đủ các kiến thức của các môn học nh Trắc đại phổthổng, Trắc địa cao cấp, Trắc đại ảnh, Bản đồ, Sai số, các môn học về Địachất, Khai thác mỏ, Xây dựng mỏ, Dịch chuyển và biến dạng đất đá mỏ,Hình học mỏ…

Thời kỳ đầu tiên của sự phát triển ngành công nghiệp mỏ, một trongnhững nhiệm vụ chủ yếu của Trắc địa mỏ là xác lập ranh giới mỏ và theo dõisao cho các công tác khai thác mỏ không vợt ra ngoài ranh giới đó

Sự phát triển của công nghiệp mỏ liên quan đến việc mở rộng cácnhiệm vụ cả ngành Trắc địa mỏ và đó là nguồn gốc hình thành một ngànhkhoa học Trắc địa mỏ ngày nay

Trắc địa mỏ hiện đại trở thành một lĩnh vực khoa học tổng hợp cácthành tựu khoa học kỹ thuật mới của các ngành trắc địa, địa chất và khaikhoáng để tiến hành thăm dò khoáng sản, xây dựng mỏ, khai thác mỏ (baogồm mọi loại khoáng sản và dầu khí)

Ngày nay các phơng pháp và công cụ đo đạc, tính toán, xây dựng tàiliệu truyền thống đợc thay thế bằng công nghệ hiện đại trên cơ sở các thànhtựu về điện tử và tin học

Các số liệu đo đạc trắc địa đợc dùng để lập bản đồ, mặt cắt, xây dựnghình chiếu đứng, các loại mặt cắt các đờng lò, cho hớng và kiểm tra quá trình

đào lò, tính toán thống kê khối lợng thực hiện các công tác về xây dựng, khaithác mỏ, thống kê trữ lợng và tổn thất tài nguyên…

Bản đồ phải thể hiện đúng hiện trạng công tác khai thác và qua bản đồngời ta có thể xét đoán mức độ đúng, sai của tiến trình khai thác Từ bản đồngời ta có thể nhận đợc các số liệu cần thiêt cho việc tính các chỉ tiêu kinh

tế, kỹ thuật mỏ Bản đồ là tài liệu cơ sở để thiết kế, lập luận chứng về cáccông tác khai thác, thông gió, thoát nớc, mạng lới điện, tính toán xây dựngcác trụ than bảo về công trình…

Bản đồ còn là tài liệu quan trọng giúp hco việc điều khiển công táckhai thác an toàn, they trớc đợc những khu vực nguy hiểm mà đờng lò sẽ đIqua (túi nớc, túi khí, đứt gẫy, lỗ khoan, ổ cháy ngầm…), tránh đợc việc đào

lò hoặc khai thác dới các công trình cần bảo vệ, dới các hồ nớc, sông suối…

Các kết quả đo đạc trắc địa còn là tài liệu cần thiết cho công tác thăm

do địa chất Các yêu tố về địa chất cũng đợc thể hiện trên các bản đồ, bản vẽtrắc địa

Nh vậy trên bản đồ không những thể hiện các đờng lò, các công trìnhphục vụ khai mà còn thể hiện đầy đủ các yếu tố, điều kiện địa chất của một

mỏ Kết quả đo đạc trắc địa, các tài liệu bản đồ và các số liệu trắc địa, các tàiliệu bản đồ và các số liệu trắc địa nói chung đợc dùng để giải quyết nhiềunhiệm vụ trọng yếu Chúng phải đảm bảo độ chính xác cần thiết Các sai số

về đo đạc, tính toán, thành lập bản đồ nếu không thỏa mãn các yêu cầu, quy

định sẽ dẫn tới những tổn thất không lơng hết đợc về mặt kỹ thuật và kinh tếtrong quá trình xây dựng và khai thác mỏ

Bản đồ gốc về trắc địa để phục vụ cho khai thác mỏ khi xây dựng phảitính đến thời gian sử dụng lâu dài của chúng bởi lẽ khi kết thúc công việckhai thác các bản đồ này vẫn còn cần thiết đối với việc khai thác các mỏ bêncạnh

Tất cả những điều đó nói lên sự cân thiết phảI tiến hành các công táctrắc địa một cách thận trọng, cần kiểm tra độ tin cậy các kết quả đạt đợc.Ngày nay máy móc thiết bị và công nghệ đo đạc thành lập bản đồ đã hiện đạihóa và tự động hóa ở mức độ cao, song mọi công đoạn đều do bàn tay conngời điều khiển, do vậy các yêu cầu trên lúc nào cũng cần thiết phải đảmbảo.

1.2 lịch sử phát triển của trắc địa mỏ

1.Trên thế giới

Việc đo đạc các đờng lò đã xuất hiện xa xa trong điều kiện kỹ thuật rấtthấp Geron Alexandre là tác giả đầu tiên viết ra các phơng pháp thô sơ, đơngiản mà trình độ kỹ thuật thời đó chỉ cho phép thực hiện đến nh vậy

thí dụ để đo đạc biểu hiện môt đờng lò ngời ta dùng dây căng theo haibên tờng lò tạo ra các hình tứ giác liên kết với nhau và nối với hai dây dọi thảqua giếng đứng

Cũng có những căn cứ cho phép khẳng định là ngành Trắc địa mỏ đã có

từ lâu hơn trớc công nguyên ở ý còn lu giữ tấm bản đồ bằng da vẽ các đờng

lò một mỏ vàng (khoảng 1500 năm trớc công nguyên) ở La mã cổ đại ngời

xa đã đào một đờng hầm dài 6 km để xả nớc từ một cái hồ Việc đào đờnghầm này đợc thực hiện đối hớng (gơng lò đào từ hai phía ngợc hớng gặpnhau) từ 40 giếng đứng và 70 giếng nghiêng đào theo trục đờng hầm Khi

đào kênh Xuyê cổ xa, khoảng 2500 năm về trớc ngời ta đã dùng phơng phápthủy binh ( một dụng cụ chế tạo theo phơng pháp bình thông nhau có chiềudài 6m chứa đầy nớc) để đo đạc mặt con kênh

Một bớc phát triển lớn đối với ngành Trắc địa mỏ là sự ra đời của địabàn do ngời Trung quốc phát minh vào thế kỷ thứ III trớc công nguyện và đ-

ợc du nhập vao Châu Âu ở thế kỷ XI- XII Địa bàn di biển đợc dùng trongcông tác Trắc địa mỏ cũng vào thế kỷ XI- XII

Địa bàn trong công nghiệp mỏ xuất hiện vào khoảng 1505 Cuốn sáchcủa nhà bác học Đức Agricoly Georgie (1494- 1555) với chủ đề: “Về ngành

mỏ và luyện kim” đã mô tả đầy đủ về địa bàn dùng cho đo đạc đờng lò và đềcập đến việc ứng dụng nó để giảI quyết một số nhiệm vụ của Trắc địa mỏquan trọng bằng các phơng pháp đơn giản

Sau đó đến khoảng 1574 xuất hiện loại địa bàn có bộ ngắm Năm 1663Rassel (ngời Đức) chế tạo, địa bàn treo dùng cho Trắc địa mỏ

Địa bàn các loại đợc dùng rất lâu nh chức năng một máy đo ngắm độcnhất để đao đạc các dạng công tác Trắc địa mỏ

Đến nửa đầu thế kỷ XIX mới xuất hiện máy kinh vĩ trong đo đạc ở mỏ.Việc chế tạo máy kinh vĩ là các phơng pháp sử dungjnos trong đo đạc làcống hiến của nhà Trắc địa mỏ ngời Nga tên là P.A.Olusev Sau đó một thờigian owe Đức nhà kỹ thuật Veisberg cũng tự chế tạo ra máy kinh vĩ và phơngpháp đo đạc kinh vĩ hầm lò

Vào thời kỳ này ở Đức Trắc địa mỏ phát triển mạnh Vào 1850 ở Đứcmáy kinh vĩ đợc dungfddeer đào 1 đờng hầm đối hớng có chiều dài 15 km.Năm 1869 cuốn sách “Nghệ thuật thực hành Trắc địa mỏ” xuất bản ở Đức đã

đề cập đến một loạt máy móc dụng cụ Trắc địa mỏ mới trong đó có các tiêungắm, mia treo, máy định hớng từ

Một số đợc sử dụng rộng rãI trong thực tế sản xuất, số khác không có ýnghĩa thực tiễn mà chỉ mang tính lịch sử của quá trình phát triển

Sự phát triển của ngành chế tạo may ở Đức đã tạo ra nhiều nhà máy chếtạo máy trắc địa nói chung và Trắc địa mỏ nói riêng và loại nổi tiếng trên thếgiới.

Sản phẩm của các nhà mày này đợc dùng ở nhiều nớc trên thế giới và ởnớc ta hàng thập kỷ Ngoài Đức ra, các máy trắc địa và Trắc địa mỏ sản xuất

ở Thụy Sỹ cũng nổi tiếng và rất a chuộng ở Việt Nam Các nớc phát triển nhNhật, Mỹ… đều chế tạo các loại máy trắc địa ngày càng tinh xảo, hiện đại.Ngày nay với chủ trơng mở cửa và đờng lối đổi mới của nhà nớc, cácnhà khoa học và cán bộ kỹ thuật Việt Nam đã tiếp cận với trang bị mới từ cácnớc phát triển nh Mỹ, Nhật, Thụy sỹ… trong lĩnh vực trắc địa và Trắc địamỏ

Công nghệ hiện đại đang dần thâm nhập vào nớc ta cả về thiết bị máymóc lẫn phơng pháp thực hiện Cuộc cách mạng về tin học và điện tử đã bắtbuộc phải có sự thay thế nhanh chóng về máy móc, thiết bị, phơng pháp ở cả

ba công đoạn của công tác Trắc địa mỏ nói riêng và trắc địa nói chung là đo

đạc (thu nhận thông tin), xây dựng tài liệu bản đồ (chế biến thông tin) và sửdụng chúng trong từng mục đích (xử lý thông tin)

Sự thay thế đó là tất yếu vì nhiệm vụ Trắc địa mỏ ngày nay phải đápứng nhịp độ phát triển và tăng trởng của đất nớc trong thời kỳ mới, sự hòanhập với thế giới và khu vực trong mọi lĩnh vực khoa học

Từ lâu nhiều cơ sở trắc địa đã sử dụng các loại máy móc hiện đại nhGPS (định vị toàn cầu), SET (toàn đạc điện tử) trong nhiều lĩnh vực côngnghiệp Tuy vậy, trong ngành trắc địa mỏ, đặc biệt là Trắc địa mỏ còn chậmtiếp cận với công nghệ hiện đại vì nhịp độ phát triển của công nghiệp khaithác mỏ còn rất thấp Sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa sẽ là nhân

tố tạo ra biến đổi có tính nhảy vọt trong những năm tới về thiết bị và côngnghệ của ngành Trắc địa mỏ

Phơng pháp đo đạc, xử lý số liệu, tính toán cũng có một lịch sử tiến hóalâu dài Song song với việc hoàn thiện các máy móc, thiết bị, các phơng pháptrắc địa cũng đợc nghiên cứu cải tiến, việc nghiên cứu độ chính xác của côngtác đo đạc tiến triển không ngừng Vào cuối nửa thế kỷ XVII ở Đức ngời ta

đã hoàn thiện phơng pháp thể hiện các đờng lò trên bản đồ Trong đo đạc liên

hệ (định hớng) Hanxơ đề xuất sử dụng phơng pháp Ganzen (1874), tiếp theo

là các phơng pháp trùng phơng hai dây doi, phơng pháp đo nối đối xứng củaPhôcxơ (1926) Năm 1851 Veisberg đã giới thiệu các kết quả nghiên cứu độchính xác định hớng một mỏ có độ chính xác định hớng bằng phơng pháptam giác liên hệ

Với việc tăng độ sâu giếng đứng, một vấn đề bức thiết đặt ra là phảinghiên cứu dộ dao động của gió trong lòng giếng (đầu thế kỷ XX) Năm

1913 hội đồng đặc biệt của hiệp hội các nhà Trắc địa mỏ Đức đã thực hiện

định hớng một mỏ có độ sâu 1090m có tính đến tác động của gió vào dâyquả nặng

Giáo s học Viện Mỏ Freiberg ở Đức Vinsky đã nêu giả thuyết về chuyển

động của gió trong lòng giếng Vinsky cho rằng gió trong lòng giếng chuyển

động theo dạng xoắn ốc và từ đó ông đề xuất lý thuyết chiếu điểm nhiều quảnặng Sau đó Vinsky trong công trình của mình đã công bố các kết quảnghiên cứu thực tiễn công tác Trắc địa mỏ ở Đức (1929- 1932) Sau Vinsky

có Phôxơ, Ganzen, Bisố nghiên cứu về bản chất dây quả nặng thả quagiếng và 1934 đã diễn ra sự tranh cãi về lý thuyết của Vinsky

Drum ddeed xuất giả thuyết về độ lệch của dây quả nặng nhng cha đợcgiải quyết triệt để Đến những năm 1936- 1939, tiếp theo là những năm 1949-1950 giả thuyết này đợc nghiên cứu kỹ ở Liên Xô cũ và các kết quả đã chophép phủ định giả thuyết của Vinsky.

Vào nửa đầu thế kỷ XIX cùng với việc nghiên cứu các phơng pháp địnhhớng hình học, định hớng từ ngời ta tìm ra và ứng dụng các phơng pháp

định hớng mới: Định hớng bằng kinh vĩ con quay, định hớng bằng ống kínhquang học

Đề nghị đầu tiên về sử dụng con quay trong định hớng (1913) là củaPhôcxơ (Ba Lan) sau đó là Gaussman (1914 - Đức) Năm 1922 ở Đức máycon quay dùng cho định hớng đợc chế tạo thực nghiệm ở Đức nhng do nhợc

điểm về cấu trúc nên không đợc thực tế chấp nhận

Năm 1947 - 1952 các mẫu máy con quay định hớng mới lại đợc chế tạonhng lại quá cồng kềnh Hiện nay ở Đức và nhiều nớc khác đã chế tạo đợcnhiều loại máy kinh vĩ con quay đạt độ chính xác cao trong công tác định h-ớng Dụng cụ định hớng bằng ống kính quang học đợc thay thế bằng ốngkính định hớng laser qua giếng đứng Việc chuyền độ cao qua giếng đứngxuống hầm lò bằng thớc thép, dây thép, máy đo độ sâu đợc thay thế dầnbằng công nghệ đo hiện đại hơn nh máy đo dài quang điện, laser

Bên cạnh các vấn đề đợc nghiên cứu và đợc phát triển nêu ở trên, cácvấn đề liên quan đến dịch chuyển và biến dạng đất đá mặt đất do ảnh hởngcủa khai thác mỏ cũng đợc quan tâm ở nhiều nớc Nhiều kết quả nghiên cứu

đã đợc đúc kết giúp giải quyế các nhiệm vụ kỹ thuật trong quá trình khaithác

Ngay từ cuối thế kỷ 19 ở Đức, Anh, Pháp, Bỉ các nhà khoa học đã lutâm nghiên cứu các vấn đề về dịch chuyển, biến dạng đát đá mỏ trong khaithác lộ thiên cũng nh khai thác hầm lò, vấn đề bảo vệ các công trình trên mặt

đất, độ ổn định bờ mỏ và các biện pháp chống trợt lở bờ mỏ

Đến cuối thế kỷ XIX dã có xấp xỉ 200 công trình khoa học về lĩnh vựctrên công bố ở nhiều nớc trên thế giới Song song với việc xây dựng cơ sở lýthuyết việc quan trắc dịch chuyển tại các mỏ hầm lò cũng đợc hoàn thiện dầntrên cơ sở các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới và các thành tựu của các côngtrình nghiên cứu khoa học Ngày nay việc xử lý số liệu quan trắc trắc địa vàviệc xây dựng tài liệu đều đợc thực hiện bằng máy tính điện tử Đầu thế kỷ

XX quan trắc trắc địa để xác định tính chất và qui luật dịch chuyển và biếndạng đất đá do khai thác mỏ gây nên phát triển tại khắp các nớc Tại Anh cáctrạm quan trắc dài hạn đợc lập ra trên hầu hết các mỏ than lớn ở Mỹ quantrắc trắc địa giới hạn trong một số mỏ quặng tại các bang nh Ilinoi,Michigân, Penxinvania Quan trắc trắc địa cũng đợc thực hiện ở các nớc ấn

độ, Tiệp, Balan

Những năm gần đây ngời ta đã công bố hàng loạt công trình khoa học

về lĩnh vực này trên cơ sở nghiên cứu ở thực địa và trong phòng thí nghiệm(chủ yếu là phòng thí nghiệm mô hình vật liệu tơng đơng)

Ngoài các nhiệm vụ trên trong ngành trắc địa mỏ còn vận dụng mọikiến thức của hình học mỏ để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật phức tạp kháctrong quá trình xây dựng và khai thác mỏ

2 Trong nớc

Ngành khai thác mỏ nói chung và Trắc địa mỏ nói riêng ở nớc ta so vớicác nớc trên thế giới còn non trẻ và cha phát triển Nói về lịch sử phát triển

của nó ta lấy năm 1954 (năm miền Bắc Việt Nam hoàn toàn giải phóng) làmmốc để xét.

Mỏ ở nớc ta phần lớn nằm trên địa phận Miền Bắc Việt Nam mà trungtâm công nghiệp khai thác than là bể than Quảng Ninh Từ 1954 trở về trớccác mỏ nằm trong tay t bản Pháp và chúng đợc khai thác theo phơng thức vàcông nghệ lạc hậu, chủ yếu là thủ công Ngời Pháp nắm giữ mọi việc từ hcur

mỏ đền cán bộ kỹ thuật trong đó kể cả Trắc địa mỏ Chỉ có một vài ngời ViệtNam làm công việc về đo đạc, vẽ bản đồ nhng hầu hết là với t cách giúp việccho chủ mỏ Họ không đợc đào tạo chính qui, không có bằng cấp

Nh vậy ở thời điểm giải phóng vùng mỏ, con số “không” đợc khẳng

định đối với kĩnh vực Trắc địa mỏ Trong các lĩnh vực khai thác mỏ kháccũng tình trạng tơng tự

Những năm đầu sau giải phóng mọi công tác về đo vẽ phục vụ khai thác

do những công nhân trớc đây làm cho Pháp đảm nhiệm, họ làm việc từ kinhnghiệm là chủ yếu Trớc tình hình đó nhà nớc khẩn cấp đào tạo cán bộ kỹthuật cho ngành mỏ nói chung trong đó có kỹ s Trắc địa mỏ

Một mặt mở ngành đào tạo trong nớc, mặt khác gửi đi đào tạo ở các nớcxã hội chủ nghĩa (Liên Xô, Bungari, Trung Quốc, Balan, Đức, Triều tiên ).Vào những năm 1960 Trờng trung học mỏ Quảng Ninh mở ngành Trắc

địa mỏ, kịp thời cung cấp kỹ thuật viên trắc địa cho các mỏ Năm 1962 cả

n-ớc mới có hai kỹ s Trắc địa mỏ đầu tiên từ nn-ớc ngoài về phục vụ cho vùng

mỏ, những năm tiếp theo lần lợt có thêm các kỹ s Trắc địa mỏ đợc đào tạo từnhiều nớc khác nhau Đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ ngày một tăng kếthợp với sự trợ giúp về mặt tổ chức và kỹ thuật của chuyên gai Liên Xô cũ,các công tác về Trắc địa mỏ dần đi vào nền nếp và qui củ

Năm 1966 Trờng Đại học Mỏ - Địa chất thành lập mà tiền thân của nó

là khoa Mỏ địa chất của Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Năm 1968 trờng

Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội đợc Chính phủ cho phép mở ngành Trắc địa

mỏ Số kỹ s Trắc địa mỏ đào tạo ở trong nớc đầu tiên (khóa 12) cung cấp kịpthời không chỉ cho các mỏ Quảng Ninh mà còn cho các cơ sở đào tạo vàquân đội Đến nay hàng trăm kỹ s Trắc địa mỏ đã đợc đào tạo và hoạt độngkhông chỉ riêng trong ngành mỏ mà còn ở nhiều ngành khác nh địa chất, dầukhí, quân đội, xây dựng, thủy điện Đội ngũ cán bộ kỹ thuật này đã có đủtrình độ và năng lực quản lý chuyên môn và giải quyết mọi nhiệm vụ kỹthuật trắc địa cần thiết Trờng Đại học Mỏ - Địa chất đã từ đào tạo Nghiêncứu dinh Trắc địa mỏ trong nớc trong những năm gần đây

Một số các đề tài nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất về Trắc địa mỏ

nh mạng lới khống chế cơ sở, quan trắc dịch chuyển và biến dạng, bảo vệcông trình đã đợc thực hiện qua sự phối hợp của nhà trờng đại học và cơ sởsản xuất Đến nay ngoài hàng trăm kỹ s đã đợc đào tạo, ngành Trắc địa mỏViệt Nam đã có một số các Phó Giáo s, Phó tiến sỹ đang hoạt động tại các cơ

sở đào tạo, nghiên cứu, sản xuất trong nớc

Các cán bộ kỹ thuật Trắc địa mỏ và các cán bộ kỹ thuật trong lĩnh vựckhai thác, cơ lý ở Viện nghiên cứu khoa học kỹ thuật mỏ đã nhiều năm tiếnhành nghiên cứu quan trắc biến dạng các bờ mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh.Trớc đây việc nghiên cứu độ ổn định bờ mỏ đã có sự hợp tác với các đồngnghiệp Liên Xô cũ, trong đó có sự tham gia và chỉ đạo của giáo s ViệnVNIMI (Viện trắc địa mỏ và địa cơ học toàn liên bang) Phi-xen-cô G.L vàcác cộng sự

ở Việt Nam từ trớc tới nay cơ cấu tổ chức Trắc địa mỏ đợc thực hiệntheo ngành dọc từ Bộ chủ quản đến các mỏ trong chức năng chỉ đạo, điềuhành và giám sát thẩm định chuyên môn Là một ngành kỹ thuật phục vụquan trọng ở mỏ nên nhất thiết mỗi mỏ phải có một phòng trắc địa độc lập

do một trắc địa trởng phụ trách Đối với mỏ nhỏ, cán bộ kỹ thuật về địa chất

mỏ nằm trong chế của Phòng Trắc địa mỏ và thờng đặt dới sự điều hành củatrắc địa trởng

Vì Trắc địa mỏ là một ngành kỹ thuật quan trọng trong công nghiệpkhai thác mỏ nên vai trò vị trí của Trắc địa mỏ tự nó sẽ đợc khẳng định, đặcbiệt khi công nghiệp khai thác mỏ phát triển theo một qui mô lớn hơn ngàynay Hiên đại hóa mọi qui trình công nghiệ sẽ thúc đẩy tôc độ phát triển nănglực và quy mô khai thác, trong trờng hợp đó đòi hỏi sự đáp ứng rất to lớn củaTrắc địa mỏ

Ngày nay nền công nghiệp khai thác mỏ của Việt Nam còn thấp kém vềmọi mặt trong đó có Trắc địa mỏ Cơ chế quản lý, phơng thức sản xuất cũthực tế đã kìm hặm phát triển Với chủ trơng công nghiệp hóa và hiện đạihóa đất nớc, chắc chắn bớc sào thế kỷ 21 ngành Khai thác mỏ nói chung vàngành Trắc địa nói riêng của nớc ta sẽ có những bớc nhảy vọt để tiến kịp vàhòa nhập với khu vực và trên thế giới

1.3 những đặc điểm cơ bản của trắc địa mỏ

Trắc địa mỏ là một ngành khoa học phục vụ cho công nghiệp khai thác

mỏ, là một khâu kỹ thuật then chốt quan trọng trong bộ quá trình công nghệ

từ thăm dò mỏ, thiết kế mỏ, xây dựng mỏ, khai thác mỏ và giải thể mỏ khi đãkhai thác hết tài nguyên Trắc địa mỏ đóng vai trò hoa tiêu trong tiến trìnhkhai thác mỏ Chính vì vậy trắc địa mỏ là ngành đòi hỏi một sự tập trungtổng hợp các kiến thức đầy đủ và cơ bản về trắc địa, địa chất, kỹ thuật khaithác, kinh tế mỏ, môi trờng mỏ để giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật ở mỏtrong các giai đoạn khác nhau

Môn học Trắc địa mỏ liên quan chặt chẽ với nhiều môn học khác, tronglĩnh vực Trắc địa nh Trắc địa phổ thông (trắc địa cơ sở), Trắc địa cao cấp, Sai

số, Trắc địa ảnh, Bản đồ, máy móc và thiêt bị về trắc địa

Kiến thức các môn học trên sẽ giúp cho ngời kỹ s Trắc địa mỏ thực hiệnmọi nhiệm vụ về đo đạc từ khống chế cơ sở đến đo vẽ chi tiết, lập bản đồ vàdạng công tác trắc địa khác Nh vậy với các kiến thức về trắc địa đợc trang

bị, ngời kỹ s Trắc địa mỏ không chỉ phục vụ ở mỏ không chỉ phục vụ ở mỏ

mà có đầy đủ khả năng kỹ thuật để phục vụ ở các công trình công nghiệpkhác nh một kỹ s Trắc địa Công trình

Hình học mỏ là một bộ phận kiến thức quan trọng của ngành Trắc địa

mỏ ở môn học này có sự kết hợp chặt chẽ giữa hình học và địa chất học.Ngày nay Hình học mỏ đợc hình thành nh một môn khoa học hoàn chỉnh đểgiải quyết các vấn đề phức tạp liên quan giữa kiến tạo và kỹ thuật khai thác

mỏ với nhiều nhiệm vụ khác

Mặt khác những kiến thức cơ bản về địa chất cũng sẽ rất cần thiết đểTrắc địa mỏ giải quyết các nhiệm vụ sau đây:

− Đo đạc ngoài thực địa và biểu diễn lên bản đồ thế nằm của vỉa than,thân quặng (góc nghiêng, chiều dày, lộ vỉa )

− Biểu diễn lên bản đồ, bản vẽ các yếu tố địa chất nói chung, các yếu tốcủa đứt gãy kiến tạo các dạng

− Giải thích qui luật phân bố hàm lợng, tính trữ lơng, tính tổn thật Nhvậy việc trang bị cho Trắc địa mỏ những hiểu biết về địa chất mỏ, khoángsàng và thăm dò khoáng sàng thực sự là cần thiết.

Đối tợng phục vụ của Trắc địa mỏ là công nghệ xây dựng và khai thác

mỏ Do vậy các môn học về xây dựng mỏ, khai thác mỏ không thể thiếutrong quá trình đào tạo chuyên gia của ngành Trắc địa

Kỹ s Trắc địa mỏ bắt buộc phải nắm vững công nghệ xây dựng mỏ đểnắm bắt đợc mọi vấn đề mà trắc địa cần đáp ứng từ khi thiết kế mỏ, bố trí cácyếu tố cần thiết trong thiết kế ra thực địa và kiểm tra thi công công trình

Về công nghệ khai thác hầm lò cũng nh lộ thiên, chuyên gia Trắc địa

mỏ cần có sự hiểu biết toàn diện về lĩnh vực này để xác định chức năng phụcvụ

Thực vậy, các môn học về khai thác mỏ có liên quan với Trắc địa mỏmột cách hữu cơ vì Trắc địa mỏ có thể coi là một dạng trắc địa công trình.Công trình đó là mỏ

Sự hiểu biết của Trắc địa mỏ trong lĩnh vực khai thác mỏ phải bắt đầu từnguyên lý thiết kế mỏ, công nghệ khai thác mỏ, các hệ thống khai thác Ngoài ra các hiểu biết khác về an toàn, thông gió, về tác động môi trờng cũng cần thiết đối với Trắc địa mỏ Ngày nay mọi vấn đề kỹ thuật của côngnghệ khai thác mỏ còn đợc nghiên cứu giải quyết từ các cơ sở lý thuyết địacơ học, do vậy Trắc địa mỏ còn liên quan chặt chê với các môn học khác nhcơ lý đá, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết môi trờng đồng nhất

Toán học đợc sử dụng rộng rãi, toàn diện trong Trắc địa mỏ để giảiquyết hầu hết mọi vấn đề Thiếu sự trang bị về toán học hó có sự hiểu biếtsâu và vững vàng về Trắc địa mỏ Toán học đợc coi là chìa khóa của mọingành khoa học, nhng đối với Trắc địa mỏ ý nghĩa đó còn cao hơn Ngoài ramột số vấn đề về Trắc địa mỏ đợc giải quyết từ cơ sở vật lý học(các phơngpháp vật lý dùng trong công tác định hớng hầm lò qua giếng đứng, nghiêncứu dịch chuyển và biến dạng, quan trắc dịch chuyển và biến dạng đất đátrong lòng đất và trên mặt đất bằng phơng pháp vật lý với máy móc và thiết

bị đo đạc quang điện, điện tử )

Do vậy Trắc địa mỏ có liên quan đến một số cơ sở lý thuyết vật lý màkiến thức cần đợc trang bị là các nguyên lý cơ bản (thí dụ nguyên lý conquay, nguyên lý điện, nguyên lý về laser )

Nh vậy kiến thức đòi hỏi đối với Trắc địa mỏ bao quát trong một diệnrộng kể cả các kiến thức về khoa học cơ bản (Toán, lý), kỹ thuật cơ sở (cácmôn về địa cơ học) và chuyên môn (Địa chất, Xây dựng và khai thác mỏ,Trắc địa cao cấp, Trắc địa phổ thông, Trắc địa ảnh, Sai số )

Ngày nay nghiên cứu tác động môi trờng có một ý nghĩa quan trọng vàcấp bách trong nhiều lĩnh vực trong đó công nghiệp khai thác mỏ Những ônhiễm về bụi, về nớc thải từ mỏ và đặc biệt là sự biến động về địa hình bềmặt do quá trình khai thác mỏ, tác dộng hủy hoại đối với môi trờng sinh tháilại là vấn đề lớn Những số liệu trắc địa đo đạc đợc, những tài liệu, bản đồ,bản vẽ do trắc địa thành lập là cơ sở quan trọng của quá trình nghiên cứu tác

động môi trờng Trắc địa mỏ hiện đại cần đợc trang bị những hiểu biết mới

về môi trờng Trắc địa mỏ hiện đại cần đợc trang bị những hiểu biết mới vềmôi trờng về tin học Với những đặc điểm cơ bản và các kiến thức toàn diện

đòi hỏi đối với quá trình đào tạo, kỹ s Trắc địa mỏ không chỉ hoạt động trongngành mỏ và còn có thể hoạt động trong các lĩnh vực khác nh thăm dò

mỏ,thăm dò và khai thác dầu khí, xây dựng công trình đặc biệt là công trìnhhầm và tàu điện ngẩm, đo đạc địa chính

Các điểm khống chế cơ sở đợc bố trí đều đặn trên bề mặt khu mỏ, ởcác khu vực đất đá ổn định, đảm bảo tính bền chắc ổn định và tồn tại lâu dài

Công tác đo đạc trong các mạng lới khống chế cơ sở đợc tiến hành vớicác chỉ tiêu kỹ thuật có độ chính xác cao Việt xử lý các kết quả đo đạc đợcthực hiện bằng các phơng pháp tính toán chặt chẽ

1 Lới giải tích

Lới giải tích đợc thành lập và phát triển dựa vào các điểm của lới tamgiác nhà nớc

ở Việt Nam, các khu tập trung mỏ đợc phân bố chủ yếu ở các vùng có

bề mặt địa hình phức tạp: đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sông suối chia cắt,

điều kiện khí hậu thay đổi v v… Việc áp dụng các chỉ tiêu kỹ thuật theo quy

phạm của Tổng cục Địa chính về thành lập lới giải tích gặp nhiều khó khăn,thậm chí không thể thực hiện đợc.

Theo qui phạm Trắc địa mỏ [13], lới giải tích ở mỏ Việt Nam đợc chialàm 3 cấp: 1 2, 3 Trong điều kiện địa hình phức tạp, với điều kiện trang thiết

bị truyền thống, việc phân cấp lới giải tích khu mỏ nh trên là hoàn toàn hợp

lý, bảo đảm tơng quan về độ chính xác giữa các cấp kề nhau, phù hợp với

điều kiện khó khăn trong công tác trắc địa ở vùng mỏ

Quy phạm tạm thời Trắc địa mỏ của Bộ Công nghiệp Việt Nam qui

định các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với lới giải tích nh sau: [13]

Bảng 1.1

Chỉ tiêu Cấp 1Lới trắc địa mỏCấp 2 Cấp 3

Lới tam giác giải tích

Chiều dài tam giác

Lới đa giác

tứ giác trắc địa, chuỗi tam giác (hình 1.l) trong các trờng hợp trên để tính toạ

độ các điểm của mạng lới phải dựa vào:

- Tọa độ các điểm gốc: A(XA, YA); B(XB, YB)

- Chiều dài cạch gốc : dAB.

- Góc phơng vị cạch gốc: σAB và các góc βi đo đợc trong các tam giáccủa mạng lới

Hình 2.1 Các dạng lới giải tích ở mỏ lộ thiên

Trong thực tế, có trờng hợp trên bề mặt khu mỏ không có các điểmtam giác nhà nớc, hoặc là việc đo nối với các điểm đó gặp nhiều khó khăn,không kinh tế, thì lới khống chế cơ sở đợc xây dựng ở dạng lới giải tích độclập Khi đó, để tính toa độ các điểm của mạng lới phải đo trực tiếp cạnh gốc

dAB, Xác định góc phơng vị cạnh AB là σAB và cho giả định toạ độ của điẻm

A Khi xây dựng lới khống chế cơ sở cần lu ý các yêu cầu sau đây:

- Các điểm phải đợc phân bố đều đặn trên toàn khu mỏ

- Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi choviệc phát triển lới khống chế đo vẽ

- Các điểm phải nằm xa khu vực bị ảnh hởng phá hoại để đảm bảo sựtồn tại lâu dài

2 Đờng chuyền đa giác

Cho đến nay, đờng chuyền đa giác ít đợc áp dụng ở vùng mỏ nớc ta.Nguyên nhân chính là do công tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn Gần đây,cùng với sự phổ biến rộng rãi các loại máy đo xa điện tử đờng chuyền đagiác ngày càng đợc thay thế Đặc biệt trong những điều kiện địa hình khókhăn phơng pháp giải tích không thực hiện đợc

Khi thiết kế lới đờng chuyền đa giác cần lu ý thỏa mãn các điều kiệnsau đây:

Các góc ngoặt của đờng chuyền phải lớn hơn 1350, chiều dài cạnh lớnhơn 250m, việc đo góc phải đợc tiến hành với các máy móc có độ chính xáccao.

Sai số góc phải thỏa mãn:

Fβ ≤ 10 n Đối với đờng chuyền cấp 1

Fβ ≤ 20 n Đối với đờng chuyền cấp 2 (1.1)

Trong đó: n - số góc ngoặt của đờng chuyền

Chiều dài của đờng chuyền cấp 1 đợc đo bằng dây inva, thớc thép,hoặc máy đo dài điện tử

Sai số tơng đối chiều dài cạnh đo phải đảm bảo độ chính xác 1: 15000với đờng chuyền cấp 1 và 1:8000 đối với đờng chuyền cấp 2

Chiều dài tối đa giữa hai điểm khái tính không vợt quá 10km

điểm độ cao cấp I, II, nên các công ty các xí nghiệp mỏ phải dựa vào các

điểm đó để xây dựng các điểm độ cao cấp III và cấp IV phục vụ trực tiếp chokhu vực khai thác

Chiều dài tuyến thủy chuẩn cấp III không đợc vợt quá 60km, sai sốkhép độ cao trong toàn tuyến không vợt quá +10 L (mm).

Trong đó: L - chiều dài tuyến tính bằng km

Đối với tuyến thủy chuẩn cấp IV chiều dài cho phép không vợt quá25km? sai số khép độ cao không vợt +20 L hay +5 n Trong đó n - số

trạm máy trong toàn tuyến Đối với tuyến thủy chuẩn kỹ thuật sai số khép độcao cho phép không vợt quá +50 L hay 5 n (mm).

ở Việt Nam diện tích khu mỏ không lớn hơn 50 km2 Do vậy, chỉ cầnxây dựng lới thủy chuẩn IV, làm cấp khống chế cao nhất cho mỗi mỏ,khoảng cách giữa các điểm trong lới khoảng 2ữ3 km

Việc chuyền độ cao trong tuyến thủy chuẩn cấp IV đợc tiến hành bằngmáy thủy chuẩn có độ phóng đại ống kính từ 25x trở lên hoặc máy thủy bình

tự động Máy thủy chuẩn là mia hai mặt, có chiều dài 3 mét Tại một trạm đo

số đọc lấy theo chỉ giữa, chỉ trên, chỉ dới của mắt đen và chỉ giữa của mặt đỏ

Độ chênh cao tính theo mặt đen và đỏ không đợc chênh quá +3mm.

Khoảng cách từ máy đến mia không vợt quá 80m, chiều cao tia ngắm phảicao hơn mặt đất 0,3m Chênh lệch khoảng cách giữa máy đến mia trớc vàmia sau không quá 3m Chênh lệch khoảng cách trên toàn tuyến không vợtquá +5m

Việc xử lý các kết quả đo đạc đối với lới thủy chuẩn cấp IV đợc tiếnhành bằng phơng pháp gần đúng

2.2 đo vẽ chi tiết ở mỏ lộ thiên

2.2.1 Đối tợng đo vẽ

Đo vẽ chi tiết là một dạng công tác trắc địa quan trọng ở mỏ lộ thiên.Nội dung cơ bản của nó là thông qua các phép đo đạc, tính toán và xử lý kếtquả đo để biểu diễn một cách đầy đủ và chính xác thực trạng của tình hìnhkhai thác trên các bản đồ, bản vẽ

Việc đo vẽ chi tiết đợc tiến hành từ các điểm của lới khống chế đo vẽ.Thời hạn tiến hành đo vẽ chi tiết phụ thuộc vào mục đích, đặc tính và

điều kiện sản xuất Thông thờng công tác đo vẽ chi tiết đợc tiến hành vàonhững ngày cuối tháng, cuối quý hoặc cuối năm

Thành quả cuối cùng của công tác đo vẽ chi tiết là các bản đồ, bình

đồ, mặt cắt, Đây là những tài liệu quan trọng để lập kế hoạch khai thác vàxác định khối lợng đã hoàn thành

Đối tợng chính cần phải đo vẽ chi tiết ở mỏ lộ thiên là:

1 Các yếu tố khai thác nh mép trên và mép dới tầng, bề mặt tầng, cáchào cắt, hào mở vỉa

2 Các công trình xây dựng, băng chuyên, trạm điện, đờng dây cao thế,mơng ống thoát nớc

3 Hệ thống đờng vận tải trên công trờng, các bãi thải

4 Các lỗ khoan bắn mìn, các bãi mìn sau khi nổ

5 Các hầm, giếng thăm dò địa chất

6 Các phay phá địa chất, các yếu tố địa chất của khoáng sàng

7 Các vùng có hiện tợng dịch chuyển đất đá và mặt đất, trợt lở, sụtnún v.v

Tùy thuộc vàn yêu cầu, mục đích và tỷ lệ của từng nội dung đo vẽ chitiết mà tổng hợp và khái quát hóa các đối tợng, chọn lọc các đối tợng biểudiễn trên ban đồ, bản vẽ đợc đầy đủ chính xác và rõ ràng

Hiện nay, ở các mỏ lộ thiên thờng áp dụng các phơng pháp đo vẽ chitiết sau:

Hình 2.2 Đo vẽ chi tiết bằng máy Đallta 010

Thông qua các yếu tố đó để xác định vị trí của điểm chi tiết lên bản

đồ

Toàn bộ nội dung và thứ tự tiến hành đo vẽ toàn đọc đợc trình bày cụthể trong chơng trình trắc địa phổ thông ở đây chỉ giới thiệu những nét đặctrng của phơng pháp này khi đo vẽ ở mỏ lộ thiên.

Hình 2.3 Đo vẽ chi tiết mỏ lộ thiên bằng phơng pháp toàn đạc

Khi đo toàn dạc, máy đợc đặt tại các điểm không chế đo vẽ 2, 3

(hình 2.2) trên mặt tầng Điểm chi tiết là các điểm đặc trng thay đổi ranh giớicủa mép trên mép dới của tầng công tác Tùy thuộc vào tính chất cơ lý củatầng đất đá và khoáng sản, tùy thuộc vào hệ thống khai thác và phơng phápkhoan nổ mìn, mà ranh giới mép tầng thay đổi, lồi lõm không có quy luật.Việc chuyển hóa chúng thành những đờng cong trơn trên bản sẽ dẫn đến sai

số khái quát khá lớn Để giảm bớt sai số khái quát tầng ngời ta phải tăng dàymật độ các điểm mia

Một số chỉ tiêu kỹ thuật khi đo vẽ toàn đạc ở mỏ lộ thiên nh: khoảngcách từ máy đến mia khoảng cách giữa các điểm mia Mật độ điểm mia trênmột ô vuông bản đồ đợc quy định tùy theo tình hình đặc điểm của từng khuvực, từng nớc ở Việt Nam, qui phạm trắc địa mỏ qui định

Đối với những khu do phức tạp cần phải lập bản vẽ phác để biểu diễn đúng

đối tợng lên các bản đồ bản vẽ

Sau khi chỉnh lý các số liệu đo đạc, tiến hành chuyển các điểm chi tiếtlên bản đồ Sai số giới hạn khi chuyển các điểm lên bản đồ đợc qui định:

Đối với điểm đặt máy: mp ≤±0,3mm

Đối với điểm chi tiết: ml≤±0,25mm cho chiều dài và mp≤±15’ cho gócbằng

Ưu điểm của phơng pháp toàn đạc là nhanh gọn, đơn giản khi đo đạc

ở thực địa ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

2.3 đo vẽ mặt cắt địa hình

2.3.1 Khái niệm mặt cắt địa hình

Mặt cắt địa hình là hình biểu diễn hình dáng cao thấp của mặt đất tự nhiên chạy dọc theo một tuyến nào đó

2.3.2 Đặc điểm và phân loại

Thể hiện địa hình đơn giản chỉ bằng các đờng nối các điểm của mặt đất chiếu trên mặt phẳng thẳng đứng, thể hiện địa hình khách quan, dễ dàng sử dụng và khả năng tự động hóa cao quá trình thành lập mặt cắt và thiết kế các công trình trên mặt cắt Có thể tự động tính toán khối lợng đào đắp khi thi công xây dựng các công trình

Có hai loại mặt cắt địa hình :

a Mặt cắt dọc địa hình : là hình chiếu của mặt đất trên mặt phẳng thẳng

đứng theo một tuyến nào đó

b Mặt cắt ngang địa hình : Là hình chiếu của mặt đất trên mặt phẳng

đứng theo hớng ngang của tuyến địa hình

182.1

α=0°

α=0°

Hình 2.4 Mặt cắt dọc địa hình

đảm chính xác, và yêu cầu thực tế phải có nhiều phơng án cắt khác nhau để

so sánh và chọn ra đợc phơng án tối u

b Với những khu vực đã có bản đồ địa hìnhđịa hình đảm bảo độ chính xác cần thiết thì có thể cắt địa hình trực tiếp trên bản đồ hoặc mô hình số độ cao dảm bảo độ chính xác Phơng pháp này thờng xuyên đợc sử dụng vì tính chất tự động rất cao, hiệu quả kinh tế và đáp ứng đợc yêu cầu cao trong quá trình thiết kế các công trình

2.3.4 Biểu diễn địa hình bằng mô hình 3D

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính, công tác thiết kế các công trình trên bản đồ địa hình hầu hết đợc thực hiện trên máy tính điện tử bầng các phần mềm chuyên dụng.Do vậy đòi hỏi công tác trắc

địa phải thể hiện đợc địa hình dới dạng số bằng các mô hình không gian chứa đầy đủ các thông tin về tọa độ và độ cao của các điểm địa hình

Mô hình không gian có thể là mô hình số độ cao của mặt đất đợc xây dựng

từ các số liệu đo đạc thực địa cũng có thể là mô hình lập thể đợc xây dựng bằng công nghệ đo vẽ ảnh lập thể

Hình 2.5 Mặt cắt ngang địa hình

2.4 thành lập bản đồ

2.4.1 Các phơng pháp thành lập bản đồ địa hình ở mỏ lộ thiên

Để thành lập bản đồ địa hình mỏ lộ thiên các loại tỷ lệ, có thể áp dụngnhiều phơng pháp khác nhau Hiện nay thờng sử dụng một trong các phơngpháp sau:

- Thành lập bản đồ địa hình tại mỏ lộ thiên bằng phơng pháp đo vẽtrực tiếp ở thực địa

- Thành lập bản đồ địa hình tại mỏ lộ thiên bằng phơng pháp chụp ảnh

Ưu điểm của phơng pháp này đợc phát huy khi diện tích khu mỏ lộthiên nhỏ, địa hình bằng phẳng đơn giản và ít bị địa vật che khuất

Nhợc điểm lớn nhất là khâu xử lý số liệu, vì phải trải qua nhiều bớcthủ công do đó không tránh khỏi những sai lầm Ngoài ra, khi áp dụng phơngpháp này hiệu quả kinh tế thấp, thời gian kéo dài, độ chính xác không cao vàphụ thuộc khá nhiều vào điều kiện tự nhiên

Hình 2.6 : Mô hình địa hình 3D

2 Phơng pháp toàn đạc điện tử

Phơng pháp này đang đợc áp dụng rộng rãi hiện nay dới sự trợ giúpcủa máy toàn đạc điện tử và công nghệ máy tính (công nghệ bản đồ số) và làphơng pháp cơ bản trong việc đo vẽ thành lập các loại bản đồ địa hình phổ biếntại các mỏ lộ thiên

Ưu điểm điển hình là các khâu xử lý số liệu hoàn toàn tự động, khảnăng cập nhật các thông tin cao, đạt hiệu suất kinh tế, tiết kiệm thời gian, độchính xác cao và khả năng lu trữ quản lý bản đồ thuận tiện

Nhợc điểm nằm trong khâu tổ chức quản lý dữ liệu Tránh các sự cốcông nghệ làm mất hoàn toàn dữ liệu, thời gian thực hiện kéo dài công việclặp đi lặp lại dễ nhàm chán và chịu ảnh hởng rất lớn của điều kiện tự nhiên

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ số địa hình bằng phơng pháp

toàn đạc điện tử

2.4.1.2 Thành lập bản đồ địa hình ở mỏ lộ thiên bằng phơng pháp chụp ảnh

Chụp ảnh lập thể mặt đất là phơng pháp u việt ở mỏ lộ thiên, đặc biệtvới các mỏ lớn, hình dạng tầng phức tạp

Với khối lợng công việc ngoài thực địa không nhiều, năng suất và độchính xác cao, phơng pháp chup ảnh lập thể mặt đất có thể thu nhận và biểuthị thông tin chi tiết toàn bộ khu vực đo chụp, ngay cả những nơi sụt lở nguyhiểm, không đo trực tiếp đợc

Khu vực đo chụp ảnh ở mỏ lộ thiên đợc tiến hành từ hai điểm Đờngnối giữa hai điểm đó gọi là đờng đáy chụp Hai ảnh nhận đợc khi chụp từ hai

điểm đó gọi là cặp ảnh lập thể

2.4.1.3 Quy trình thành lập bản đồ số địa hình các mỏ lộ thiên

Việc thành lập bản đồ số có sự trợ giúp của máy tính đợc dựa trên cơ sởcác phơng pháp thành lập bản đồ truyền thống Các công đoạn đợc cụ thểhóa theo quy trình sau:

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ số địa hình

Thu thập t liệu trắc địa

- Xác định khối lợng sản phẩm, ranh giới khu đo, mục đích sử dụng của bản đồ

- Nghiên cứu quy trình, quy phạm và luận chứng kinh tế kỹ thuật để đa

ra phơng án phù hợp

- Thu thập bản đồ, tài liệu và t liệu trắc địa khu đo nh:

+ Các điểm toạ độ, độ cao cơ sở, các điểm khống chế ảnh ngoạinghiệp

+ Bản đồ địa hình có sẵn

- Đánh giá phân tích các tài liệu làm cơ sở để thực hiện các công đoạntiếp theo.

Xây dựng lới khống chế mặt phẳng và độ cao

Mạng lới khống chế trắc địa là hệ thống các điểm đợc đánh dấu mốctrên mặt đất và phủ trùm toàn bộ khu đo bằng các cấp khống chế có độ chínhxác từ cao xuống thấp

Đo vẽ chi tiết

Sử dụng các máy toàn đạc điện tử để đo vẽ chi tiết bằng phơng pháptoàn đạc Các điểm địa hình, địa vật đợc mô tả bằng toạ độ cực (góc bằng,cạnh nghiêng và góc đứng) hoặc bằng toạ độ vuông góc (XYH)

Thu thập dữ liệu

Dữ liệu đợc tự động ghi trong bộ nhớ của máy toàn đạc điện tử hoặc

d-ới dạng sổ đo điện tử từ đó tạo ra các file dữ liệu mang các thông tin cần thiếtcho việc thành lập bản đồ trong đó chứa đựng các chỉ thị, vị trí không gian,mã nhận dạng và phân loại từng đối tợng

Số liệu từ văn bản đa vào máy tính thông qua bàn phím, hoặc cácmenu màn hình là các thông tin thuộc tính thu thập trực tiếp theo thực tế :loại đất, thực vật, địa danh, dáng địa hình, thống kê, chủ sở hữu

Xử lý dữ liệu

Sử dụng các phần mềm trắc địa để thực hiện các thao tác thành lập bản

đồ, sửa chữa các lỗi, thay đổi cấu trúc, tạo ra các cấu trúc mới để đa và hiệnlên màn hình đồ họa

Các dữ liệu đó đợc biểu diễn dới dạng các ký hiệu, đờng nét và mã hoá thànhdạng vector lên màn hình thông qua các phần mềm đồ họa Từ đó thực hiện công tác biêntập, sửa chữa, để in bản đồ giấy

Nội dung biểu diễn bao gồm các dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính, dáng địahình và các ký hiệu mang thông tin thuộc tính đợc liên kết với nhau để biểu thị theo quy

định của hệ thống ký hiệu bản đồ địa hình do Bộ Tài nguyên và Môi trờng ban hành

In, kiểm tra, đối soát và bổ sung thực địa

Công đoạn này đợc thực hiện sau khi đã có bản đồ giấy với dữ liệu thô

(cha biên tập) Bản đồ giấy đợc mang ra thực địa để đối soát và bổ xungnhững đối tợng còn thiếu, dáng địa hình cha đúng và hoàn chỉnh các thôngtin cần thiết.

Biên tập và hoàn thiện bản đồ

Bản đồ đã đợc bổ sung các yếu tố cần thiết cần đợc cập nhật vào máytính và tiến hành biên tập hoàn chỉnh bản đồ theo đúng quy trình quy phạm,sau đó tiến hành in để kiểm tra nội nghiệp Sau khi đã kiểm tra nội nghiệptiến hành chỉnh sửa những lỗi biên tập và in chính thức bản đồ

Giao nộp sản phẩm

Sản phẩm giao nộp là bản đồ địa hình, lới khống chế trắc địa các cấp

đã đợc bình sai đạt yêu cầu kỹ thuật, các tài liệu liên quan nh sơ họa mốc, sổ

đo, báo cáo tổng kết kỹ thuật

2.4.2 Giới thiệu phần mềm TOPO

Nhập số liệu và hiệu chỉnh số liệu

Phần 1 Nhật số liệu từ sổ đo, toàn đạc điện tử, từ tệp TXT

Nhập từ sổ đo

 Lệnh: HNDL↵

 Menu: Nhập dữ liệu/Nhập dữ liệu điểm đo

Xuất hiện hộp thoại:

• Nhập dữ liệu cho phép ngời sử dụng soạn thảo dữ liệu khảo sát địa hình từ

sổ đo, chuyển đổi điểm đo của máy toàn đạc điện tử

Các tính năng trên hộp thoại

Cài đặt các thông số ban đầu

 Menu: Công cụ/Cài đặt thông số ban đầu

Xuất hiện hộp thoại:

Các thông số của

điểm mia Các ô dữ liệu Tên trạm máy

Điểm định h ớng

Loại máy

Dạng đo máy kinh vĩ

• Máy toàn đạc điện tử

Trong máy toàn đạc điện tử nếu máy không tính ra toạ độ điểm

ta gọi là “đo thô” - Raw - yêu cầu kho Biên vẽ BĐ ta phải có

b-ớc hiệu chỉnh Khi mà điểm đợc máy tính ra toạ độ ta gọi “đotoạ độ điểm” - Coord

Các loại máy toàn đạc và các kiểu đo cho bạn chọn.

- Dạng đo thô với máy Nikon DTM sử dụng công cụ trút dữliệu là DTM700 với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘700’

- Dạng đo thô với máy Nikon DTM sử dụng công cụ trút dữliệu là Transit với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘trn’

- Dạng đo thô với máy Nikon DTM sử dụng công cụ trút dữliệu là Nikon với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘nik’.

- Dạng đo thô với máy Nikon DTM sử dụng công cụ trút dữliệu là Nikon với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘raw’

- Dạng đo thô với máy Leica sử dụng công cụ trút dữ liệu là

TC với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘gsi’

- Dạng đo thô với máy Leica sử dụng công cụ trút dữ liệu làTPS với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘idx’

- Dạng đo thô với máy SET (Sokia) sử dụng công cụ trút dữliệu là SDR với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘sdr’

- Dạng đo thô với máy Topcon sử dụng công cụ trút dữ liệu là T-COM v1.2 với tệp dữ liệu có phần mở rộng là ‘gt6’

Đọc từ File toàn đạc điện tử

Chọn tệp cần mở tơng ứng với dạng máy toàn đạc điện tử

Các thông số đợc minh hoạ nh hộp thoại sau:

• Hiệu chỉnh và sửa đổi thông số trạm máy

Tại ô “Thông số trạm máy” chọn máy đo cần sửa tại ô “Tên”

Ta có thể thay đổi toạ độ, cao máy, điểm qui 0, toạ độ điểm qui 0.Sau đó chọn nút “Cập nhật”

• Hiệu chỉnh và sửa đổi thông số điểm đo

Trong bảng các điểm chi tiết ta có thể sửa, thêm các thông số điểm chitiết Sau đó chọn nút “Cập nhật” để cập nhật dữ liệu với máy đợc chọn

Điểm

định h ớng

Các điểm mia