Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận án tiến sĩ ngành kĩ thuật với đề tài: 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, cho các bạn có thể tham khảo

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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 đánguyên thủyở 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 dày37
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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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.

14. 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

15. 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.

16. 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

17. 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!

18. 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]

19. 8

x
y
z
z
2
1
x
y
z

xy
yz
yx yz xz
xy
x
y
y
x
y
xy
xy
yx
yx
x
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.

20. 9
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
=1
=1
=1
=2
=1
=0
=1=2
=-2
=1
=-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.

21. 10
1 2 3
45

T1
T2
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

22. 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.
a
I
II
I
II
1 = −
1 = −
2=-1
2=-1
2=-3
2=-3
b
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.

23. 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.

24. 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

25. 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,

26. 15
tương quan thế nằm giữa các mặt trượt ở dạng đứt gãy tạo khối để làm cơ sở định
hướng cho công tác nghiên cứu dịch chuyển đất đá.
Năm 1987, PGS.TS. Võ Chí Mỹ nghiên cứu ảnh hưởng bề mặt địa hình do khai
thác mỏ đối với công tác qui hoạch vùng Konhin. PGS.TS. Võ Chí Mỹ, nghiên cứu
biến động địa cơ do ảnh hưởng của quá trình khai thác hầm lò [14].
Năm 1988, TS. Nguyễn Xuân Thụy đã nghiên cứu xác định chiều cao h, độ dài
L của bề mặt các kẽ nứt nhỏ và ảnh hưởng của chúng tới dịch chuyển đất đá [20].
Năm 1996, TS Kiều Kim Trúc nghiên cứu biến dạng bờ mỏ và các biện pháp
điều khiển hợp lý [21].
Năm 2003, TS. Vương Trọng Kha đã xây dựng chương trình phần mềm phục
vụ hiệu quả cho việc xử lý số liệu quan trắc dịch chuyển và biến dạng trên khu vực
khai thác hầm lò [13].
Từ năm 1982 - 1992, Viện nghiên cứu Than kết hợp với Viện VNIMI của Liên
Xô cũ đã triển khai đề tài nghiên cứu theo các hướng [22]:
- Nghiên cứu quá trình biến dạng bờ mỏ bằng quan trắc dịch chuyển.
- Nghiên cứu xác định tính chất cơ lý đá.
- Xác định cấu trúc địa chất.
- Xác định điều kiện địa chất thuỷ văn.
- Đánh giá độ ổn định, đưa ra các biện pháp nâng cao độ ổn định bờ mỏ cho các
mỏ lộ thiên lớn của Việt Nam.
Các kết quả nghiên cứu xác định các thông số dịch chuyển biến dạng, vùng kẽ
nứt, vùng sập đổ, vùng biến dạng mang định tính chưa mô phỏng được chính xác
tổng thể bức tranh quá trình dịch chuyển biến dạng thể hiện hình 1.5

27. 16
Hình 1.5: Sơ đồ phân bố vùng dịch chuyển biến dạng đất đá
Trong đó: 1: Vỉa than
2: là vùng dịch chuyển hoàn toàn (giảm tải)
3B, 3H: là vùng uốn võng
4B, 4H: là vùng đất đá bị nén (áp lực tựa)
5: là đường biểu diễn độ lún bề mặt đất
Năm 1972, Công ty Than Hòn Gai kết hợp với mỏ than Thống Nhất đã thành
lập trạm quan trắc gồm 4 tuyến (3 tuyến theo dốc, 1 tuyến theo phương) ở khu khai
thác Lộ Trí để thu thập các thông số dịch chuyển sơ bộ cho mỏ. Công tác quan trắc
được tiến hành từ năm 1972 đến năm 1975.
Năm 1991, TS. Kiều Kim Trúc và nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học
Công nghệ Mỏ đã xử lý số liệu quan trắc và rút ra các thông số dịch chuyển để tính
toán lại trụ bảo vệ đường ô tô lên mỏ Đèo Nai [22].
Năm 2001, để tìm hiểu nguyên nhân xuất hiện kẽ nứt trên bề mặt đất ở mỏ than
Mông Dương và xác định yếu tố ảnh hưởng nguy hiểm có thể xảy ra cho khu dân
cư, cột điện cao thế 110KV và xác định các điểm rò rỉ nước vào khu vực mỏ đang
khai thác, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã thành lập 4 tuyến quan trắc ngắn hạn
trong khu vực có kẽ nứt. Công tác quan trắc hiện trường được tiến hành và kết quả
thu được góc dịch chuyển β nằm trong khoảng 47o
÷50o
[3, 4].

28. 17
Kết quả nghiên cứu cho thấy đứt gãy có ảnh hưởng lớn tới sự lún sụt mặt đất,
gây biến dạng nguy hiểm cho các công trình nằm trong bồn dịch chuyển.
Từ năm 2002 đến 2007, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV tiến hành xây
dựng các trạm quan trắc để xác định các thông số dịch chuyển, các đại lượng dịch
chuyển nhằm tính toán lại trụ bảo vệ than cho các công tình trên bề mặt đất phục vụ
đề tài cấp nhà nước do TS. Phùng Mạnh Đắc chủ nhiệm, thực hiện chính KS. Phạm
Văn Chung [7] cụ thể các mỏ:
- Vùng Than Thùng Yên Tử mỏ than Nam Mẫu, trạm quan trắc nghiên cứu cho
tập vỉa: vỉa 7, vỉa 8, vỉa 9 khai thác từ mức +200 lên +360, và trạm quan trắc nằm
trong tuyến địa chất 3 và 5 khu vực kề cận vùng hạn chế khai thác khu di tích lịch
sử Yên Tử. Sau nhiều chu kỳ quan trắc xác định các góc dịch chuyển và một số
thông số dịch chuyển thể hiện trên hình 1.6
24.506
-89.010V
14.664
185.437
0.00
§é lón 1-3
Tªn ®iÓm
1V0.0
Kho¶ng c¸ch
K/c céng dån
310
290
350
330
370
390
210
250
270
4.05V99.256
24.884
1.5
2.502V
3V
20.595
39.333
39.333
59.928
1.04V
14.444
74.372
-38.0
-4.0
7.0
5.0
15.341
7V
6V
14.208
16.931
130.395
116.187
9V
8V
23.815
15.886
161.622
145.736
410
430
490
510
530
550
470
450
570
590
-1190.019V371.331
-484.015V285.187
-195.0
-423.5
-298.0
12V
14V
13V
20.818
224.287
18.756
21.326
263.861
245.105
-141.511V
24.186
200.101
-837.5
-699.0
-598.5
23.622
17V
16V
18.771
17.666
321.623
303.958
18V
26.085
345.246
19.521
-1647.5
-1765.5
-1696.0
-1714.0
20V
21V
22V
23V
25.572
20.861
19.753
391.084
411.945
19.308
437.517
456.825
-1013.0
-810.5
26V
27V
24.164
522.943
547.107
-1307.0
-1437.0
25V
24V
22.296
476.346
498.642
24.301
-347.5
-670.0
-232.5
29V
28V
30V
28.050
24.563
596.176
571.613
34.053
624.226
-22.5
-126.0
34.619
32V
24.356
682.635
33V
33.718
717.254
-180.031V658.279
-1.5
0.0
34V
35V
23.406
750.972
774.3780.0
-104.0
0.0
1.0
-1.0
0.0
0.0
-42.5
-7.5
1.0
0.0
-588
-382.5
-197.5
-366.5
-280.5
-147.0
-433
-489.5
-439.5
-927.0
-958.5
-904
-935.0
-564.0
-447.0
-720.0
-816.0
-175.0
-347.5
-106.0
-8.0
-46.5
-76.0
0.5
§é lón 1-2
-1700
-1600
-1500
-1400
-1300
-1200
-1100
-1000
900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
100
-200
-100
0
"=
=
=
VØa 9
=
VØa 7
VØa 8
=
(m) (mm)
230
-1800
=
=
"=
Hình 1.6: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Nam Mẫu
- Vùng Mạo Khê lập trạm quan trắc nghiên cứu vỉa 9b
khai thác từ -80 lên -25,
vỉa 8 Cánh Nam khai thác từ mức -80 lên +20. Các thông số về góc được thể hiện
hình 1.7

29. 18
D33677.614294.276
Chªnh lÖch kho¶ng c¸ch
-20
Tªn ®iÓm
Kho¶ng c¸ch céng dån
§é cao
-80
-60
-40
+120
+20
00
+40
+80
+60
+100
+180
+140
+160
+220
+200
+240
+320
+280
+260
+300
+360
+340
+380
+420
+400
+440
22.517
20.037
20.322
25.531
25.483
21.078
D1
D2
D3
D4
D5
46.561
21.078
92.414
72.092
293.883
308.201
299.775
316.802
315.642
20.636
20.089
21.471
16.292
2.232
20.248
22.752
19.854
21.947
Dinh199.483
D6
D7
D9
D8
134.398
112.451
177.004
154.252
D12
D11
D10
D13
D14
241.709
220.238
201.715
282.434
261.798
335.912
321.964
318.912
328.629
325.333
337.171
335.347
337.025
345.280
342.259
25.731
12.144
14.467
22.361
20.622
20.834
18.939
20.895
19.102
18.774
D17
D15
D16
D18
D19
342.827
323.725
304.951
382.661
363.722
D20
D21
D23
D22
D24
424.118
403.494
473.090
460.946
446.479
382.231
361.673
353.633
347.862
372.991
399.943
392.158
401.545
408.007
407.873
18.874
24.606
20.939
25.828
27.880
20.056
17.502
23.109
D25
D26
D28
D27
512.929
498.820
559.488
539.431
D29
D30
D31
D32
613.196
587.368
658.741
634.135
376.802
389.586
348.243
364.329
325.216
333.059
305.694
315.268
D40817.958200.836
23.372
23.384
20.942
15.170
20.240
21.630
23.909
22.776
22.921
D36'768.851
D35
D34
D36
723.312
700.536
747.221
D37
D38
D38'
D39
804.261
789.091
848.586
825.203
244.532
271.251
281.175
256.318
229.142
237.138
206.772
217.083
25.255
D41897.212191.389
TuyÕn D
60°
-80
-25
66°
70°
"


75°
72°
66°


"
Vïng khai th¸c lÆp l¹i
Hình 1.7: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Mạo Khê
- Vùng Hạ Long xây dựng trạm quan trắc tại mỏ Hà Lầm nghiên cứu vỉa 10
khai thác từ mức +12 lên +60 khu vực ngầm +88. Các thông số dịch chuyển biến
dạng thể hiện hình 1.8
TUY?N VI
Kho?ng cách c?ng d?n
M? T C? T Ð?A HÌNH TUY?N NGHIÊN C? U D?CH CHUY?N BI?N D? NG V?A 10
M? THAN HÀ L? M
Ð? cao
Tên di?m
Kho?ng cách(m)
Hình 1.8: Các góc dịch chuyển biến dạng khu vực mỏ than Hà Lầm
- Vùng Cẩm Phả - Mông Dương đặt các trạm quan trắc:
+ Phía đông mỏ than Mông Dương xây dựng trạm quan trắc cho các vỉa G9,
khai thác từ mức -97 lên +40, vỉa I (12) khai thác từ mức -97 lên +40.

30. 19
+ Về phía tây mỏ than Mông Dương xây dựng trạm quan trắc cho 2 vỉa khai
thác là vỉa I (12), vỉa G9 từ mức -97 lên +20 khu vực giáp ranh suối Mông Dương.
Năm 2006, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV đã tiến hành xây dựng trạm
quan trắc mỏ than Mông Dương do KS. Phạm Văn Chung đã chủ trì đề tài: “Xây
dựng trạm quan trắc và quan trắc sụt lún bề mặt khu vực khai thác hầm lò vỉa 10.1
Bắc Mông Dương, tuyến đường sắt chạy qua vỉa I (12) và II (11) khu vực mỏ Mông
Dương và vỉa G9 Vũ Môn - Công ty than Mông Dương” [5].
Năm 2009, KS. Phạm Văn Chung đã nghiên cứu xác định các thông số dịch
chuyển và biến dạng đất đá khi khai thác hầm lò dưới suối B Vàng Danh [6].
Kết quả nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá tại bể than Quảng Ninh thể
hiện bảng 1.1
Bảng 1.1: Các góc dịch chuyển biến dạng vùng Quảng Ninh
Tên mỏ Hệ số kiên
cố ( f )
Góc dịch
chuyển δ
Ghi chú
Mỏ Mạo Khê 6.5 - 6.9 800
Không phụ thuộc vào góc dốc và
chiều dày vỉa
Mỏ Nam Mẫu 5.7 760
Mỏ Hà Lầm 6.1 750
Ảnh hưởng do khai thác lặp lại
Mỏ Mông Dương 4.7 75o
Các kết quả quan trắc trình bày ở trên, sau khi phân tích, xử lý số liệu cho thấy
góc dịch chuyển theo đường phương (δ) có chiều hướng biến đổi theo qui luật phụ
thuộc vào hệ số kiên cố đất đá (f)
+ Khi hệ số kiên cố địa tầng trong khu vực khai thác tăng thì góc dịch chuyển δ
theo đường phương tăng.
+ Khi hệ số kiên cố địa tầng đất đá giảm thì góc dịch chuyển δ theo đường
phương giảm. Các yếu tố khác như góc dốc vỉa, chiều dày vỉa, tiến độ gương lò chợ
hầu như không ảnh hưởng đến giá trị góc dịch chuyển theo phương (δ). Các góc
dịch chuyển khác biến động tuỳ thuộc vào góc dịch chuyển theo đường phương và

31. 20
các yếu tố như chiều dày vỉa, góc dốc vỉa, độ sâu khai thác lò chợ.
Năm 2011, TS Nguyễn Anh Tuấn và nhóm nghiên cứu đã sử dụng chương trình
Phase 2 phân tích sụt lún và quá trình biến đổi cơ học khi khai thác hỗn hợp hầm lò
và lộ thiên.
Năm 2014, TS Lê Văn Công nghiên cứu áp dụng mô hình số xác định các
thông số dịch chuyển, biến dạng đất đá trong quá trình đào lò và khai thác tại các
mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh sử dụng phần mềm FLAC 2D
Năm 2015, GS.TS Nguyễn Quang Phích nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô
hình phân tích, dự báo tai biến địa chất - kỹ thuật đối với công trình ngầm, công
trình khai thác mỏ ở Việt Nam
Năm 2017, TS Lê Đức Nguyên nghiên cứu cứu đánh giá nguyên nhân gây sụt
lún mặt bằng và đề xuất phương án chống sụt lún mặt bằng nhà máy sàng tuyển
than Khe Chàm
1.3 Kết luận chương 1
1. Mô hình địa cơ với những ưu điểm vượt trội (khả năng tạo ra các mô hình từ
đơn giản đến phức tạp về cấu trúc cũng như linh hoạt trong các lựa chọn các tham
số mô hình mà các phương pháp nghiên cứu khác không có được) cùng với sự phát
triển nhanh của phương pháp số và công cụ tính toán số đang được ưu tiên lựa chọn
để giải quyết các bài toán liên quan đến dịch chuyển biến dạng đất đá và bề mặt do
khai thác hầm lò.
2. Ở Việt Nam, cho đến nay có một số công trình nghiên cứu dự báo dịch chuyển
và biến dạng mặt đất do ảnh hưởng khai thác hầm lò bằng phương pháp mô hình vật
liệu tương đương của PGS.TS Nguyễn Đình Bé, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - TKV
và Bộ môn Trắc địa mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Đây là những kết quả ban đầu
rất quý giá, nhưng vẫn còn những hạn chế, chẳng hạn như: không thể tạo được sự
giống nhau về các chỉ số cơ lý giữa mô hình và thực tế, tỷ lệ mô hình quá bé so với
phạm vi thực tế và các kết quả nhận được chỉ có ý nghĩa về mặt định tính, không thể có
được về mặt định lượng. Thực tế đã có một vài kết quả nghiên cứu dịch chuyển biến
dạng bằng mô hình địa cơ của các tác giả như: GS.TS Nguyễn Quang Phích và TS

32. 21
Lê Văn Công, tuy nhiên các kết quả này ứng dụng trong xây dựng ngầm và đường
lò. Rõ ràng vấn đề nghiên cứu dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt do
ảnh hưởng của khai thác là một đề tài mở trong bối cảnh của Việt Nam.
3. Kết quả quan trắc thực địa cho phép xác định chính xác thông số và đại lượng
dịch chuyển biến dạng trên bề mặt đất của một khu vực nào đó do ảnh hưởng của khai
thác hầm lò, nhưng cũng có những hạn chế nhất định đó là không thể mô tả được tổng
thể bức tranh của quá trình dịch chuyển biến dạng khối đá mỏ. Chính vì vậy, cần
nghiên cứu kết hợp hai phương pháp: phương pháp lý thuyết dựa trên nền tảng của
phương pháp số và phương pháp quan trắc hiện trường để bổ trợ lẫn nhau cho phép
nghiên cứu được bức tranh tổng thể quá trình dịch chuyển biến dạng của khối đá cũng
như điều khiển áp lực mỏ để có các giải pháp khai thác an toàn, hiệu quả.

33. 22
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
Thực tế cho thấy, không phải lúc nào cũng có thể nghiên cứu các biểu hiện thật
của vật thể thực trên chính bản thân chúng, đặc biệt là khối đá, vì khó có thể tiếp
cận được vị trí cần nghiên cứu, đánh giá. Mặt khác nghiên cứu trực tiếp trên vật
thể thật đòi hỏi chi phí cao, thậm chí rất cao và nhiều trường hợp cũng không
khả thi. Ngoài ra, bài toán hay gặp trong thực tế nhiều khi đòi hỏi phải dự báo trước
được các hiện tượng có thể xảy ra trong vật thể (khối đá), với các phương án kỹ
thuật, công nghệ dự kiến khác nhau, để từ đó có thể lựa chọn được giải pháp hợp lý
hay tối ưu.
Cũng vì các lý do trên, trong mọi lĩnh vực chuyên môn, con người đã nghiên
cứu xây dựng các mô hình cho các đối tượng được nghiên cứu. Sau đó tiến hành
các công việc thử nghiệm, thí nghiệm trên các mô hình đó, hay còn gọi là mô
hình mô phỏng, với hy vọng sẽ có thể nhận được các quy luật về mối tương
quan giữa các tác động lên vật thể và các biểu hiện của vật thể. Sau đó tổng hợp
các hiện tượng xảy ra nhằm mục đích tìm hiểu về tính chất của vật thể. Công tác
xây dựng mô hình hay còn được gọi là mô hình hóa.
2.1 Quan niệm về mô hình
2.1.1. Định nghĩa về mô hình
Trước hết có thể hiểu đơn giản: một mô hình là một bức tranh rất hạn chế về
thực tế hay thực thể. Bức tranh này có thể được xây dựng lên bằng vật chất hay
hoàn toàn trừu tượng bằng lý thuyết.
2.1.2. Các đặc trưng của mô hình
Theo Herbert Stachowiak, một mô hình được đặc trưng bởi ít nhất ba đặc điểm
[46]:
1. Bản sao lại - Một mô hình là bản sao của một đối tượng nào đó, cụ thể là
hình ảnh sao lại, đại diện hay phản ánh cho một thực thể thiên nhiên hay nhân tạo

34. 23
(bản gốc), mà chính bản thân chúng cũng có thể cũng lại là các mô hình.
2. Thu hẹp, thu nhỏ - Một mô hình thường không bao hàm tất cả các thuộc
tính của thực thể, mà chỉ chứa đựng được các yếu tố mà những người lập mô hình
và những người sử dụng mô hình cho là quan trọng.
3. Tính thực dụng - Mô hình không phản ánh rõ ràng thực thể. Nhưng mô
hình cần phản ánh được các chức năng thay thế cho vật thể: a) cho các đối tượng
nhất định, b) trong khoảng thời gian nhất định, c) với điều kiện riêng biệt về lý
thuyết hay thực tế.
2.1.3. Phân loại mô hình
Các mô hình cơ bản được chia ra làm loại [16]:
Mô hình kinh nghiệm: Mô hình này thường tổng hợp phân tích các hiện tượng
của sự vật đã xảy ra, từ đó đưa ra các quy luật và biểu thức mang tính thống kê.
Mô hình giải tích: Được thể hiện qua mô hình hình học - địa kỹ thuật hoặc mô
hình cơ học. Mô hình này là dùng các lời giải bằng toán học giải tích, để phân tích,
xem xét quy luật phân bố ứng suất biến dạng, vùng phá huỷ, vùng biến dạng uốn
võng xung quanh khoảng trống khai thác. Mô hình này được xây dựng trên cơ sở
các quy luật của hiện tượng sự vật, có tính đến các yếu tố hình học, địa cơ học và
các điều kiện kỹ thuật.
Mô hình số là mô hình được xây dựng dựa trên công cụ máy tính đặc biệt tính
đến các yếu tố hình học của đất đá, điều kiện địa chất, chiều dày vỉa than, góc dốc
vỉa, môi trường khối đá và đảm bảo sự mô phỏng được càng nhiều các yếu tố của
đất đá gần giống như môi trường đất đá trong thực tế thì càng tốt.
2.1.4. Ưu nhược điểm của các mô hình
Như chúng ta đã biết, với mô hình kinh nghiệm các yếu tố ảnh hưởng như điều
kiện địa chất, địa chất thủy văn, địa cơ học thường được đơn giản hóa rất nhiều. Do
vậy kết quả nhận được mang tính định tính, tuy nhiên mô hình lại đơn giản nhưng
đòi hỏi nhiều công sức và thời gian đồng thời khá tốn kém khi xây dựng mô hình
vật liệu tương đương.

35. 24
Với mô hình giải tích: Các kết quả thu được trong lời giải đại số thường là các
nghiệm kín, các kết quả chính xác và rất dễ dàng cho người sử dụng. Tuy nhiên, mô
hình này cũng có những hạn chế nhất định là thông thường nó chỉ giải được trên các
giả thiết rất đơn giản, như hình dạng công trình thường có dạng tròn hoặc gần tròn,
đất đá là đàn hồi đồng nhất và đẳng hướng mà chưa chú ý được nhiều đến các yếu
tố bất thường của điều kiện địa chất cũng như sự thay đổi điều kiện bề mặt địa hình
tự nhiên, trường ứng suất, đặc tính không liên tục của đất đá,...v.v [16]. Không
những vậy, các lời giải đại số hiện nay thì còn ít quan tâm được đến sự thay đổi của
các tham số cơ học đá. Sau lời giải giải tích chúng ta sẽ thu được phương trình cụ
thể của ứng suất biến dạng. Trên cơ sở các lời giải đó có thể thu được quy luật biến
đổi cơ học trong khối đất đá xung quanh khoảng trống khai thác.
Đối với mô hình số: Việc mô phỏng được nhiều đặc tính của đất đá thì mô hình
càng gần với thực tế. Do vậy, lời giải càng phức tạp và cần thiết phải có các thiết bị
máy tính với tốc độ tính toán, xử lý cao mới đảm nhận được. Mặt khác, môi trường
đất đá trong lòng đất thì thay đổi liên tục không giống nhau tại mọi vị trí nên việc
mô phỏng cũng rất khó khăn. Nhiều mô hình số hiện nay có thể cho phép mô phỏng
khá đầy đủ các đặc tính của đất đá, không những vậy nó còn cho phép chúng ta thay
đổi các tham số đầu vào một cách nhanh chóng để cho ra kết quả phù hợp với điều
kiện đất đá thực tế. Các kết quả phân tích cho kết quả định lượng thông qua các giá
trị của các lời giải. Mô hình số được sử dụng để xác định các giá trị biến dạng, ứng
suất trong đất đá xung quanh khoảng khai thác.
2.2 Nghiên cứu trên mô hình
2.2.1. Xây dựng mô hình
Để xây dựng một mô hình trước hết xem xét đến mức độ đơn giản hóa, gần
đúng hóa thực thể cũng như các đặc điểm, các biểu hiện, tính chất của chúng, phụ
thuộc vào khả năng và nhận thức của con người, sự phát triển và tiến bộ của khoa
học, kỹ thuật. Trên hình 2.1 cho thấy sự khác nhau giữa các cách đánh giá, mô tả
các “vật thể địa chất” là đá và khối đá trong thực tế, của các chuyên gia địa chất,
địa kỹ thuật và các chuyên gia kỹ thuật hay cơ học thuần túy, theo Schweikardt

36. 25
(2008) [59]:
a) Địa chất b) Địa kỹ thuật c) Kỹ thuật
Hình 2.1: Mô hình hóa vật thể địa chất trong các lĩnh vực khác nhau
2.2.2. Nghiên cứu trên mô hình
Nghiên cứu trên mô hình nghĩa là tìm cách mô phỏng lại những gì có thể tác
động lên vật thể thực, để thu nhận các tín hiệu hay thông tin theo cách mong muốn
của người nghiên cứu. Việc phân tích các mối tương quan giữa các dữ liệu vào
và ra sẽ cho phép có được dự báo về biểu hiện của thực thể trên mô hình. Nghiên
cứu trên mô hình được thể hiện trên hình 2.2
Hình 2.2: Nghiên cứu thực thể thông qua mô hình
Các tác động lên mô hình lại được mô hình hóa tương ứng với các điều kiện có
thể có trong thực tế, phụ thuộc vào nhận thức của con người và các tín hiệu về
những biến đổi trên mô hình cũng chỉ là hệ quả của các dữ liệu đầu vào mô hình
mô tả về vật thể. Bằng cách thay đổi các phương thức tác động, theo các sơ đồ hay
chương trình đã được thiết lập (được mô hình hóa), thay đổi các tham số đầu vào về

37. 26
mô hình có thể xây dựng mối quan hệ giữa các tín hiệu thu nhận được về biểu hiện
trên mô hình với các tác động, chú ý đến tính biến động hay không chắc chắn của
các yếu tố đó. Từ đó có thể có được các nhận định lô-gíc, mang tính khoa học, có ý
nghĩa kỹ thuật cho các quá trình đã diễn ra trên mô hình. Phương pháp nghiên cứu
này được gọi là phương pháp phân tích tham số. Các giải pháp kỹ thuật hợp lý
hay tối ưu sẽ được rút ra từ các kết quả nghiên cứu như vậy [16].
Đa phần công tác nghiên cứu được thực hiện trên mô hình gần đúng, nên công
tác nghiên cứu này được gọi là nghiên cứu mô phỏng và không phải kết quả mô
phỏng nào cũng cho phép mang tính định lượng chính xác cho các vấn đề thực
tế. Nhưng các quy luật thu nhận được chắc chắn sẽ phản ánh được tính chất định
tính các quá trình thực tế, tương đương với các điều kiện tác động và các yếu tố có
trên mô hình. Nói cách khác, các kết quả nhận được sẽ đúng cho các mô hình
với các tác động lên mô hình, tương ứng với phương pháp xây dựng mô hình và
phương pháp mô phỏng.
2.2.3. Kiểm chứng mô hình
Kết quả nghiên cứu trên mô hình, hay kết quả mô phỏng, sẽ có ý nghĩa thực tế, khi
các kết quả đó được thử nghiệm để minh chứng trên vật thể thực, trong trường hợp này
là khối đá xung quanh không gian khai thác. Sự sai lệch (kể cả định lượng và định tính)
giữa kết quả mô phỏng và các biểu hiện nhận được trong thực tế phản ánh chất lượng
của mô hình và phương pháp nghiên cứu, nhưng cũng phụ thuộc vào sự biến động của
điều kiện thực tế, hay “tính không chắc chắn” của số liệu đầu vào, qua các khâu khảo
sát, thăm dò, thí nghiệm. Do vậy, kiểm chứng trên mô hình thì số liệu quan trắc thực
địa đóng vai trò quan trọng không thể thiếu.
2.2.4. Điều chỉnh các tham số của mô hình
Khi có sự sai lệch, công việc tiếp theo là xác định lại các tham số đầu vào
thông qua bài toán phân tích ngược đối với các mô hình được thiết lập bằng lý
thuyết (mô hình lý thuyết), hoặc điều chỉnh hệ số của các hàm thực nghiệm, các
tham số hay hệ số kinh nghiệm đối với các mô hình toán học (hay mô hình bán thực
nghiệm). Các mô hình gần hoàn chỉnh này sẽ được áp dụng cho các giai đoạn của

38. 27
một dự án, hoặc trong vùng có các điều kiện, hay các đặc điểm tương đương.
Trong thực tế khai thác mỏ hầm lò, các loại đá trong khối đá là rất đa dạng,
biến động phức tạp. Do vậy mọi mô hình cũng chỉ có thể cho các kết quả phản ánh
được biểu hiện của khối đá ở các mức độ chính xác nhất định [16].
Chính vì vậy, công tác theo dõi, quan trắc đo đạc hiện trường, vẫn phải được sử
dụng để thu nhận các tín hiệu về biểu hiện thực tế của khối đá nguyên trạng trong
trường hợp cụ thể. Công tác quan trắc thực địa, kết hợp với các kết quả phân
tích mang tính định tính từ nghiên cứu trên mô hình giải tích, mô hình số sẽ cho
phép dự báo được dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá và bề mặt đất có thể bị xảy
ra hay không. Trong trường hợp có những biến động về điều kiện địa chất, thì
nhất thiết phải triển khai mô phỏng với những thông tin mới thu nhận được.
Nói tóm lại, nghiên cứu trên mô hình không chỉ dừng lại ở giai đoạn quy
hoạch hay thiết kế, mà cần thiết phải triển khai cả trong giai đoạn hoạt động xây
dựng công trình ngầm và khai thác mỏ (phân tích ngược để điều chỉnh mô hình;
phân tích, mô phỏng khi điều kiện địa chất biến động) [16].
2.3 Mô hình địa cơ mỏ phục vụ nghiên cứu dịch chuyển biến dạng đất đá
2.3.1. Lịch sử nghiên cứu trên mô hình địa cơ
Để nghiên cứu và giải thích các quy luật dịch chuyển biến dạng đất đá do đào
lò chuẩn bị cũng như khai thác than ở lò chợ người ta đưa ra mô hình địa cơ đơn
giản cho một khối đá nguyên thủy hình lập phương có thể tích khối đá bằng đơn vị
nằm ở độ sâu H thể hiện trên hình 2.3. Điều kiện biên của mô hình này là chịu các
thành phần ứng lực pháp tuyến σ1 và các ứng lực hông σ2, σ3 với các giá trị xác định
như sau [2]:
P = 1 = H (2.1)
2 = 3 = k1. (2.2)

39. 28
Hình 2.3: Mô hình địa cơ đơn giản với véc tơ ứng lực khối đá
nguyên thủy ở độ sâu H
Dựa vào mô hình trên người ta giải thích các quy luật dịch chuyển biến dạng
khi đào lò chuẩn bị (hình 2.4) và khi khai thác than ở lò chợ (hình 2.5)
Hình 2.4: Sơ đồ xuất hiện áp lực tựa
Trong đó: P1 là tải trọng của cột đá, P2 áp lực tựa hông
1 là đường phân bố áp lực ban đầu
2 là đường phân bố áp lực khi có tải trọng
Trước khi đào lò, trường lực trong khối đá nguyên thuỷ được đặc trưng bởi các
đường sức 1, 2 = 3. Sau khi đào lò, giá trị ứng lực gần lò chợ thay đổi, dẫn đến
tăng tải trọng vùng tựa của khối đá gần thành lò, làm xuất hiện vùng áp lực tựa và
σ1
σ2
σ3
σ1
σ2
2
2
σ3

40. 29
vùng giảm tải nằm trên vùng trống khai thác. Ngoài phạm vi trên thì tải trọng có giá
trị như ban đầu. Sau khi đào lò, trọng lượng cột đá (an’’
fb) ở trên đè lên gối tựa khu
vực mép là (at, bk) làm tăng tải trọng ở các khu vực ấy của vỉa. Sự phân phối áp lực
cho các khu vực ấy biểu diễn bằng đường cong 1, sau khi bị nén vỡ biểu thị bằng
đường cong 2. Bản chất của áp lực tựa được giải thích hình 2.5 dưới đây
Hình 2.5: Phạm vi và vùng chịu ảnh hưởng xung quanh lò chợ
Trong đó: Vùng I là vùng dịch chuyển hoàn toàn (giảm tải)
Vùng IIa, IIb: Vùng uốn võng
Vùng IIIa, IIIb: Vùng đất đá bị nén (áp lực tựa)
Ưu điểm của mô hình này là rất đơn giản, dựa vào đó có thể giải thích một số
quy luật dịch chuyển biến dạng cơ bản xung quanh lò chuẩn bị cũng như lò chợ.
Tuy nhiên, mô hình có nhược điểm là chưa xét đến các thành phần môi trường đất
đá, điều kiện địa chất, khai thác và sự biến động theo không gian và thời gian của
các thành phần ứng suất 1, 2, 3
Kratch [48] đã khắc phục một số nhược điểm của mô hình trên bằng cách đưa
ra các mô hình biến động địa cơ (hình 2.6)
IIIa
II a
II b
III b

41. 30
Hình 2.6: Sơ đồ phân bố ứng lực đất đá vùng lò chợ
Trong đó: I là vỉa than
II là khu vực đặt vì chống khai thác than
III là khu vực đất đá bị nén
Trên mô hình này đã tính đến sự biến động của ứng lực và sự biến dạng khối đá
trước, trên và sau gương lò chợ thuộc vùng phá hỏa toàn phần.
Quá trình khai thác than ở các lò chợ cơ giới gây ra dịch chuyển biến dạng lớn,
tốc độ dịch chuyển lan lên trên bề mặt đất nhanh, tạo ra các vùng sập đổ, vùng kẽ
nứt, uốn võng của khối đá mỏ thể hiện hình 2.7
Hình 2.7: Vùng sập đổ, uốn võng của khối đá mỏ [74]
Trong đó: 2. Bước sập đổ, 3. Khối đất đá sập đổ

42. 31
Tuy vậy, mô hình này vẫn còn nhược điểm là không thể hiện được sự biến động
theo không gian và thời gian vùng kích hoạt khai thác
Để khắc phục các nhược điểm trên, cần thiết phải nghiên cứu một mô hình địa
cơ có tính đến sự biến động không gian và thời gian do ảnh hưởng khai thác.
2.3.2. Hệ thống hóa các mô hình cơ học đá và khối đá mỏ
Trong điều kiện tự nhiên, khối đá mỏ là một môi trường vật lý rời rạc, không
đồng nhất, bất đẳng hướng. Các quá trình biến dạng cơ học xảy ra trong khối đá có
tính chất phi tuyến [68, 69].
Thực tế nghiên cứu địa cơ học mỏ đã xác định được các đặc điểm biến dạng
của đá mỏ trong phòng thí nghiệm với rất nhiều mô hình biến dạng khác nhau và
cho phép tổng hợp, hệ thống hoá để làm rõ hơn về khái niệm mô hình địa cơ trong
nghiên cứu của tác giả.
a. Các mô hình vật lý của đá mỏ
Môi trường đá mỏ có thể mô phỏng bằng phương pháp mô hình để nghiên cứu
tính chất biến dạng của đá mỏ dưới tác động của tải trọng. Đó là các mô hình vật lý
đá mỏ. Trong các mô hình này, đá mỏ dưới tác động của tải trọng được mô phỏng
bằng lực tác động lên thanh lò xo được đặt trong môi trường chất lỏng dính nhớt.
Phụ thuộc vào sơ đồ bố trí lực, số lượng thanh lò so, môi trường làm việc của hệ
thống (lò so đặt trong điều kiện chất lỏng dính nhớt hay trong điều kiện bình
thường, hoặc tổng hợp cả hai điều kiện) các mô hình vật lý đá mỏ bao gồm: (1) Mô
hình Maxwell; (2) Mô hình Kelvin - Voigt; (3) Mô hình Poynting-Thomson; (4) Mô
hình Zener; (5) Mô hình Bingham v.v [10, 11]

43. 32
Hình 2.8: Mô hình vật lý đá mỏ
Các mô hình vật lý của đá mỏ nêu trên là mô hình đơn giản nhất với các mối
quan hệ khác nhau giữa các thành phần ứng suất và biến dạng. Trên thực tế không
thể xây dựng được một mô hình vật lý vạn năng mô phỏng tính chất biến dạng của
các loại đá mỏ.
b. Mô hình địa cơ học khối đá mỏ
Trong điều kiện tự nhiên, khối đá mỏ là một môi trường bao gồm các loại đá
mỏ, các lỗ rỗng, kẽ nứt, xi măng gắn kết giữa các loại nham thạch, các loại khí,
nước v.v…Như vậy mô hình địa cơ khối đá mỏ không chỉ bao gồm mô hình biến
dạng của các loại đá khác nhau trong khối đá mà còn bao gồm cả sự tương tác giữa
chúng với nhau.
Khái niệm mô hình địa cơ trong nghiên cứu của tác giả: Mô hình địa cơ khối đá
mỏ được hiểu là một sơ đồ tính toán, mô phỏng với sự gần đúng nhất định các tính
chất địa cơ học của khối đá mỏ trong điều kiện tự nhiên và các quy luật thay đổi của
chúng trong không gian và thời gian.
Theo khái niệm như trình bày ở trên cần lưu ý đến hai khía cạnh quan trọng
[68]: (1) Khi chuyển từ môi trường tự nhiên của khối đá mỏ sang mô hình địa cơ
khối đá mỏ, một số đặc điểm cấu trúc cơ học của khối đá được tính đến một cách
gián tiếp trong sơ đồ tính toán. Ví dụ, khối đá mỏ với hệ thống các khe nứt có thể
được mô phỏng bằng mô hình môi trường liên tục, không nứt nẻ, bất đẳng hướng

44. 33
với các đặc tính tương tự; (2) Trong điều kiện địa chất và kỹ thuật mỏ cụ thể, một số
yếu tố về cấu trúc cơ học của khối đá mỏ không được tính đến trong mô hình địa cơ
cũng không làm thay đổi về định tính và định lượng kết quả đánh giá các quá trình
địa cơ xảy ra trong khối đá mỏ. Chính vì vậy không nhất thiết phải xây dựng một
mô hình địa cơ vạn năng cho khối đá mỏ, mà là tập hợp các mô hình địa cơ khác
nhau, trong đó mỗi một mô hình tương đương với một môi trường tự nhiên của khối
đá mỏ theo một dấu hiệu phân loại cơ bản nào đó đối với từng loại khối đá mỏ.
Có thể hệ thống hoá các mô hình địa cơ được nghiên cứu hiện nay theo các dấu
hiệu phân loại khối đá mỏ thể hiện hình 2.9
Hình 2.9: Phân loại mô hình địa cơ
Trên cơ sở phân loại các mô hình địa cơ như trên có thể xây dựng các sơ đồ
tính toán cho phép nghiên cứu các quy luật biến dạng và phá huỷ của khối đá mỏ do
ảnh hưởng của công tác khai thác mỏ.
2.3.3. Quan niệm hiện đại về mô hình địa cơ
Trên cơ sở phân tích các nghiên cứu lý thuyết về quá trình dịch chuyển và biến
dạng khối đá mỏ do ảnh hưởng của công tác khai thác, thấy rằng các mô hình địa cơ

45. 34
và phương pháp số giải bài toán mô hình địa cơ hiện nay cho phép làm sáng tỏ quy
luật chung quá trình dịch chuyển khối đá mỏ trong vùng ảnh hưởng của khai thác
hầm lò hoặc lộ thiên. Các mô hình địa cơ phục vụ tính toán sự biến dạng khối đá mỏ
trong nghiên cứu lý thuyết đều dựa trên các cơ sở:
1. Khối đá mỏ trong không gian ba chiều được mô phỏng là phần nửa dưới của
khối không gian vật chất có môi trường liên tục đồng nhất, đẳng hướng với các tính
chất đàn hồi, đàn hồi dẻo hoặc các tính chất cơ học khác. Thông qua các tính chất
biến dạng trong môi trường mô hình có thể xác định được các tính chất của khối đá
mỏ tự nhiên và các tính chất biến dạng của nó. Một số nhà nghiên cứu đã xây dựng
các mô hình địa cơ với các yếu tố cấu trúc, các mặt phẳng yếu hoặc sự không đồng
nhất tính chất cơ lý v.v… [25, 26, 29, 30] để mô phỏng môi trường mô hình gần
đúng nhất với tính chất cấu tạo phân lớp của khối đá mỏ tự nhiên.
2. Trạng thái ứng suất ban đầu của khối đá mỏ được sử dụng làm điều kiện biên
để tính toán trên các mô hình địa cơ gồm: các lực trọng trường, các ứng suất kiến
tạo ngang và ứng suất ngẫu nhiên do các hoạt động địa động lực. Các lực trọng
trường phụ thuộc vào trọng lượng khối đá mỏ và áp lực hông (hình 2.10) có giá trị
thay đổi theo độ sâu, đạt 10÷15MPa khi ở độ sâu 500m. Ứng suất kiến tạo ngang là
trị số không đổi theo độ sâu và đặc trưng bằng trị số ứng suất vuông góc chính có
giá trị khoảng 30.8MPa [63, 74, 75] và có phương trùng với hướng tác động. Thông
thường hướng của ứng suất ngang không trùng với hướng đường phương khoáng
sàng và có giá trị rất khác nhau, tạo nên tính bất đẳng hướng ở trạng thái ứng suất
ban đầu. Cấu tạo phân lớp của khối đá mỏ tự nhiên tạo nên sự không đồng nhất của
trạng thái ứng suất vì vậy trong mô hình tính toán thường sử dụng các tính chất tổng
quát của môi trường mô hình. Các ứng suất ngẫu nhiên biến đổi theo thời gian do
hoạt động địa động lực có tính chất chu kỳ và đạt 0.5÷2MPa [76, 77, 78, 79]

46. 35
Hình 2.10: Các thành phần chính của mô hình địa cơ
Trong đó: 1. Là khối đá mỏ
2. Là vùng ứng suất kiến tạo
3. Dịch chuyển biến dạng hình elip
Như vậy, ứng suất nằm ngang ban đầu tác động lên các đường biên ngoài bao
gồm các thành phần (hình 2.10):
- Áp lực hông (lực ép hông Ϭ2)
- Ứng suất kiến tạo đặc trưng bởi trị số ứng suất chính vuông góc ϬT1, ϬT2 và
hướng tác động của chúng. Áp lực hông thay đổi tỉ lệ với độ sâu. Lực kiến tạo
ngang không đổi theo độ sâu, theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm và có giá trị Ϭ1
+ Ϭ2 = -30,8 ± 2,3MPa [75]
3. Nguồn kích hoạt biến đổi trạng thái ứng suất là khoảng trống đã khai thác hầm
lò và được đặc trưng bởi các thông số hình học trong không gian ba chiều, độ sâu
khai thác trong khối đá mỏ, chiều dài lò chợ đường phương và hướng dốc của vỉa
khai thác có hướng tác động của các ứng suất chính. Trong quá trình khai thác mỏ,
phụ thuộc vào công nghệ khai thác, các thông số hình học của nguồn kích hoạt và
hướng các trục chính của nguồn kích hoạt luôn thay đổi, vì vậy sẽ xảy ra tình trạng
phân bố lại trường ứng suất trong khối đá mỏ theo thời gian [23, 38, 44, 45]
Sử dụng mô hình địa cơ trong nghiên cứu lý thuyết về quá trình dịch chuyển
biến dạng địa tâng đất đá và bề mặt đất cho phép xác định quy luật chung sự biến
dạng khối đá mỏ và bề mặt đất trên cơ sở giải các bài toán giải tích, mô hình số

47. 36
hoặc các phương pháp lý thuyết khác. Tuy nhiên, do quá trình dịch chuyển đá mỏ bị
ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên về điều kiện mỏ - địa chất, nên đã tạo ra
hàng loạt sự bất định trong kết quả giải các bài toán lý thuyết. Ảnh hưởng của các
yếu tố đó thể hiện qua các đặc điểm tính chất sau:
- Sự khác nhau về các tính chất biến dạng khối đá mỏ trong điều kiện tự nhiên
có cấu tạo theo khối, lớp so với môi trường mô hình có các tính chất biến dạng tổng
hợp. Hậu quả là các quy luật dịch chuyển biến dạng thực tế của khối đá mỏ và bề
mặt đất có những sự khác nhau rất lớn trong ranh giới của bồn dịch chuyển.
- Sự phức tạp khi xác định các thông số trạng thái ứng suất biến dạng thực tế
trong khối đá mỏ tự nhiên ở từng thời điểm khai thác để sử dụng làm điều kiện biên
trong các mô hình tính toán. Vì vậy, khi tính toán thường sử dụng các giá trị ứng
suất trung bình, mà thiếu đi các luận cứ chắc chắn [31, 39, 40, 41].
- Sự khái quát hóa hình dạng thực tế của vùng kích hoạt biến đổi trạng thái ứng
suất (khoảng không gian lòng moong hoặc vùng sập đổ) khi được mô phỏng bằng
các hình elip hoặc hình tròn dẫn đến những sai số nhất định so với hình dạng thực tế
của vùng kích hoạt [36].
Do có những sai số giữa các thông số tính toán lý thuyết và thông số đo đạc
thực tế quá trình dịch chuyển và biến dạng nên trong các tài liệu quy phạm [66]
luôn yêu cầu phải đo đạc kiểm chứng quá trình dịch chuyển biến dạng đá mỏ và bề
mặt đất, làm cơ sở cho việc điều chỉnh các thông số dịch chuyển trong khu vực ảnh
hưởng khai thác, và đề ra các giải pháp để đảm bảo an toàn cho các công trình [34,
35, 48].
2.3.4. Các thông số trên mô hình địa cơ
a) Các vùng dịch chuyển biến dạng
Quá trình dịch chuyển và biến dạng đá mỏ được bắt đầu ngay tại vị trí khai thác
hầm lò là khoảng trống khai thác sau khi khấu than trong vỉa và đất đá vách sập đổ
xuống. Sự khác biệt về công nghệ khai thác làm ảnh hưởng lớn đến quá trình dịch
chuyển và biến dạng, còn các thông số cơ bản của mô hình địa cơ không thay đổi.
Phụ thuộc vào kích thước khu vực khai thác quá trình dịch chuyển đá mỏ có thể

48. 37
xảy ra trong tập lớp khối đá mỏ hoặc phát triển lên tận bề mặt đất. Trường hợp dịch
chuyển xảy ra trong tập lớp khối đá mỏ là khi khai thác ở những độ sâu tương đối
lớn, trên thực tế trong đa số trường hợp, quá trình dịch chuyển đá mỏ phát triển lên
tới bề mặt đất tạo thành vùng bồn dịch chuyển.
Mô hình địa cơ được mô phỏng theo sơ đồ hình 2.11 trường hợp khai thác lộ
thiên, 2.12 trường hợp khai thác hầm lò. Bồn dịch chuyển bao gồm 3 vùng chính:
vùng sập đổ, vùng nứt nẻ và vùng biến dạng uốn võng.
Hình 2.11: Sơ đồ mô hình dịch chuyển trường hợp khai thác lộ thiên vỉa dốc dày
1. Vỉa than; 2. Khoảng trống khai thác; 3. Vùng sập đổ; 4. Vùng lún, sụt lở
5. Vùng lún bậc thang và nứt nẻ; 6. Vùng biến dạng uốn võng
Hình 2.12: Sơ đồ mô hình dịch chuyển trong trường hợp khai thác hầm lò vỉa dày
Trong đó: H là độ sau khai thác, P=γH là tải trọng khối đá, ψ góc dịch chuyển
hoàn toàn, β, γ là góc dịch chuyển biên theo hướng dốc lên và dốc xuống