Hiện tại các mỏ lộ thiên tại bể than Quảng Ninh khai thác ngày càng xuống sâu, dẫn đến hệ số bóc đất đá lớn, các bãi thải thuộc một số mỏ có chiều cao và diện tích ngày càng lớn. Một số bãi thải có có vị trí gần khu dân cư, thành phố. Thực tế cho thấy rằng các bãi thải của mỏ là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng thậm chí còn gây ra tai biến thiên nhiên nặng nề. Một số những tai biến điển hình phải kể đến đó là: Trượt lở bãi thải quặng khai trường 12 thuộc Công ty Apatit Lào Cai ngày vào năm 2004. Bãi thải quặng Apatít cao 50 m sạt lở sâu vào mặt cắt ngang 20m, cuốn theo người và vùi lấp thiết bị; ngày 15/4/2012 trượt lở tại bãi thải mỏ than Phấn Mễ thuộc Công ty cổ phần gang thép Thái Nguyên đã vùi lấp nhà cửa của 10 hộ dân sinh sống dưới chân núi, gây thiệt hại về người và của. Gần đây nhất, trong trận mưa lũ lịch sử tại Quảng Ninh năm 2015, Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam đã chịu thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng v.v... Do vậy, việc thực hiện quan trắc dịch chuyển biến dạng cần phải các bãi thải này nhằm đưa ra các cảnh báo, dự báo sớm sự dịch động của các bãi thải để có các giải giả pháp ổn định, ngăn ngừa các hiện tượng sạt lở và các tai biến môi trường là rất cần thiết.

Hiện nay, phương pháp nghiên cứu dịch chuyển biến dạng bãi thải từ các số liệu quan trắc thực địa vẫn là phương pháp cho độ tin cậy cao nhất và được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Trong đó, các đại lượng dịch chuyển và biến dạng mặt bằng thường được đo đạc tính toán từ số liệu đo bằng máy toàn đạc điện tử, dịch chuyển đứng (độ cao) chủ yếu được tính toán từ kết quả đo thủy chuẩn hình học. Việc quan trắc thực địa như vậy đòi hỏi phải xây dựng mạng lưới khống chế cơ sở ổn định để làm cơ sở quan trắc. Tuy nhiên, đặc thù địa hình tại các khu mỏ rất phức tạp và khó khăn trong đo vẽ. Công tác lập lưới khống chế tốn nhiều thời gian công sức. Các mốc cơ sở đặt gần khu vực bãi thải sẽ bị mất hoặc dịch chuyển, nếu để xa bãi thải thì tại mỗi chu kỳ đo sẽ tốn nhiều thời gian công sức trong vấn đề đo nối.

Sự nghiên cứu ứng dụng các công nghệ và thiết bị hiện đại vào công tác trắc địa tại các mỏ nói chung và nghiên cứu dịch chuyển biến dạng nói riêng luôn được các công ty thuộc Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam chú trọng. Sự kết hợp của các hệ thống vệ tinh GPS của Mỹ, GLONASS (Global Navigation Satellite System) của Nga, GALILEO của Cộng đồng Châu Âu hay hệ thống vệ tinh COMPASS của Trung Quốc đã hình thành nên hệ thống vệ tinh nâng cao được độ chính xác của các máy thu mặt đất và rút ngắn được thời gian đo đạc ngoài thực địa.

Phương pháp đo sử dụng công nghệ trạm tham chiếu ảo hoạt động liên tục (CORS) cho phép đo đạc từ khoảng cách lớn, có thể đo GNSS/CORS/RTK kết nối với mạng CORS xa hàng cây số cho kết quả đo có độ chính xác cao. Do vậy, nếu ứng công nghệ CORS vào trong công tác quan trắc dịch động sẽ cho chúng ta có thêm lựa chọn phương pháp để quan trắc các bãi thải mà không cần thiết phải xây dựng mạng lưới khống chế các cấp như hiện tại, thời gian đo đạc nhanh chóng, đảm bảo độ chính xác cũng như tiết kiệm được thời gian và chi phí thực hiện.

Với những ưu điểm nêu trên của hệ thống trạm CORS và thực tiễn ở Việt Nam thì việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ CORS trong quan trắc dịch chuyển biến dạng các bãi thải mỏ là thực sự cần thiết, với mục tiêu đánh giá khả năng ứng dụng CORS trong quan trắc dịch động các bãi thải nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, nhanh chóng, kịp thời đưa ra các cảnh báo nguy cơ mất an toàn có thể xảy ra.

Xuất phát từ thực tế trên, KS. Nguyễn Mạnh Cường, Viện KHCN Mỏ Vinacomin và các đồng nghiệp đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ trạm tham chiếu ảo hoạt động liên tục (CORS) trong quan trắc dịch động bãi thải”.

Qua quá trình nghiên cứu lý thuyết chuyên sâu, đo đạc thực nghiệm và điều kiện thực tế tại các bãi thải của mỏ, nhóm nghiên cứu đề tài đã đi đến một số kết luận sau:

Trên thế giới đã có nhiều công bố khoa học liên quan đến ứng dụng trạm CORS trong nghiên cứu dịch chuyển kiến tạo mảng, nghiên cứu độ ổn định đập thủy điện nghiên cứu tai biến địa chất, dịch chuyển biến dạng bề mặt. v.v... Tại một số Quốc gia như: Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Indonesia, Australia… hệ thống trạm CORS đã được xây dựng và được sử dụng trong các lĩnh vực như: theo dõi sự chuyển động kiến tạo của vỏ Trái Đất và cục bộ tại Nhật Bản, nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng toàn bộ hệ thống gồm 33 đập tại vùng nước Metropolitan tại miền Nam của California (bao gồm đập bê tông, đập đất, hồ chứa, nhà máy điện, cấu trúc điều khiển và lưu vực lọc nước)…

Tại Việt Nam, đã có một số nghiên cứu ứng dụng CORS trong công tác trắc địa địa hình, địa chính, công trình, quan trắc dịch chuyển công trình, trong lĩnh vực khai thác mỏ. Một số nghiên cứu đã khẳng định rằng hệ thống trạm CORS cho phép hỗ trợ nhiều mục đích, phạm vi hoạt động rộng với độ chính xác cao, đồng thời cũng dễ dàng tương thích và chuyển đổi sang các hệ tọa độ quốc gia, hệ quy chiếu địa phương cho phép chuẩn hóa cơ sở dữ liệu, nâng cao chất lượng và hiệu suất của số liệu ngoại.

Hiện nay công tác quan trắc dịch động tại các mỏ than tại Việt Nam chủ yếu sử dụng công nghệ đo bằng máy toàn đạc điện tử kết hợp với máy thủy bình, với ưu điểm đồng thời xác định các đại lượng góc, cạnh và độ cao. Sự kết hợp máy toàn đạc điện tử với máy thủy bình đã trở thành phương pháp quan trắc dịch động phổ biến nhất tại các mỏ. Nhược điểm khi sử dụng phương pháp đo máy toàn đạc điện tử kết hợp với máy thủy bình là khối lượng thực hiện công tác ngoài hiện trường tương đối lớn, công tác lập lưới đường chuyển phục vụ quan trắc tốn khá nhiều thời gian công sức cũng như tiền bạc.

Kết quả quan trắc dịch động sử dụng phương pháp đo truyền thống và phương pháp đo CORS đều phản ánh được những giá trị dịch chuyển biến dạng thực tế tại khu vực bãi thải Đông Nam mỏ Suối Lại Công ty than Hòn Gai-TKV, Viện KHCN Mỏ-Vinacomin 99 Phòng NC Địa Cơ Mỏ Báo cáo tổng kết đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ CORS trong quan trắc dịch động bãi thải” kết quả như sau:

+ Vận tốc dịch chuyển đo đạc bằng phương pháp đo truyền thống (sử dụng máy toàn đạc điện tử và máy thủy chuẩn) là V = 0,6-:- 9,4 mm/ngđ (Điểm lớn nhất QT9.11), đo bằng CORS là V = 0,5-:- 10,1 mm/ngđ (Điểm lớn nhất QT9.11);

+ Độ lún đo đạc bằng phương pháp đo truyền thống (sử dụng máy toàn đạc điện tử và máy thủy chuẩn) là η = 6-:-490 mm (Điểm lớn nhất QT9.11), đo bằng CORS là η = 3 -:- 545 mm ( Điểm lớn nhất QT9.11);

+ Véc tơ dịch chuyển đo đạc bằng phương pháp đo truyền thống (sử dụng máy toàn đạc điện tử và máy thủy chuẩn) là b = 15,8-:-599,28mm (Điểm lớn nhất QT9.11), đo bằng CORS là b = 29,5 -:-644,3mm (Điểm lớn nhất QT9.11).

Từ kết quả quan trắc thực tế tại bãi thải mỏ Suối Lại Công ty than Hòn Gai-TKV bằng phương pháp đo sử dụng máy toàn đạc điện tử và phương pháp đo ứng dụng công nghệ trạm CORS của đề tài, chúng tôi nhận thấy công nghệ trạm CORS đáp ứng được yêu cầu về công tác quan trắc dịch động bãi thải. Có thể ứng dụng công nghệ trạm tham chiếu ảo hoạt động liên tục CORS trong công tác quan trắc dịch động các bãi thải tại Việt Nam.

Quan trắc dịch động bãi thải bằng công nghệ trạm CORS cho phép giảm đáng kể về chi phí, thời gian và công sức lao động ngoài thực địa.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 16437/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.K.L (NASATI)