O crédito vai para Gilles por esta resposta; Gilles observou na pergunta que o parâmetro '-n' ignora o mtab e desmonta qualquer coisa listada em / proc / mounts.
Na página de manual:
-n Unmount without writing in /etc/mtab.
Então, para responder à minha pergunta sobre como desvendar uma montagem --rbind, este é o comando completo que funcionou para mim:
grep /mnt/chroot/sys /proc/mounts | cut -f2 -d" " | sort -r | xargs umount -n
Merci, Gilles!