[发明专利]厚砂层缓坡斜井明挖法与暗挖法的临界开挖长度确定方法

权利要求书

1.一种厚砂层缓坡斜井明挖法与暗挖法的临界开挖长度确定方法，该方法是根据斜井倾角、地面坡度、明槽边坡坡度、井筒掘进高度、顶板安全厚度和耕作层厚度计算出明槽开挖长度值，同时以斜井开挖放坡角度和开挖斜长为变量参数，计算得出了明挖法和暗挖法的造价函数，其特征在于所述引入上述不同设计参数指标，通过不同设计参数指标分析及造价函数对比分析，最后确定斜井明挖与暗挖的临界开挖长度：

一、明槽开挖长度工程力学确定步骤

(1)、明槽开挖尺寸确定

①、确定明槽斜深H(m)：

式中：α—斜井倾角；α'—地面坡度；α₁—明槽边坡坡度；H_掘—井筒掘进高度；h₁—顶板安全厚度；h₂—耕作层厚度；

②、槽底宽度B₁(m)：

B₁＝B+0.6

式中：B—明槽井筒掘进宽度

③、明槽上口宽度B₂(m)：

B₂＝B₁+2Hsinα₁

④、明槽上口长度L(m)：

L=H sin(α1+α)sin(α+α′)]]>

⑤、明槽底部长度l(m)：

l=H sin(α1-α′)sin(α+α′)]]>

⑥、总挖方量V_挖：

⑦、井筒体积V_井筒(m³):

S—明槽段井筒掘进断面面积(m²)；

⑧、回填土方量V_填(m³)：

V_填＝V_挖-V_井筒

(2)、明槽长度确定(m)

在临界坡角α₀下，明槽底长由以下公式确定：

明槽斜高：

明槽底长：l=H sin(α1-α′)sin(α1+α0)---(m)]]>

二、明槽开挖长度的造价确定方法：

(1)明挖法开挖长度目标函数的建立

通过查阅《煤炭建设井巷工程费用消耗量定额》(2007年基价)可知，斜井井口明槽开挖各种土的基价和支护部分价格已知，可根据以上公式计算出的挖填土方量，计算明挖法明槽部分总造价，计算时需考虑斜井井口明槽开挖砂砾土、回填土费用；钢筋绑扎；地面片石砂浆费用；

(2)暗挖法开挖长度目标函数的确定

由于暗挖法施工时，不需要进行大规模的土方挖填，故在计算其工程造价时，只需考虑斜井井筒的掘进和支护的耗费；

(3)对比确定明槽段长度(m)

所述明槽开挖的造价与侧坡坡度α₁和明槽底长l有关，而暗挖法施工时也与槽底长度l有关，以开挖长度为自变量，工程造价为因变量，根据建立的造价函数做出明暗挖造价对比曲线图，在图中明挖造价与明槽造价长度相等时对应的l值即为采用明挖法施工的明槽段长度临界值。