[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

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿斜井井筒建设。具体涉及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。

背景技术

采用普通法进行井筒施工时，斜井井口开挖方式分为明槽和暗硐，除在山区利用稳定的山坡地形直接进行暗硐挖掘外，一般均需采用明槽开挖，以克服井口覆盖层薄、土质松软、顶板不易维护的困难。目前明槽开挖长度和明槽放坡角度的确定主要根据工程经验和工程类比法获得，缺乏一定的理论依据。针对这一现状，本发明通过不同设计参数指标分析及造价函数对比分析，能够更科学合理的确定缓坡斜井明挖法与暗挖法的临界开挖长度，为该参数的取值提供了一定的科学依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种以斜井开挖放坡角度和开挖斜长为变量参数，分别计算得出明挖法和暗挖法的造价函数和直接费用，确定富水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。

针对现有理论不能科学合理地计算斜井建设时明挖法与暗挖法的临界开挖长度，本发明的技术方案是这样解决的：

一、明槽开挖长度理论确定方法

(1)、明槽开挖尺寸确定

①、明槽斜深H：

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：B₁＝B+0.6

式中：B—明槽井筒掘进宽度

③、明槽上口宽度B₂：

B₂＝B₁+2Hsinα₁

④、明槽上口长度L：

L=Hsin(α1+α)sin(α+α′)]]>

⑤、明槽底部长度l：

l=Hsin(α1-α′)sin(α+α′)]]>

⑥、总挖方量V_挖：

⑦、井筒体积V_井筒：

S—明槽段井筒掘进断面面积。

⑧、回填土方量V_填：

V_填＝V_挖-V_井筒

(2)、明槽长度确定

在临界坡角α₀下，明槽底长由以下公式确定：

明槽斜高：