[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

摘要

本发明公开了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；该方法以斜井开挖放坡角度和开挖斜长为变量参数，分别计算得出了明挖法和暗挖法的造价函数。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。该方法从工程力学及工程造价等角度确定明挖法与暗挖法的临界开挖长度，能够满足工程安全要求，同时有效控制工程造价，提高工程效益。该发明能够为具有厚砂层地质特点的缓坡斜井明挖法与暗挖法临界开挖长度提供科学的理论依据。

主权项

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设计参数指标，计算得出了明挖法和暗挖法的造价函数，其特征在于引入不同设计参数指标，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、确定明槽斜高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+2Hsinα1④、明槽上口长度L：L=Hsin(α1+α)sin(α+α′)]]>⑤、明槽底长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：明槽底长：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，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)对比确定明槽长度所述明槽开挖的造价与明槽边坡坡度α1和明槽底长l有关，而暗挖法施工时也与明槽底长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。