厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法。該方法是根據斜井傾角、地面坡度、明槽邊坡坡度、井筒掘進高度、頂板安全厚度和耕作層厚度計算出明槽開挖長度值；該方法以斜井開挖放坡角度和開挖斜長為變量參數，分別計算得出了明挖法和暗挖法的造價函數。通過不同設計參數指標分析及造價函數對比分析，最后確定斜井明挖與暗挖的臨界開挖長度。該方法從工程力學及工程造價等角度確定明挖法與暗挖法的臨界開挖長度，能夠滿足工程安全要求，同時有效控制工程造價，提高工程效益。該發(fā)明能夠為具有厚砂層地質特點的緩坡斜井明挖法與暗挖法臨界開挖長度提供科學的理論依據。
【專利說明】厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦斜井井筒建設。具體涉及厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界 開挖長度確定方法。

【背景技術】
[0002] 采用普通法進行井筒施工時，斜井井口開挖方式分為明槽和暗硐，除在山區(qū)利用 穩(wěn)定的山坡地形直接進行暗硐挖掘外，一般均需采用明槽開挖，以克服井口覆蓋層薄、土質 松軟、頂板不易維護的困難。目前明槽開挖長度和明槽放坡角度的確定主要根據工程經驗 和工程類比法獲得，缺乏一定的理論依據。針對這一現(xiàn)狀，本發(fā)明通過不同設計參數指標 分析及造價函數對比分析，能夠更科學合理的確定緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長 度，為該參數的取值提供了一定的科學依據。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種以斜井開挖放坡角度和開挖斜長為變量參數，分別計算 得出明挖法和暗挖法的造價函數和直接費用，確定富水厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的 臨界開挖長度確定方法。
[0004] 針對現(xiàn)有理論不能科學合理地計算斜井建設時明挖法與暗挖法的臨界開挖長度， 本發(fā)明的技術方案是這樣解決的：
[0005] -、明槽開挖長度理論確定方法
[0006] (1)、明槽開挖尺寸確定
[0007] ①、明槽斜深Η :
[0008]

【權利要求】
1. 一種厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法，該方法是根據斜井 傾角、地面坡度、明槽邊坡坡度、井筒掘進高度、頂板安全厚度和耕作層厚度計算出明槽開 挖長度值，同時以斜井開挖放坡角度和開挖斜長為變量參數，計算得出了明挖法和暗挖法 的造價函數，其特征在于所述引入上述不同設計參數指標，通過不同設計參數指標分析及 造價函數對比分析，最后確定斜井明挖與暗挖的臨界開挖長度： 一、明槽開挖長度工程力學確定步驟 (1) 、明槽開挖尺寸確定 ① 、確定明槽斜深H(m):
式中：a-斜井傾角；a'一地面坡度；ai-明槽邊坡坡度；HS-井筒掘進1?度；Ii1一頂板安全厚度；h2-耕作層厚度； ② 、槽底寬度B1(Hi): B1 =B+0. 6 式中：B-明槽井筒掘進寬度 ③ 、明槽上口寬度B2(Hl): B2 =E^+SHsinai ④ 、明槽上口長度L(m):
⑤ 、明槽底部長度l(m):
⑥ 、總挖方量Vjg :
⑦ 、井筒體積(m3):
S-明槽段井筒掘進斷面面積（m2); ⑧ 、回填土方量Vw(m3): V填=井筒 (2)、明槽長度確定（m) 在臨界坡角下，明槽底長由以下公式確定： 明槽斜高：
明槽底長：
二、明槽開挖長度的造價確定方法： (1) 明挖法開挖長度目標函數的建立 通過查閱《煤炭建設井巷工程費用消耗量定額》（2007年基價）可知，斜井井口明槽開 挖各種土的基價和支護部分價格已知，可根據以上公式計算出的挖填土方量，計算明挖法 明槽部分總造價，計算時需考慮斜井井口明槽開挖砂礫土、回填土費用；鋼筋綁扎；地面片 石砂漿費用； (2) 暗挖法開挖長度目標函數的確定 由于暗挖法施工時，不需要進行大規(guī)模的土方挖填，故在計算其工程造價時，只需考慮 斜井井筒的掘進和支護的耗費； (3) 對比確定明槽段長度（m) 所述明槽開挖的造價與側坡坡度ai和明槽底長1有關，而暗挖法施工時也與槽底長 度1有關，以開挖長度為自變量，工程造價為因變量，根據建立的造價函數做出明暗挖造價 對比曲線圖，在圖中明挖造價與明槽造價長度相等時對應的1值即為采用明挖法施工的明 槽段長度臨界值。
2. 根據權利要求1所述的厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法， 其特征是引入臨界坡角概念，計算確定出在臨界坡角條件下明槽開挖長度。
3. 根據權利要求1所述的厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法， 其特征是引入工程造價概念，分別確定明挖法及暗挖法的造價函數。
4. 根據權利要求1所述的厚砂層緩坡斜井明挖法與暗挖法的臨界開挖長度確定方法， 其特征是分別得出明挖法及暗挖法的造價與側坡坡度和明槽底長函數關系。通過對比分析 得出采用明挖法施工的明槽段長度臨界值。
【文檔編號】G06F19/00GK104268365SQ201410360008
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】宮守才, 張百祥, 谷拴成, 申斌學, 任建喜, 王志杰, 郅彬, 陳彤, 梁鈺, 成蛟, 蘇培莉, 古江林 申請人:中煤西安設計工程有限責任公司, 西安科技大學