[發明專利]一種凍土邊界控制系統以及控制凍土邊界的方法

有效

• 申請號: 201210585199.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103132535A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 孟超;賈璟;王懷華;鄭小平;馬建華;劉偉東;張勇;陸路;岳豐田;石榮劍;王存舉;王星童;齊吉龍;李連華;林艷杰;董瑩;逯心杰
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;神華寧夏煤業集團有限責任公司;中國礦業大學
• 主分類號: E02D19/14
• 分類號: E02D19/14
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林

1.一種凍土邊界控制系統，其特征在于，所述凍土邊界控制系統包括：低溫鹽水循環子系統、熱鹽水循環子系統和溫度監測子系統，

所述低溫鹽水循環子系統包括依次連接的冷卻水裝置、氨循環裝置和低溫鹽水裝置，其中，所述氨循環裝置包括依次連接形成回路的蒸發器、氨壓縮機、冷凝器和節流閥，所述氨循環裝置通過冷凝器與冷卻水裝置換熱，所述氨循環裝置通過蒸發器與低溫鹽水裝置換熱，所述低溫鹽水裝置包括凍結器，所述凍結器用于設置在井壁外圍的土體中并在井壁外圍形成凍結壁，

所述熱鹽水循環子系統包括熱鹽水循環器，所述熱鹽水循環器用于設置在凍結器與井壁之間的土體內。

2.如權利要求1所述的凍土邊界控制系統，其特征在于，所述熱鹽水循環子系統還包括熱鹽水箱、連接所述熱鹽水循環器與熱鹽水箱以形成回路的熱鹽水去路和熱鹽水回路，所述熱鹽水去路上設有熱鹽水循環泵，所述熱鹽水箱上設有提供熱量的加熱器。

3.如權利要求2所述的凍土邊界控制系統，其特征在于，所述熱鹽水循環器包括熱鹽水套管、熱鹽水回液管和熱鹽水供液管，所述熱鹽水回液管的一端連接至套管開口處，所述熱鹽水回液管的另一端連接至熱鹽水回路；所述熱鹽水供液管的一端伸入所述熱鹽水套管內，所述熱鹽水供液管的另一端連接至熱鹽水去路。

4.如權利要求1所述的凍土邊界控制系統，其特征在于，所述低溫鹽水裝置包括依次連接形成回路的低溫鹽水箱、低溫鹽水泵、低溫鹽水去路、凍結器和低溫鹽水回路；所述凍結器與所述熱鹽水循環器結構相同；所述蒸發器設置在所述低溫鹽水箱內。

5.如權利要求1所述的凍土邊界控制系統，其特征在于，所述冷卻水裝置包括冷卻水池、冷卻水泵和冷卻水塔，所述冷卻水泵與所述冷卻水池底部連接，所述冷卻塔設置在冷卻水池上方；所述冷凝器分別連接冷卻水泵和冷卻水塔，利用冷卻水冷卻來自壓縮機的過熱氨蒸氣。

6.如權利要求1所述的凍土邊界控制系統，其特征在于，在所述井壁外側且與所述井壁同心的圓周上鉆有預定數量的凍結孔，所述凍結器用于設置在所述凍結孔中；在位于井壁與凍結壁之間且與所述井壁同心的圓周上鉆有預定數量的熱鹽水循環孔，所述熱鹽水循環器用于設置在所述熱鹽水循環孔中。

7.如權利要求6述的凍土邊界控制系統，其特征在于，所述溫度監測子系統包括用于設置在所述凍結器的供液管和回液管上的凍結器測溫點，用于設置在相鄰凍結孔的中心連線的垂直平分線上向外的一側的凍結壁外邊緣測溫點，用于設置在相鄰凍結孔的中心連線的垂直平分線上向內的一側的凍結壁內邊緣測溫點，用于設置在凍結壁內部且位于兩相鄰凍結孔連線的中點上的凍結壁內測溫點，用于設置在凍結孔與井壁中心的連線上的凍土邊界監測點。

8.一種采用如權利要求1-7中的任意一項所述的凍土邊界控制系統控制凍土邊界的方法，其特征在于，當凍結壁的內側的凍土邊界與井壁的距離不大于0.5m時，開啟所述熱鹽水循環子系統；當凍結壁的內側的凍土邊界與井壁的距離不小于0.8m時，關閉所述熱鹽水循環子系統。

9.如權利要求8所述控制凍土邊界的方法，其特征在于，所述凍土邊界監測點至少包括一個距離井壁0.5m的測溫點和一個距離井壁0.8m的測溫點。