[發(fā)明專利]同軸供回液管凍結(jié)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410161969.7
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103898895A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建平;劉志強;周華群;李方政;崔建軍;許舒榮;李寧;高偉;劉曉敏;李昆;郭壘;王恒;葉玉西;陳紅蕾;石紅偉;孫右好;楊明紅;張緒忠;李林;姜國靜;趙玉明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: E02D3/115
• 分類號: E02D3/115
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人工凍結(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同軸供回液管凍結(jié)器。?

背景技術(shù)

凍結(jié)法起源于天然凍結(jié)，由于人工制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，產(chǎn)生了人工凍結(jié)。傳統(tǒng)上，較普遍的人工凍結(jié)是使用鹽溶液間接致冷法，就是將鹽(如CaCl2)溶液通過氟利昂(或氨)制冷壓縮機冷凍后，降為低溫溶液，將其作為冷媒在土體內(nèi)埋設(shè)的管道中循環(huán)，與土體進行熱交換，吸收土體熱量，增加自身顯熱，通過不斷循環(huán)制冷，使周圍土體凍結(jié)，達到加固和穩(wěn)定土體的目的。采用人工致冷加固土體(凍結(jié)法)，可以使土體中的大部分水結(jié)冰，這不僅提高了土的強度，增強了土體的穩(wěn)定性和整體性，而且可以達到其它止水方法所無法比擬的隔水性能。與其它施工技術(shù)相比，它可有效增強土體穩(wěn)定性、減少變形、隔絕地下水。?

凍結(jié)法鑿井是在不穩(wěn)定地層中建井的主要特殊方法之一。在井筒開鑿之前，用人工制冷的方法，將井筒周圍的巖土層凍結(jié)成封閉的圓筒——凍結(jié)壁，以抵抗水、土壓力，隔絕地下水和井筒的聯(lián)系，然后在凍結(jié)壁的保護下進行掘砌工作的一種特殊的鑿井方法。?

凍結(jié)法已有140多年的歷史。1862年英國南威爾士在建筑基礎(chǔ)施工中，首先使用了人工制冷法加固土壤。1883年德國工程師波茨舒(F.H.Poetsch)，在德國阿爾巴里得煤礦，用凍結(jié)法開鑿了深度為103米的井筒，獲得了凍結(jié)法鑿井技術(shù)專利。世界上采用凍結(jié)法鑿井較多的國家如德國、英國、波蘭、加拿大和前蘇聯(lián)等，最大凍結(jié)深度均超過了600m，其中英國的博爾比鉀鹽礦凍結(jié)深度達到了930m目前世界上最深的凍結(jié)井筒為我國的核桃峪副井凍結(jié)工程，凍結(jié)深度達950m。?

現(xiàn)階段煤炭仍然是我國的主要能源。隨著國民經(jīng)濟的快速增長，煤炭的需求量越來越大，尤其近幾年，在經(jīng)濟發(fā)達和較發(fā)達?地區(qū)，能源緊張問題又開始顯現(xiàn)并日趨嚴(yán)重。而另一方面，隨著煤炭資源的大力開采，由于地處或臨近我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)且沖積層較薄的煤田，絕大多數(shù)已得到充分開發(fā)，其中不少煤田的資源已枯竭，已不能滿足我國目前日益增加的能源需求，因而為了滿足國民生產(chǎn)需求，一方面十分需要開發(fā)特厚沖積層所覆蓋之下的煤田；另一方面我國煤炭開采的主戰(zhàn)場已由東部地區(qū)向西部軟巖地區(qū)轉(zhuǎn)移，在當(dāng)前形勢下凍結(jié)技術(shù)面臨一些新的問題：?

1）在東部地區(qū)特厚沖積層凍結(jié)建井過程中全深凍結(jié)技術(shù)在技術(shù)層面上仍然能滿足當(dāng)前凍結(jié)工程的需要，但是從經(jīng)濟層面考慮，存在冷量嚴(yán)重浪費的問題，與當(dāng)前國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不相適應(yīng)。?

2）在西部軟巖地區(qū)的建井過程中，由于對西部地區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的認識及經(jīng)驗相對不足，井檢孔水文地質(zhì)資料不準(zhǔn)確，提供的預(yù)測井筒涌水量與實際掘進過程中井涌水量嚴(yán)重不符，造成的淹井事故屢見不鮮，出現(xiàn)問題的井筒基本都需要采用凍結(jié)法進行下一步的施工。此類工程凍結(jié)施工中，上部已成型井壁段凍結(jié)壁交圈封水即可，凍結(jié)壁厚度較薄；下部凍結(jié)段需要抵抗水土壓力，凍結(jié)壁厚度較厚，現(xiàn)有的全深凍結(jié)技術(shù)在處理此類凍結(jié)工程中易將上部已成型井壁凍壞，產(chǎn)生二次事故。?

目前工程中常用的局部保溫凍結(jié)器如圖1，其包含塑料材質(zhì)PE制成的供液管1、凍結(jié)管3、回液管閥門5、上封板2、下封板8、底錐9和塑料材質(zhì)PE制成的回液管10，其工作結(jié)構(gòu)及原理為：凍結(jié)管3、上封板6、下封板8及底錐9通過焊接形成一個整體，內(nèi)有供液管1及回液管10，低溫鹽水通過供液管1流入，沿著凍結(jié)管3內(nèi)壁向上流，將冷量通過凍結(jié)管3傳遞給地層，鹽水通過回液管閥門5流出凍結(jié)管3。?

這種凍結(jié)器存在如下缺陷：供液管1和回液管10在凍結(jié)管內(nèi)并排放置，隨著凍結(jié)深度的增大及上部需要保溫段的增大，供液管1和回液管10的長度都需要增加，在凍結(jié)器流量不變的前提條件下，供液管1和回液管10內(nèi)的壓力將增大，超過其耐壓能力發(fā)生破壞，若減小流量、減小壓力又達不到預(yù)期凍結(jié)效果，若增加供液管1和回液管10的管徑來減小管內(nèi)壓力，則需要凍結(jié)管3的直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費用；其存在的主要問題是在深井凍結(jié)工程中使用需要的凍?結(jié)管直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費用。?

為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種同軸供回液管凍結(jié)器，以克服上述缺陷。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)有技術(shù)的凍結(jié)器在深井凍結(jié)工程中使用需要的凍結(jié)管直徑增大，造成鋼材用量增大，并且增加了凍結(jié)造孔難度，增加工程費用。?

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種同軸供回液管凍結(jié)器，包括供液管、回液管和凍結(jié)管，其特征在于：?