[發明專利]一種能實現分期凍結的凍結器及分期凍結方法

有效

• 申請號: 202010134041.5
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111365001B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 趙玉明;周華群;李功洲;李方政;王恒;王婧娟;楊明紅;張基偉
• 申請（專利權）人: 北京中煤礦山工程有限公司
• 主分類號: E21D1/14
• 分類號: E21D1/14
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 王道川

本發明公開一種能實現分期凍結的凍結器及分期凍結方法，包括配液圈、集液圈、三通、凍結管、上段凍結供液及下段凍結回液管和下段凍結供液管，所述上段凍結供液及下段凍結回液管和所述下段凍結供液管的底端沿所述凍結管的軸線伸入到所述凍結管內部，所述上段凍結供液及下段凍結回液管和所述下段凍結供液管的上端伸出所述凍結管頂端；所述下段凍結供液管的底端與所述凍結管底部的距離小于所述上段凍結供液及下段凍結回液管與所述凍結管底部的距離。通過分期凍結，可減少凍結需冷量，減少凍結站內設備，降低設備安裝工程量，降低凍結站占地面積，減少凍結站土建費用，降低凍結總費用，通過分期凍結可以合理使用冷量，加快了井筒上部的凍結，實現了井筒的早日開挖。

技術領域

本發明涉及煤礦井巷凍結法鑿井時凍結器技術領域。具體地說是一種能實現分期凍結的凍結器及分期凍結方法。

背景技術

凍結法鑿井是采用人工制冷技術暫時加固不穩定地層和隔絕地下水的施工方法。凍結法適用于松散不穩定的沖積層、裂隙含水巖層、松軟泥巖、含水量和水壓特別大的巖層。既可作為地質條件復雜的礦井工程正規施工方法，也可作為工程搶險和事故處理的手段，被廣泛用于煤礦井巷工程中的立井、斜井、馬頭門等施工，并已用于施工地鐵、橋涵、大體積地下硐室及深基坑工程。

凍結法施工中，凍結站制出的低溫鹽水經去路鹽水干管、配液圈到供液管底部，沿凍結管和供液管之間的形空間回流到集液圈、經回路鹽水干管至凍結站鹽水箱內，形成鹽水循環，通過凍結器帶走地層熱量實現地層的冷凍。凍結器是安裝在凍結孔內，是由帶有底錐的封閉的20號低碳鋼無縫鋼管和底部開口的供液管組成，用作循環冷媒劑與地層進行熱交換的裝置，是凍結施工中關鍵裝置。

凍結器是實現凍結熱交換的關鍵部件。

分期凍結是將一個井筒所需要凍結深度，分為兩段或兩段以上進行順序凍結，當上段凍結一定時間并轉入井筒掘砌后再開始下段凍結。在凍結基巖段占凍結總深度的比例較大，當沖積層較厚中部有較好的粘土隔水層，可作為分期凍結的止水底墊時，可采用分期凍結。

分期凍結可實現凍掘的密切配合，實現開挖少挖或不挖凍土，提高掘進速度，降低需冷量，降低工程成本。

目前常見的分期凍結，主要是通過長短孔(長短腿)凍結或是正反循環的形式實現。長短腿凍結通過對上部需要凍結的部位加密凍結孔，以實現井筒盡早開挖；然而在井筒深部凍結時，部分凍結孔深度變短，相當于減少了凍結孔數量，這種實現方式一旦布孔完成就很難進行調整，如果下部出現“開天窗”的情況沒有補救措施。

采用正反循環時，特別是淺井凍結時，上下地層溫差不大，采用正反循環方式會使凍結壁上厚下薄，對提前開挖和下部掘進均不利。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種通過能實現分期凍結的凍結器實現地層的分期凍結，通過分期凍結既能保證井筒提前開挖又能實現井筒深部不挖或少挖凍土。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：