[发明专利]一种采煤塌陷地的支撑装置及地热利用系统和利用方法

权利要求书

1.一种应用于采煤塌陷地的支撑装置，其特征在于，包括依靠自身浮力升至地表层的浮动平台、随地面塌陷下移至恒温层的取热平台，所述浮动平台的底部连接有用于将其扶正在地层中的外部框架，所述外部框架呈轴心竖直延伸的环形结构，所述取热平台的顶部连接有用于将其扶正在地层中的内部框架，所述内部框架沿竖直方向滑动插接在所述外部框架中，并伸出所述浮动平台，所述内部框架和所述浮动平台上均设有若干可延长的绳索，并通过所述绳索分别吊挂所述外部框架和所述取热平台。

2.根据权利要求1所述的应用于采煤塌陷地的支撑装置，其特征在于，所述外部框架包括底部支撑环及若干外部连接杆，所述外部连接杆沿周向等间隔设置在所述底部支撑环和所述浮动平台之间。

3.根据权利要求2所述的应用于采煤塌陷地的支撑装置，其特征在于，所述浮动平台包括环状的支撑空腔，所述支撑空腔内填充有用于增加其浮力的泡沫软塑，所述内部框架穿过所述支撑空腔的内侧开口，所述外部连接杆环绕连接在所述内侧开口周围。

4.根据权利要求3所述的应用于采煤塌陷地的支撑装置，其特征在于，所述内部框架包括若干内部连接杆及位于所述浮动平台上方的顶部支撑环，所述内部连接杆沿周向等间隔设置在所述顶部支撑环和所述取热平台之间，所述内部连接杆穿过所述底部支撑环并伸出所述内侧开口。

5.根据权利要求4所述的应用于采煤塌陷地的支撑装置，其特征在于，用于吊挂所述内部框架的所述绳索连接在所述顶部支撑环和所述底部支撑环之间，并沿所述顶部支撑环和所述底部支撑环周向等间隔设置。

6.一种应用如权利要求4或5所述应用于采煤塌陷地的支撑装置的地热利用系统，其特征在于，包括所述支撑装置、设置在所述内部框架上的循环泵组、分别设置在所述取热平台和所述浮动平台上的管网结构和换热管路，所述管网结构与所述换热管路之间连通有可延长的连接管路，所述管网结构、所述换热管路、所述连接管路与所述循环泵组循环连通。

7.根据权利要求6所述的地热利用系统，其特征在于，所述管网结构包括环形的支撑管、若干交织连接在所述支撑管内侧的管网管道，所述管网管道由若干导流管依次连通组成，相邻两所述导流管之间连通有可变形的关节管道。

8.根据权利要求7所述的地热利用系统，其特征在于，所述外部连接杆和所述底部支撑环均为中空管状结构，并与所述换热管路相连通，所述内部连接杆和所述顶部支撑环均为中空管状结构，并与所述管网结构相连通，各所述绳索均绑缚有与其同步延长的所述连接管路，所述换热管路和所述管网结构之间、所述顶部支撑环和所述底部支撑环之间均对应连通有所述连接管路。

9.根据权利要求8所述的地热利用系统，其特征在于，所述循环泵组为热泵机组并设置在所述顶部支撑环上。

10.一种应用如权利要求6至9任一项所述的地热利用系统的地热利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

塌陷区开挖：在地面塌陷区尚未塌陷前，开挖土方，并安装所述支撑装置，将取热平台安装在开挖区底部，扶正内部框架和外部框架，将浮动平台保持在开挖区顶部，并进行掩埋；

塌陷区自塌陷：地面沉陷后，取热平台和内部框架下沉至恒温层，地表产生积水，浮动平台在积水的浮力作用下，且通过调整绳索的伸缩量，使得浮动平台浮于地表层；

换热：导通热泵机组、所述换热管路、所述管网结构、所述顶部支撑环、所述底部支撑环及所述连接管路，通过循环换热介质将恒温层的热量输送至地表层。