[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

说明书

本发明公开一种采煤塌陷地的支撑装置及地热利用系统和利用方法，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，由于外部框架具有一定的框架式结构，使其能够带浮动平台稳定保持在地层中，且通过外部框架能够较为容易的将浮动平台扶正，外部框架呈轴心竖直延伸的环形结构，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，由于内部框架具有一定的框架式结构，使其能够带取热平台稳定保持在地层中，且通过内部框架能够较为容易的将取热平台扶正，内部框架沿竖直方向滑动插接在外部框架中，并伸出浮动平台，使得内部框架和外部框架形成框架式的套接结构，进一步增强两者的刚度，保证整个装置在地层内的稳定性。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，特别是涉及一种采煤塌陷地的支撑装置及地热利用系统和利用方法。

背景技术

众所周知，煤矿开采会引起地面塌陷，而地面塌陷的范围和幅度受煤矿开采形成采空区影响，以一些采矿地区为例，主要可采煤层总厚度约6-15米，根据土地复垦方案对地面塌陷下沉量的预测，所有煤层开采后，地面完全沉陷后沉陷幅度可达5-10m，沉陷后地表产生大量积水，由于地面下沉稳沉周期较长，稳沉期地面持续下陷，积水区无法进行基础建设和农田种植，且积水为热的不良导体，进而不能方便的利用地热清洁能源，产生了大量的土地浪费。

专利文件CN113432322A公开了采煤塌陷区地表水、采空区、地热综合利用方法及试验设备，其先确定地热水汇集区,根据地热水汇集区的位置确定巷道布置和地表水渠的布置；地热水汇集区包括断层和地热储层的交界区域,在断层区域和地热储层区域容易积聚大量热水,方便热交换，进而在大巷内布置热能交换设备,地热水经地热水抽管道被抽采至热能交换站的热能交换设备,将热能提取后输送至地面继续利用。其中在矿井服务到期,矿井封井之前,在大巷内的钻井硐室内打设地热井,分别向地热水汇集区布置地热水抽采管道。以解决地热利用的水源问题，但是其必须得等到地面完全塌陷后才能对地热进行开发，容易受地层结构变化的影响，而且其管路设置复杂，铺设过程困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种采煤塌陷地的支撑装置及地热利用系统和利用方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过外部框架和内部框架分别方便扶正浮动平台和取热平台，进而在随地面塌陷时，取热平台随地层下移至恒温层，浮动平台依靠积水上浮至地表层，保证对地热的有效利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种应用于采煤塌陷地的支撑装置，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

还提供一种地热利用系统，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。