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Artificial ground freezing of underground mines in cold regions using thermosyphons with air insulation

International Journal of Mining Science and Technology 2024年第5期34卷 643-654页

作者： ahmad f.zueter Mohammad Zolfagharroshan Navid Bahrani Agus P.Sasmito Department of Civil and Resource Engineering Dalhousie UniversityHalifax B3H4R2Canada Department of Mining Engineering McGill UniversityMontreal H3A0E8Canada

Current practice of underground artificial ground freezing(AGf)typically involves huge refrigeration systems of large economic and environmental *** this study,a novel AGf technique is proposed deploying available cold wind in cold *** is achieved by a static heat transfer device called thermosyphon equipped with an air insulation layer.A refrigeration unit can be optionally integrated to meet additional cooling *** introduction of air insulation isolates the thermosyphon from ground zones where freezing is not needed,resulting in:(1)steering the cooling resources(cold wind or refrigeration)towards zones of interest;and(2)minimizing refrigeration *** design is demonstrated using well-validated mathematical models from our previous work based on two-phase enthalpy method of the ground coupled with a thermal resistance network for the *** Canadian mines are considered:the Cigar Lake Mine and the Giant *** results show that our proposed design can speed the freezing time by 30%at the Giant Mine and by two months at the Cigar Lake ***,a cooling load of 2.4 GWh can be saved at the Cigar Lake ***,this study provides mining practitioners with sustainable solutions of underground AGf.

关键词： Artificial ground freezing Underground mining Sustainable mining Thermosyphon Air insulation Cold regions

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