[发明专利]岩石定向致裂系统

说明书

本发明公开了岩石定向致裂系统。该岩石定向致裂系统包括：岩石试样，所述岩石试样具有纵向致裂孔，所述致裂孔内壁具有导向槽；加压装置，所述加压装置内设置有岩石试样容纳空间，用于对所述岩石试样进行加压处理；以及监测装置，所述监测装置与所述加压装置相连，所述监测装置包括压力监测件和声发射监测件。该岩石定向致裂系统既可以用于开展岩石常规水压致裂室内试验，又可以开展产生特定方向水力裂缝的定向水压致裂室内试验，并且可以针对试验过程中的轴压、围压、应变、声发射、注水压力、致裂时间等进行实时监测。

技术领域

本发明涉及采矿岩石力学领域，具体地，涉及岩石定向致裂系统。

背景技术

定向水压致裂技术在硬岩金属矿自然崩落法开采矿岩预处理中将会发挥重要作用，决定着矿岩可崩性、矿石破碎块度及生产效率等。但定向水压致裂的现场工业试验环境复杂而且通常无法完全了解试验前后岩体内部状况，使得对于工业试验的效果评价及机理分析存在随机性、不确定性。数值模拟试验可以直观地反映试验效果，但数值模拟中定义的岩石(体)材料无法完全反映真实岩石(体)特性(尤其是岩石断裂特性)，使得数值模拟结果的可靠性、真实性得不到保障。

由此，定向水压致裂试验系统有待研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种岩石定向致裂系统，该岩石定向致裂系统既可以用于开展岩石常规水压致裂室内试验，又可以开展产生特定方向水力裂缝的定向水压致裂室内试验，并且可以针对试验过程中的轴压、围压、应变、注水压力、致裂时间等进行实时监测，同时利用声发射监测件监测水压致裂过程中的微震信号的变化，进而可以从微、细观的角度分析岩石定向水压致裂的过程及机理。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种岩石定向致裂系统。根据本发明的实施例，该系统包括：岩石试样，所述岩石试样具有纵向致裂孔，所述致裂孔内壁具有导向槽；加压装置，所述加压装置内设置有岩石试样容纳空间，用于对所述岩石试样进行加压处理；以及监测装置，所述监测装置与所述加压装置相连，所述监测装置包括压力监测件和声发射监测件。

根据本发明实施例的岩石定向致裂系统，通过在致裂孔内壁形成导向槽，通过注入高压水使水浸入导向槽，使岩石试样沿导向槽的导向产生定向裂隙，使该岩石定向致裂系统可以开展产生特定方向水力裂缝的定向水压致裂室内试验，并且可以针对试验过程中的轴压、围压、应变、注水压力、致裂时间等进行实时监测，同时利用声发射监测件监测水压致裂过程中的微震信号的变化，进而可以从微、细观的角度分析岩石定向水压致裂的过程及机理。此外，该岩石定向致裂系统适用于不同强度特性的岩石开展定向水压致裂试验，不仅可以用于金属矿岩、煤岩，还可以用于非常规油气开发、地热开发中遇到的砂岩、页岩等岩石。

另外，根据本发明上述实施例的岩石定向致裂系统，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述导向槽包括径向导向槽和/或轴向导向槽，其中，所述径向导向槽沿所述致裂孔内壁呈周向设置，所述轴向导向槽沿所述致裂孔的内壁呈竖向设置，且所述轴向导向槽沿所述岩石试样的中心轴呈轴对称设置。

根据本发明的实施例，所述径向导向槽的纵截面为三角形或梯形。

根据本发明的实施例，所述径向导向槽的纵向尺寸为所述岩石试样高度的1/20～1/10，横向尺寸不大于所述岩石试样横向直径的1/10。

根据本发明的实施例，所述轴向导向槽的纵向尺寸为所述岩石试样高度的1/5～1/4，横向尺寸为所述岩石试样横向直径的1/10。

根据本发明的实施例，所述导向槽位于所述岩石试样的纵向的中部。

根据本发明的实施例，所述致裂孔的直径为所述岩石试样直径的1/8～1/4，深度为所述岩石试样高度的4/5～5/6。

根据本发明的实施例，所述致裂孔与所述岩石试样呈同轴设置。