[发明专利]一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法

权利要求书

1.一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用裂纹扩展计监测，评判载荷下煤岩体裂纹尖端的起裂、扩展和止裂的动态全历程；

具体方法为：

①加载试验前，在煤岩体试件一面的中心处钻出直径为25～35mm的圆形贯穿孔洞，并预制一条沿着孔洞直径方向长度为8mm～12mm的裂纹，然后紧邻预制裂纹尖端、平行于裂纹扩展方向，采用固化或粘贴法将裂纹扩展计固定在试件上；

②将裂纹扩展计、0.01Ω电阻R₂、20Ω保护电阻R₁、3V的恒压电源及瞬态电压记录仪连接成测量电阻值变化的电路，裂纹扩展计通过A接线端口、B接线端口连接于线路中，并与瞬态电压记录仪并联，电阻R₂与裂纹扩展计并联后与电阻R₁形成串联电路；

③实验时，电路采用3V的恒定电压电源；裂纹扩展计采用矩形不锈钢片制成，裂纹扩展延伸方向与矩形不锈钢片长边L方向保持一致，短边l与裂纹扩展方向垂直，当试样受到载荷作用而起裂时，预制裂纹从不锈钢片短边l左侧开始扩展，随着裂纹的扩展，裂纹沿着不锈钢片长边L方向撕裂扩展，裂纹扩展计与电阻R₂并联的总电阻R_测就会增加，从而导致裂纹扩展计两端电压呈曲线变化，通过瞬态电压记录仪监测电压值，确定该时刻对应的裂纹扩展的具体长度，计算出裂纹扩展的平均速度；

设矩形不锈钢片长边为L，短边为l，裂纹扩展长度为L_S，不锈钢片断裂过程中残余长度为L-L_S，此时不锈钢片电阻有效断面面积为S＝d(L-L_S)，其中d为不锈钢片厚度；设电路中电源电压为U，电源内阻为r，电源内阻r的电压为U_r，电阻R₁的电压为U₁，测量电压为U_测，不锈钢片断裂过程中瞬时电阻为ΔR，R₂与ΔR组成的并联电阻的阻值为R_测，电路中总电流为I；

电路电压关系为：

U＝U_r+U₁+U_测 (1)

根据欧姆定律可得：

U＝I(r+R₁+R_测) (2)

电路电流关系为：

整理后可得测量电压U_测与瞬时电阻ΔR之间的关系：

根据电阻的决定式可得，

由此得出测量电压U_测和裂纹扩展长度L_s之间的关系：

推导出裂纹扩展长度L_s为：

当不锈钢片裂纹开始扩展时，此时电压表电位开始发生明显变化，记录裂纹起裂时刻T₁，裂纹导致不锈钢片断裂时记录时刻为T_m，裂纹扩展的平均速度V_a如下式：

(2)利用超声波检测技术，定性表征试件的致裂损伤程度；

(3)利用CT图像分析技术，以煤岩体CT扫描图像为基础，经滤波重建，结合图像处理、孔裂隙特征分析及三维立体重构软件，从二维、三维角度分别对致裂后的煤岩体裂隙进行定量细观分析和研判。

2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述裂纹扩展计采用胶液粘合不锈钢片制成，其中不锈钢片采用厚度为0.05mm的304不锈钢，不锈钢片的电阻率ρ为0.73×10^-6Ω·m。