Способ изготовления модели массива из эквивалентных материалов

)4 Е 21 С 39/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ юзногоститутадерского тула СССР970.ировани Л,: Не СССР 1985. териала Изобретение отнованию на эквивалент ом твер- изменени предваритель 2 " графикиугих волн в з ится к моделиро х материалах и ливки мелкомасослоистых геоло ении; н коросте висимостишкафу;енениямпературы ено для о делей тон ред, соде предназнштабных щих угольные ских асты Цел является повызобретен СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛИ МАССИВА ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к областимоделирования йа эквивалентных материалах и предназначено для отливкимелкомасштабных моделей тонкослоистых геологических сред, содержащихугольные пласты, Цель изобретения -повышение точности моделирования массива, содержащего угольный пласт. ение точности моделирования модержащего угольный пласт,На фиг, 1 изображены графики именения скоростей упругих волн сл Слой, имитирующий угольный пласт,предварительно закладывают в формуи уплотняют вибрацией в течение8-15 с. Затем выдерживают в форме втечение 15-20 ч. После окончательногтвердения слой дополнительно выдерживают при температуре 200-250 С втечение 5-7 ч. Слои, имитирующиевмещающие горные породы, также закладывают в форму и уплотняют вибрацией в течение 8-15 с, после чего выдерживают в форме до окончательноготвердения. По окончании тверденияпородных слоев производят построениемодели породного массива. Для этойцели слой, имитирующий угольный пласвклеивают между нижним и верхним породными слоями клеем, не содержащимв своем составе воды, например эпоксидным клеем, Способ позволяет получать эквивалентный материал, в котором величины скоростей прохожденияупругих волн в 2,5-3 раза, а коэффициенты поглощения упругих колебаний в 1,3-2 раза ниже, чем в материалах, имитирующих породные слои.3 ил, 1 табл т времени выдержки в терм афиг. 3 - зависимость из скорости упругих волн от токончательного твердения. Способ получения низкоскоростного слоя породного массива осуществляется следующим образом, 1476131По таблицам эквивалентных материалов подбирают смеси, соответствующие по акустическим характеристикаммоделируемым породным слоям.Для приготовления материала слоявзвешивают все входящие компоненты,мас.Х:Гипс 8,0-40,0Цемент 5,0-40,0Вода 10,0-35-0Повареннаясоль 0,001-0,03Кварцевый песок 6,0-70,0ВаС 1 предварительно растворяют вводе, а сухие компоненты тщательноперемешивают до получения однородноймассы, после чего затворяют водой.Смесь с водой еще раз тщательнои быстро перемешивают и выкладываютв форму, разравнивают, уплотняют вибрацией и оставляют для предварительного твердения на 15-20 ч. Минимальное время предварительного тверденияобусловлено тем, что сразу после изготовления слой полужидкий, его невозможно вынуть из формы, он можетразрушиться, а если слой больше20 ч находится в форме (при комнатнойтемпературе), то в дальнейшем припрокаливании его в термошкафу не происходит значительное снижение скоростей ультразвуковых колебаний, т.к.происходит почти полная гидратацияи уменьшение количества физическисвязанной воды, что приводит к уплотнению слоя (фиг. 1).На фиг. 1 кривая 1 - это изменениескорости упругих волн материала слояв зависимости от времени выдерживанияпри 250 С при предварительном твердении в течение 18 ч.; кривая 2 " тоже, при предварительном твердении30 ч; кривая 3 - то же, при предварительном твердении 38 ч,После предварительного тверденияизготовленный слой вынимают из формыи помещают в термощкаф, где он оконочательно твердеет при 200-250 С в те"чение 5-7 ч. В течение этого времени50идет интенсивное изменение скоростейпродольных и поперечных колебаний,а после этого времени они практически не меняются. Кривые 2, 4, 5 (фиг. 2) представ 55 ляют собой зависимости дня смесейМФ 2, 4, 5, составы которых приведены в таблице. Слой, имитирующий угольный пласт,необходимо выдерживать при 200-250 С.После охлаждения слоя производят обработку его поверхностей, добиваясь плотного прилегания слоя к граничащим с ним слоям, затем помещают слой в модель и вклеивают его любым клеющим веществом, не содержащем воды, лучше всего эпоксидным клеем. Изменяя процентное соотношение компонентов смеси, получают различные по акустическим показателям материалы.П р и м е р . Для получения соотношения скоростей упругих волн угольный пласт/порода более 2 необходимо получить низкоскоростной слой, имитирующий угольный пласт. Для этого по таблицам эквивалентных материалов подбирают смесь, соответствующую по акустическим характеристикам моделируемому угольному пласту, Взвешивают все входящие компоненты, мас.7;.Гипс 30Цемент 30МаС 1 0,1Кварцевый песок 6,6Вода 33,31ЯаС 1 предварительно растворяют вводе, а сухие компоненты тщательноперемешивают до получения однородноймассы, после чего затворяют водой.Полученную смесь еще раз тщательнои быстро перемешивают и выкладываютв форму. Затем разравнивают шпателеми уплотняют вибрацией в течение 815 с. После этого слой, имитирующийугольный пласт, выдерживают в формепри комнатной температуре в течение15-20 ч,После предварительного тверденияслой вынимают из формы и помещаютов термошкаф при 200-250 С на 5-7 ч.Высушенный и охлажденный слой шлифуют на шлифовальном станке для получения ровной и гладкой поверхности.В таблице приведены значения скоростей упругих волн в слое,имитирующем угольный пласт, описанным выше,в зависимости от времени предварительного твердения, времени высушивания в термошкафу и температуры.Для получения породных слоев также подбирают смеси по таблицам эквивалентных материалов, соответствующих по акустическим характеристикам моделируемым породным слоям, В частности, для приготовления породных слоев10 были взяты следующие составляющие составы смеси, мас.7:Верхний породный слойГипс 9,97Цемент 36,55ИаС 1 0,03Песок 35Вода 18,5Нижний породный слойГипс 14,96Цемент 5,0ИаС 1 0,04Песок 60,0Вода 20,0 15Аналогично слою, имитирующему угольный пласт, приготавливают смеси для верхнего и нижнего породных слоев, последовательно закладывают их в форму согласно залеганию пород в натуре с интервалом 20-30 мин, разравнивают, уплотняют вибрацией в течение 8-15 с и оставляют для окончательного твердения при комнатной температуре на 30 дней. 25После окончательного твердения породных слоев производят построение модели породного массива, Для этой цели слой, имитирующий угольный пласт, вклеивают между нижним и верхним породными слоями клеем, не содержащим в своем составе воды, в частности эпоксидным клеем, Модель готова для исследования в лабораторных условиях нарушений угольного пласта методами шахтной сейсморазведки. В полученной модели скорость упругих волн в слое, имитирующем угольный пласт, 600 м/с, в верхнем породном слое - 3460 м/с, в нижнем породном слое - 2340 м/с. 40 Таким образом, соотношение скоростей верхний породный слой/угольный пласт 5,75; нижний породный слой/угольный пласт 3,8. Предложенный способ по сравнению с известными позволяет получить эквивалентный материал, обладающий следующими свойствами: низкими скоростями упругих волн, соотношением скоростей продольных и поперечных волн в граничащих слоях модели от 2 до 8 к слабым поглощениям упругих коле" баний, что обеспечивает повышение точности результатов моделирования и качества рекомендаций по обработке и интерпретации материалов шахтной сейсморазведки. Формула изобретения Способ изготовления модели массива из эквивалентных материалов, заключающийся в последовательной закладке моцелируемых слоев массива, включающих в качестве наполнителя воду, поваренную соль и кварцевый песок, а в качестве связующего - гипс и цемент, в форму согласно залеганию пород в натуре с интервалом 20-30 мин, уплотнении вибрацией в течение 8-15 и выдержке слоев модели породного массива, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности моделирования массива, содержащего угольный пласт, слой, имитирующий угольный пласт, предварительно выдерживают в форме в течение 15-20 ч, а затем до окончательного твердения выдерживают при 200 а250 С в течение 5-7 ч, причем компоненты взяты при следующем содержании, мас.7:Вода 10,0-35,0 Поваренная соль 0,001-0,03 Кварцевый песок 6,0-70,0 Гипс 8,0-40,0 Цемент 5, 0-40,01476131 СмесьВУ Составы смесей, мас. Известный способ КоэффициентпоглоСкоростьпродольной волны, м/с Скоростьпродольной волны, м/с ПлотКоэффициентпоглоПлот"ность,к /мз ность кг/мь щения,1/см щения,1/см 1590 1220 1350 1490 1430ф ЛЮ 7 РОО 500 Хб 78 У Фцг.114761 31 8 УЮ 2 г Составитель Ю. МакаровРедактор И. 11 иткина Техред Л. Олийнык Корректор М, В инат фПатент", г. Ужгор Гагарина,оиэводственно-издательск ЗаказВНИИПИ 40/32 Тираж 450 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5