構造炭が応力解放過程で示す浸流特性の進化規則とその内在機構を明らかにするため、淮南鉱区の代表的な砕粒炭および糜棱炭を選択し、成形炭試料を作製した。自主開発の真三軸応力荷卸シミュレーションシステムを用い、異なる降圧条件、温度および含水率条件下での物理模擬実験を系統的に実施した。結果は、応力解放過程で炭体の体積膨張量と透水率は有効応力の低下に伴い顕著に増大し、最大体積膨張量は54 cm³、透水率は最高0.8936×10⁻³ μm²に達したことを示した。この進化過程は炭体構造、温度、含水率および降圧方向など複数要因によって調整される。その中で、糜棱炭の膨張および浸透増進効果は砕粒炭より顕著であり、体積膨張量は後者より19.4%~25.95%高く、透水率の増加率は21.88%に達した。高温（45 ℃）および乾燥条件は浸透能力の向上に有利であり、体積膨張量の平均増加率は15 ℃条件に比べて23.24%増加した。多方向降圧は多方向の亀裂を活性化し、立体的な浸流ネットワークを構築しており、浸透増進効果は最良であり、一方向降圧に比べて透水率は約7.7%向上した。機構解析は、有効応力の低下は主に「亀裂開口-弾性回復-基質収縮」の協調作用を通じて浸流通路の進化を促進し、温度による熱応力は有効応力と競合関係にあり、降圧条件下で熱応力は炭体の外膨張を促進することを示した。水分は孔隙や亀裂空間を占有し、炭体の塑性を増強して浸流通路の発達を著しく抑制し、含水率5%では透水率が45.35%低下した。これにより、構造炭の応力解放による炭層ガス開発は、糜棱炭の発達が良好で、原始地応力が低く、地温が適度で、含水率が低く外部水供給のない均質な貯留層を優先的に選択すべきである。本研究は、現場開発計画の最適化に重要な理論的根拠を提供できる。

淮南鉱区;応力解放;構造炭;体積膨張;透過性;減圧採取