深部煤炭地下气化产物调控与气化腔封存CO2的研究进展及主要挑战
秦波涛
李怀展
申建
冯乐乐
董脉帆
中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116
摘要：煤炭地下气化(UCG)是将地下煤炭通过可控燃烧原位转化为可燃气体(H2、CH4、CO等)的化学采矿方法,是深部煤炭资源实现清洁高效利用的重要技术手段.煤炭地下气化结束后会形成大量气化腔,是实现二氧化碳地质封存的优质天然空间.然而,目前煤炭地下气化存在反应过程控制难、产气品质和稳定性差、气化腔稳定性难以保证、盖层长效密封性不佳等问题,制约了该技术的推广应用.论文聚焦深部煤炭地下气化耦合二氧化碳封存(UCG-CCS)的发展前景,系统地梳理了三方面的国内外研究进展:一是地下气化产物生成规律与调控方法;二是多场耦合条件下气化腔三维演化特征;三是气化腔封存CO2热烧变围岩密封性动态演化机制.在此基础上,凝练出了目前需要迫切解决的3个核心科学难题:①原生致密煤体热质输运条件下高效产气调控机制不清;②多场耦合条件下煤炭地下气化腔围岩次生弱面形成机制不明;③化学-力学耦合作用下气化腔密封性动态演化机制不清.进而,总结了 UCG-CCS面临的三大关键挑战:如何实现煤炭地下气化长期稳定高效产气、如何实现高采出率条件下气化腔结构稳定性控制、以及如何实现煤炭地下气化腔CO2长效安全封存.最后,展望了未来研究的攻关方向,为实现深部煤炭资源的清洁高效开发利用与二氧化碳的长效安全封存提供参考.
关键词：深部煤炭地下气化二氧化碳封存产物调控围岩稳定性气化腔密封性
分类号：TQ541(煤炭气化工业)
资助基金：国家自然科学基金(U24B2042)国家自然科学基金(52474263)江苏省一带一路创新合作资助项目(BZ2025024)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：20( 721-740 )
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