煤田地质与勘探

作者：梁卫国, 阎纪伟, 朱帝杰, 郭红光, 公丽, 牛栋,

关键词：深部, 不可采煤层, CO₂致裂−驱替−生物转化CH₄, CCCUS理论, 围岩稳定, 地质环境,

背景我国深部不可采煤层资源量大，可封存的CO2量十分可观，但简单地将CO2封存在深部煤层，不仅需投入较高经济成本，也会造成深部煤炭资源的浪费，而利用微生物技术将深部不可采煤层封存的CO2转化为CH4，可实现CCUS的反复循环利用(circular carbon capture utilization and storage，CCCUS)，其对资源与环境可持续发展具有十分重要的意义。方法深部不可采煤层中CCCUS技术思路是通过实验研究、理论分析与工程模拟等手段，揭示深部不可采煤层CO2高效致裂增渗与驱替置换CH4机理，研究深部不可采煤层复杂缝网建造与高效驱替CH4控制机理，研发高温高压条件下深部煤层中液化秸秆高效制氢方法，提出深部煤层CO2与液化秸秆生物转化CH4技术路线，最终计算CO2循环利用的经济性。结果和结论 CO2致裂深部煤层能够形成更加复杂的裂缝网络，增加微纳尺度孔裂隙的连通性，使甲烷的驱替效率提升，微生物能够将CO2高效转化成CH4，提高了深部煤层中CO2的转化效率。探究了CO2致裂−驱替−生物转化CH4作用下、煤储层孔裂隙结构演化规律，完善了深部不可采煤层CCCUS煤体结构演化与流体运移耦合作用理论，探索CCCUS对围岩稳定性和地质环境的影响规律及控制机制，丰富发展演变多孔介质传输多场耦合作用理论，获得了CO2可循环利用的技术可靠性，定量表征了其经济性指标，为深部不可采煤层CCCUS创新技术实施提供重要理论基础，有力支撑我国能源革命与“双碳”目标实现。

来源：2026年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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