当前，我国煤炭工业发展面临着“碳达峰，碳中和”目标的新挑战，其中CO2排放是煤炭工业可持续发展面临的最大制约，探索大规模、低成本CO2封存技术则是煤炭资源低碳化利用必须面对及破解的难题。近日，中国工程院院士、陕西省煤炭学会理事长、西安科技大学博士生导师王双明经过研究，提出了适宜于煤矿开采过程中进行CO2封存的3种潜在技术。相关研究成果以《“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径与技术难题探索》为题刊登在了《煤炭学报》2022年第1期。

中国工程院院士  陕西省煤炭学会理事长  王双明

目前，CO2地下封存技术的基本思路为：将集中排放源分离得到的CO2注入地下具有合适封闭条件的地层中隔离封存。常见的地下封存方式包括利用沉积盆地内深部咸水层、油气田以及不可开采深部煤层封存。但这些方式多以CO2超临界状态处理为前提，普遍存在技术要求高、综合投入成本高、对储层封闭地质特征及埋深条件存在明显约束、无法进行大规模封存等问题。因此，探索大规模、低成本的CO2地下封存技术是煤炭工业领域低碳化发展利用亟待破解的技术难题，具有重要的理论意义与应用前景。

据预测，到2030年我国废弃矿井数量将达到1.5万个，若按每个矿井地下空间60万m3测算，具有约72亿~90亿m3的潜在空间。若能科学论证开采扰动空间进行CO2地下高效封存所需地质条件，进而开展适宜于CO2封存的煤矿开采区地质选址，即可实现“煤炭从哪儿来，煤炭利用产生的固废和CO2回到哪儿去”的可持续发展思路。

根据上述思路，王双明院士在对煤炭开采扰动空间地质特点分析的基础上，探究了煤炭开采扰动空间高效封存CO2的必备条件，即①煤层上部存在不受开采扰动影响的地质密闭层是实现煤矿扰动空间CO2封存的先决要求；②构建功能性充填空间是实现CO2地下封存的核心工作；③由功能性充填体围限的碎裂岩体、气化煤灰及热解半焦等封存载体物性特征是影响CO2封存量及封存效果的重要因素。

并提出了适宜于煤矿开采过程中进行CO2封存的3种潜在技术：煤层采空区碎裂岩体CO2封存技术、煤地下气化煤灰及碎裂岩体CO2封存技术、煤原位热解半焦CO2封存技术，并分别对上述技术对应的封存理念、技术途径及技术难题进行了讨论。

煤层采空区碎裂岩体CO2封存技术示意

煤地下气化空间 CO2封存模式示意

富油煤原位热解-CO2封存基本过程

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王双明，陕西岐山人，中国工程院院士，陕西省煤炭学会理事长、西安科技大学教授、博士生导师，长期从事煤炭资源与地质勘查。李四光地质科学奖获得者，1992年起享受国务院政府特殊津贴。致力于鄂尔多斯盆地煤炭地质勘查与矿区地质环境保护关键技术研究与创新30多年，在找煤、勘探、采煤保水三个方面取得了创新性地质成果。先后获国家科学技术进步二等奖3项，省部级科学技术进步一等奖6项。2017年当选中国工程院能源与矿业工程学部院士。