矿业安全与环保

作者：姜永东, 涂艾林, 常悦, 邹勇, 王伟平

关键词：CO₂地质封存, SCCO₂-H₂O-煤耦合作用, 矿物-孔隙协同演化, 孔隙结构, 瘦煤

针对深部煤层CO2地质封存，CO2-H2O-煤长期耦合作用下煤孔隙结构演化问题，以石洞沟煤矿三叠系上统须家河组第七段瘦煤为研究对象，通过扫描电镜、低温氮气吸附与压汞实验，揭示SCCO2-H2O-煤耦合作用下煤孔隙结构的动态演化机制。研究表明：在SCCO2-H2O作用下，煤的表面结构在短期(15 d)、中期(30 d)、长期(60 d)内呈阶段性演化，短期以小分子萃取和矿物溶蚀作用为主，扩展孔隙裂缝网络，中期以裂隙填充为主，长期碳元素质量分数下降了15%，矿物碎屑随流体迁移并发生矿物转化与沉淀，使得煤表面更加光滑、孔隙封闭；在微孔和中孔结构方面，短期SCCO2萃取使微孔体积占比从7%增至9%、累计比表面积增加了61.6%，中期矿物沉淀导致微孔体积降低43.2%、中孔体积占比约为51%，长期微孔近乎消失、比表面积相较于原煤有所减小，CO2吸附能力先升后降；在大孔结构方面，短期大孔占比达55%、孔隙率为47.6%，渗流阻力低；中期中孔网络发育，中孔占比上升；长期高温高压下大孔增多，但大部分被沉淀物堵塞，有效渗流空间减小，CO2运移能力下降。研究结果对中阶烟煤储层CO2地质封存具有参考价值。

来源：2026年第2期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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