期刊名称： 《中国煤炭地质》 创办日期： 1989年
主管单位：国务院国有资产监督管理委员会
主办单位： 中国煤炭地质总局 主编：谢志清 刊期：月刊 出版地：北京市 国内统一刊号(CN)： 10-1364/TD 国际标准刊号(ISSN)：1674-1803
随着深地科学研究的深入开展，地质封存技术已成为实现“双碳”目标的重要兜底技术之一。对深部地质封存技术的概念进行了类型划分，梳理了其发展历程和典型工程实践案例，探讨了研究的热点及前沿领域、面临的问题及挑战、未来的发展前景。研究显示，尽管深部地质封存技术已经取得了长效的进展，但在流体封存机理问题、深地监测精度与安全可靠性等关键技术难题、大规模注入环境风险等工程技术挑战、矿井水封存政策体系缺失等政策法规约束等方面仍面临着多重挑战，未来应从理论、技术、政策等多维度同步开展研究，推动深部地质封存从技术示范走向规模化应用，为实现“双碳”目标提供重要支撑。
<正>地质封存技术是指将流体注入深部地下多孔岩层、咸水含水层、盐腔、枯竭油气储层、煤层等地质体进行封闭、隔绝处置的技术。在积极破解资源可持续利用、生态环境保护、气候变化适应等难题的背景下,开展地质封存技术研究是推动实现国家“碳达峰、碳中和”目标的重要途径,是响应习近平总书记“向地球深部进军”号召的关键举措。
<正>地质封存低碳技术研究所(团队)积极响应习近平总书记“向地球深部进军”的号召,全身心投入到深地科研工作之中,深入探索无资源属性深部地质体的封存潜能,紧密贴合国家能源安全与生态环保的重大政策导向及深地科研的战略目标,全力聚焦于煤矿矿井水深部地质封存、二氧化碳地质封存以及深地储能等关键核心技术的科研攻关。
由于化石燃料燃烧导致大量温室气体排放，而深部不可采煤层CO_2地质封存有封存与资源利用双重优势，具有良好的发展前景。中国在深部不可采煤层CO_2地质封存发展较晚，封存选址指标仍在不断完善中。基于国内外相关研究成果及工程试验项目，从封存体储层、盖层、内地质作用和社会经济4个方面，归纳35项相关指标，并建立评价表；针对盆地级、目标区级和场地级3种不同封存尺度之间差异，优化选址指标体系。系统研究深部不可采煤层CO_2地质封存选址指标体系，为将来相关封存项目开展提供理论参考。
矿山安全生产关乎人民群众生命财产安全、经济发展和社会稳定大局。矿山安全生产要做到地质先行，地质安全是实现矿山安全超前治理、关口前移和本质安全的首道防线。在分析了地质安全的基本特征的基础上，论述了地质安全和矿山安全间的相互影响和制约，总结了现阶段地质勘查及矿山开采工作中面临的相关问题与挑战，提出了解决问题的对策建议。
封存效率是CO_2地质封存潜力评估中的关键参数。CO_2封存效率主要由CO_2羽流运移规律决定，受黏性力、重力、毛管力等力学机制影响。目前在毛管力对CO_2羽流运移规律和封存效率影响机理方面的研究并不完善。该文基于垂直平衡假定，推导了考虑毛管力的承压咸水层CO_2羽流运移数学模型。模型表明CO_2羽流运移规律由无量纲毛管力数、Bond数、流度比、毛管力-饱和度函数及相对渗透率-饱和度函数共同决定。通过数值模拟求解数学模型，揭示了毛管力对CO_2封存效率的影响机理。结论如下：(1)毛管力与黏性力的相互作用在水平方向上产生气饱和度过渡区，使得CO_2羽流前缘远离注入井，封存效率降低；(2)毛管力与重力的相互作用在垂直方向上产生气饱和度过渡区，使得CO_2上浮速度变慢，CO_2羽流前缘靠近注入井，封存效率提高；(3)在实际项目条件下，毛管力与重力的相互作用占主导，高毛管力下封存效率可达无毛管力情况下的2～4倍。
CO_2地质封存是一种有效减少温室气体排放的技术手段，但CO_2注入地下储层的过程可能引发相关地质灾害。因此，对地质封存过程进行监测，对于预测和防控地质灾害的发生具有重要意义。以德国KetzinCO_2地质封存试验项目为例，详细分析了光纤监测技术在本项目中的应用，阐述了CO_2注入过程中压力和温度变化的特征。作为全球首个CO_2地质封存试验点之一，Ketzin项目为地质封存监测提供了重要的实践经验和参考范例。
碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为实现碳中和目标的关键负排放途径，其标准化体系建设直接关系技术的规模化应用。系统梳理了国际国内CCUS技术标准进展，揭示了煤层CO_2地质封存领域存在的显著标准化缺口。研究表明：国际标准化组织ISO/TC 265虽已建立涵盖捕集、运输与封存的全链条标准体系，发布12项标准，但其核心条款主要针对咸水层和油气藏场景，对煤层特有的吸附-置换机制、煤基质变形效应等关键参数尚未做出规定。国内标准建设同样滞后，在已发布/制定的国家、行业、地方及团体标准中，仅2项团体标准涉及煤层碳封存，且存在一定局限性。针对上述不足，提出阶段改进路径：短期构建煤层专属标准子体系；长期推动ISO联合工作组主导国际标准互认。通过标准化体系的完善，可为我国煤层碳封存工程提供技术支撑，助力“双碳”目标下能源行业的低碳转型。
随着全球城市化进程加快，天然河渠与湿地被建设用地挤占，导致雨水的积存和渗透能力降低，加之极端天气频发，内涝防治逐渐成为城市规划重点。传统城市内涝治理措施在应对极端天气时存在局限性，本文探究了一种非常规的应急治理技术——深部地质封存技术，分析了该技术所涉及的井型选择、储层优选、封存井与监测系统布设等关键环节，并结合美国奥基乔比湖河口恢复计划（LOER）的实践案例，论证了深部地质封存技术在城市内涝应急治理领域的应用潜力。分析表明，深部地质封存技术在城市内涝应急治理领域具备从被动应对转向主动调控的能力，可为我国城市内涝灾害治理现代化提供新的技术路径。
煤化工废水具有盐分高、有机物浓度大、成分复杂等特征，其中高盐-有机复合污染效应显著增加了废水处理与资源化利用的难度。近年来，国内外学者围绕其形成机理、协同作用特征及应对技术开展了系统研究。在分析煤化工废水主要来源与水质特征的基础上，提出“盐-有机协同效应链条”概念，系统阐述盐分对有机物迁移转化、毒性效应及生物降解性能的多尺度耦合影响，并综述了物化法、生物法及耦合技术的主要研究进展与工程应用。研究表明，盐离子不仅重构有机物的界面反应环境，还诱导微生物群落结构与代谢通路的改变，从而导致体系效能衰减与资源化受限。未来，应加强协同效应机理的定量化研究，构建低能耗、高稳定性的多尺度协同处理工艺，探索盐分与有机物的梯级资源化利用路径，以支撑煤化工废水治理的绿色低碳转型。
CO_2封存是碳捕集、利用与封存技术（CCUS）中重要的一环，其中CO_2深部盐水层封存是CO_2地质封存中适用范围最广，开展研究最多的封存技术之一。在CO_2深部盐水层封存过程中，CO_2通常以超临界态存在，由于超临界CO_2高密度、低黏度和强溶解性的特性，将更有利于CO_2的封存。因此，本文以超临界CO_2在深部盐水层中的封存机理为切入点，通过分子动力学模拟的方法从微观角度证明了超临界CO_2更有利于封存的特性，在323.15 K下，5～10 MPa的工况下对CO_2-水溶液模型进行模拟，分析了CO_2分子微观形态、径向分布函数以及相互作用能的变化，研究结果表明：CO_2分子的键角随体系内压力的增大而减小，促进CO_2在水中的溶解，但与CO_2相态改变无关，是超临界CO_2溶解性更强的间接原因；径向分布函数在CO_2相态从液态过渡至超临界态的过程中大大降低，即CO_2分子与H_2O分子接触的概率降低，是超临界CO_2表现出更低黏度的直接原因；分子间相互作用能在CO_2相态从液态过渡至超临界态的过程中突增，且CO_2分子与H_2O分子间始终为吸引力，是超临界CO_2溶解性更强的直接原因。本研究从微观的角度证明超临界CO_2应用于深部盐水层封存中的优越性，为CO_2深部盐水层封存提供了理论基础。
CO_2地质封存作为实现碳减排目标的兜底技术保障，CO_2沿井筒泄漏是环境安全关注的重要问题之一，明确CO_2泄漏后对地面人类生命健康影响具有重要意义。以庆阳某CO_2地质封存场地为研究背景，以CO_2注入井为研究对象，结合当地气象条件、地形分布以及可能的CO_2泄漏情景，利用SLAB软件系统分析了环境温度、当地风速、大气湿度、CO_2泄漏速率、CO_2泄漏时长对CO_2扩散范围的影响。结果表明：CO_2泄漏速率和当地风速是影响该区域CO_2井筒泄漏扩散覆盖范围的主控因素，CO_2泄漏扩散覆盖范围随CO_2泄漏速率增加而增大，随当地风速增加而减小。而大气湿度和CO_2泄漏时长对CO_2扩散后的危险覆盖范围无显著影响。通过CO_2在侧风向、下风向上的扩散距离对比得知，CO_2在侧风涡流卷吸作用下的传输强度大于下风向上的平流扩散能力，CO_2的扫掠范围呈扁椭圆状分布。
煤矸石是我国堆存量最大的工业固废之一，大量堆存不仅侵占土地，还通过自燃和淋溶作用造成多介质污染并持续释放温室气体。现有利用方式（如建材、发电）普遍附加值低、碳减排效益有限。在“双碳”目标背景下，发展煤矸石高值低碳利用路径尤为迫切。本研究提出将煤矸石用于碳捕集与封存（CCUS），系统分析了通过吸附剂改性、固碳建材制备及“地上-地下”协同封存等技术实现CO_2高效捕集与封存的可行性及经济性。结果表明，该路径可大规模消纳煤矸石，降低CCUS成本，实现“以废治污”，兼具显著环境效益和经济潜力。尽管仍面临成本与规模化挑战，通过过程强化、材料优化和政策引导，煤矸石基碳捕集技术有望成为煤炭行业低碳转型的重要方向。
闭坑煤矿形成的地下空间为新型储能提供了独特载体。本文系统梳理了二氧化碳压缩储能（CO_2-CCES）在矿区再利用中的研究进展，归纳总结了以老空区、巷道为储气腔的系统构型、热力学性能与地质工程适用性，并与盐穴CCES及其他矿井储能（如抽水蓄能改造）进行对比。最新研究显示，CO_2-CCES可在实现电网调峰的同时产生一定规模的CO_2地下封存效益，但其工程可行性受限于采空区结构完整性、渗漏与自燃风险、井筒完井质量与监测手段等关键环节。本文汇总了场地筛选与运行控制的关键指标，讨论了与矿井地热、矿井水治理及煤层气抽采协同的环境收益与安全边界，并评估了经济性与政策机制对示范的影响。最后提出面向闭坑煤矿CO_2储能的多场耦合表征、腔体长期稳定性、标准体系与试点工程等优先研究方向，为后续示范与规模化应用提供参考。
<正>《中国煤炭地质》是国务院国有资产监督管理委员会主管、中国煤炭地质总局主办的以煤炭地质科技为主的综合类学术性期刊,现为中国科技核心期刊。本刊主要栏目:矿产地质、矿井地质、水文地质、工程地质、环境地质、物探、化探、钻探、地理信息等。投稿要求如下:1.来稿要求理论、技术有创新,论点明确,资料数据可靠,文字简练通顺。论文应附有200～300字的摘要及3～8个关键词。论文题名、作者姓名、作者单位、摘要、关键词、图名及表名应提供相应英文。