摘要：为评估鄂尔多斯盆地咸水层二氧化碳地质封存协同上覆煤矿开采的可行性，开展CO2注入协同煤矿开采安全风险研究。基于有限元数值模拟软件实现CO2注入协同煤矿开采二维流固耦合数值模拟，研究不同CO2注入速率、注入时间以及煤矿开采程度对CO2运移、地层孔压以及垂直变形的影响。考虑CO2注入速率10～70万吨/年及煤矿开挖一半和完全开挖，依据控制变量法开展了9种不同条件组合的数值模拟。结果显示：以20万吨每年的注入速率注入20年CO2时：（1）地层稳定性受影响较小：注入过程中上部地层孔压变化量为3.4 MPa，有效应力变化相对于地应力较小；（2）地面隆起程度较小：最大变形为10 mm，位于注入井顶部，煤矿区变形量为7 mm；（3）CO2运移范围较小：运移距离为540 m，距离矿区较远，对煤矿区域影响较小。研究表明，CO2注入速率是影响孔压变化、变形及CO2运移范围的主要因素，注入速率的提高会增大孔压、变形以及CO2的运移范围；煤矿开挖程度相对于CO2注入产生的影响较小，CO2运移范围几乎不受煤矿开挖影响，孔压、变形随煤矿开挖程度的增大呈小幅度增长趋势。研究结果为评估CO2注入协同煤矿开采安全风险提供了参考依据。
文章目录
1 引 言
2 二氧化碳注入协同煤矿开采安全风险影响研究内容
2.1 理论方法
2.2 地质概况
2.3 模拟方案
2.3.1 几何模型
2.3.2 物理模型
2.3.3 模拟工况
3 二氧化碳注入协同煤矿开采安全风险影响研究结果
3.1 注入时间的影响
3.2 注入速率的影响
3.3 开挖程度的影响
3.4 模型合理性验证
4 结 论
