煤炭地下气化(UCG)是中国煤炭工业发展的必然选择,地质风险控制是 UCG 项目成败与 否的首要基础。 立足这一背景,将钻井式 UCG 项目风险控制总目标分解为建炉地质可行性、气化 生产易控性、气化过程安全性、开发生产经济性 4 个子目标,探讨地质条件与潜在风险之间因果关 系,提出了 UCG 地质分析与评价新思路。 分析认为,UCG 炉高质量建造体现在井壁稳定性和井眼 轨迹可控性 2 个方面,前者关键地质因素是煤体结构或强度,后者主要受控于煤层厚度、结构、产状 及其稳定性。 UCG 生产易控性地质评价聚焦于 2 个目标:一是气化工作面推进易控性,倾角适中 的煤层有利于 UCG 工作面推进,燃点过高煤层工作面推进难度较大,复杂煤层结构不利于气化,微 构造是 UCG 过程控制的不利因素;二是 UCG 层内通道易控性,通道易控性随煤层埋深增大而显著 降低,高黏结高膨胀性煤层会严重危害通道畅通程度,高灰熔点和高热稳定性煤层更易保持通道畅 通性。 UCG 过程安全性地质分析同样包括 2 个方面:其一,UCG 生产安全性,涌水量过大带来安全 生产隐患,上覆足够厚度隔水层及其稳定性是保障生产安全的关键;其二,UCG 环境安全性,UCG 地面沉降总体上并不显著,有机物污染潜势与煤种高度相关,中 ~ 难挥发性有害元素对地下水环境 的危害性需高度关注。 UCG 开发经济性主要涉及气化有效性、合成气质量、资源可靠性 3 个方面, 与煤的化学反应性、灰分产率、煤田勘查程度、煤炭资源量等因素密切相关,地下气化-煤层气联采 则是提高 UCG 经济性的可探索途径。 实际上,多数地质因素均与上述 4 个 UCG 风险控制子目标 相关联,不同程度上存在交叉影响,需依据相对贡献参与 UCG 地质评价,其中微断层、煤的黏结性 和膨胀性、上覆含水层距离 3 个因素具有“ 一票否决” 作用,进而提出了面向 UCG 项目风险控制的 地质评价与优选基本思路。