注入二氧化碳提高煤炭地下气化燃空区空间利用率的同时进行地质封存,不但能实现燃空区的有效利用,同时也可以缓解全球温室效应,是目前煤炭清洁利用、减缓温室效应的主要手段之一。煤炭地下气化耦合二氧化碳封存虽然有诸多益处,但二氧化碳沿裂缝泄露的风险仍不可忽视。因此本文主要采用理论分析和数值模拟的方式,分析了煤炭地下气化围岩变形与裂隙发育规律,取得的主要研究成果如下:1)在对超临界二氧化碳物理性质的分析研究上,提出了可以满足煤炭地下气化耦合二氧化碳封存的储层、盖层基本特点,并解释了超临界二氧化碳封存后的圈闭机理。最后根据对储层、盖层的要求和圈闭的地质条件,提出了煤炭地下气化耦合二氧化碳封存的基本选址条件。2)在兼顾二氧化碳封存后煤柱长期稳定性的情况下,建立了煤柱二次剥离模型。计算出煤柱一侧两次剥离的宽度分别为3.18m和3.84m,两次剥离后的煤柱留宽为6.37m,煤柱稳定性系数为1.3,此时煤柱应具有一定的稳定性。将研究煤柱剥离程度的拱深程度引入数值模型计算中,通过6组剥离模型结果对比,发现当隔离煤柱拱深程度达到0.8时,煤柱一侧最大剥离为4.0m,这一数值大于二次剥离模型计算的3.84m,在这一情况下,煤柱发生失稳。3)结合UCG-CCS的煤柱应力分布规律,建立了UCG-CCS的煤柱应力分布模型。研究认为,随着封存应力的增大,煤柱实际承载应力减小趋势整体呈线性下降变化,下降速度分别为26.7%,27.6%,28.9%和30%。表明封存应力越大,煤柱应力减小的速度也就越快,分析煤柱这一变化的原因可能是在封存应力的不断增大下,上覆岩层受外力向上弯曲,导致煤柱与岩层有效接触面积的减小,进而导致的煤柱承载能力减小。4)利用层次分析法确定了UCG-CCS导水裂缝带发育高度影响因素的权重,结合地质、采矿以及封存条件,提出可以判断UCG-CCS导水裂缝带发育高度的经验公式。并将经验公式成功应用在乌兰察布煤炭地下气化实验区,引用结果表明,经验公式与数值模拟结果较为相符。研究结果将对UCG-CCS导水裂缝带发育高度的判断提供决策依据。该论文有图37幅,表15个,参考文献95篇。