围绕采空区CO2地质封存研究，探讨了封存全生命周期内的考察评估、注入准备、封存作业、安全监测、运维管理5个阶段的科学内涵以及封存量的计算方法。基于Fick扩散定律和溶解度模型，建立了采空区地质封存CO2泄漏的数学模型，同时分析了采空区CO2泄漏的危险性。结果表明，采空区地质封存CO2具有一定的可行性和潜力，但需要充分考虑各种因素的影响，并制定科学的管理策略。采空区地质封存CO2的封存量模型（GCS模型）与其他深部地下储层的计算方法有所不同，需要考虑采空区特有的岩层结构和孔隙度等因素，并且CO2泄漏会导致地下水和地表水的酸化、植物死亡等问题，需要采取有效的监测和管理措施。建立的数学模型可为采空区地质封存CO2的安全管理提供参考，为实现煤矿绿色开采提供理论基础，且提出的封存量计算方法可为采空区地质封存CO2的实际操作提供指导，对于控制CO2排放、减少温室气体具有一定参考意义。

0 引言
1 采空区二氧化碳封存的全生命周期
1.1 考察评估
1.1.1 确定封存范围
1.1.2 确定封存目标层
1.1.3 评估封存可行性
1.1.4 制定封存方案
1.2 注入准备
1.2.1 采空区清理
1.2.2 注入井和观测井的设置
1.2.3 管线和设备的安装
1.3 封存作业
1.4 安全监测
1.4.1 监测注入井和观测井
1.4.2 监测地表和周边地区的CO2浓度
1.4.3 监测地下水质量和地下压力变化
1.4.4 定期评估封存效果和安全性
1.5 运维管理
1.5.1 继续监测和评估封存效果
1.5.2 处理封存过程中产生的废物
1.5.3 管理和维护注入井和观测井
2 基于气体扩散理论的全生命周期安全性分析
2.1 考察评估
2.1.1 封存能力评价模型
2.1.2 封存量统计方法
2.2 封存作业
2.2.1 封存空间的尺寸和形状
2.2.2 扩散介质的性质
2.2.3 气体注入参数
2.2.4 边界条件
2.2.5 建立扩散方程
2.2.6 评估封存效果
2.3 注入后CO2相变过程
2.4 确定初始气体状态参数
2.4.1 计算液体饱和压力
2.4.2 计算液体摩尔数
2.4.3 计算液体密度
2.4.4 计算液体的热容
3 封存CO2的泄漏
3.1 泄漏过程分析
3.2 确定泄漏路径
3.2.1 计算CO2在黄土层和岩层中的扩散速度
3.2.2 计算CO2在岩层中的扩散
3.2.3 计算CO2在黄土层中的扩散
3.2.4 计算CO2在大气中的扩散
3.2.5 综合计算CO2从泄漏到地面的时间
4 结论

[1]樊玮晔.采空区封存二氧化碳全生命周期评估及分析[J].陕西煤炭,2024,43(12):150-158+167.