煤炭地下气化作为一种洁净煤综合利用技术，已成为“双碳”背景下煤炭无害化开采技术创新战略方向。为研究煤炭地下气化过程覆岩温度场、位移场及损伤场多场耦合变化规律，以山东某煤矿煤炭地下气化工程区域地质和生产条件为研究背景，首先开展了煤炭地下气化区域岩石力学特性试验，获得了不同岩性岩石试样的物理力学参数及热力学参数；其次开发了煤炭地下气化覆岩多场耦合数值模拟方法，该方法以最大拉应力准则及摩尔库伦准则作为损伤破坏准则，考虑了煤炭地下气化过程中燃烧点移动、燃空区形成过程应力平衡及燃空区降温的特点，给出了煤炭地下气化覆岩移动及损伤破坏过程数值求解方法；基于此方法研究了气化方向和垂直于气化方向覆岩温度场、位移场和损伤场耦合演化规律。结果表明：（1）煤炭地下气化过程中，随着气化过程的进行高温影响范围先增大后减小，传播速率减慢，高温最终影响范围顶底板为5.4m，巷道两帮为4.9m；（2）工程开始后，直接顶发生上移，表明了高温对气化巷道顶板承载能力具有一定程度的强化作用，地层冷却至室温后，煤层直接顶垂直位移达257.18mm；（3）随着气化工程的进行，气化巷道顶板发生明显拉伸损伤，顶板处的损伤破坏范围大于底板和两帮处，当工程进行至第150天时，巷道围岩损伤区总体上呈近似“蝶形”分布；（4）煤炭地下气化结束时，1#气化巷道顶板损伤高度为12.38m，2#巷道顶板损伤高度为11.14m，工程理论设计的15m宽煤柱可保证气化采场的稳定性。

0 引言
1 工程背景
1.1 气化区域概况及地层地质条件
1.2 基础力学测试
2 控制方程
2.1 温度-变形场耦合控制方程
2.2 岩石损伤与非均质性表征
2.3 边界条件与耦合方程求解
3 模型建立与多场演化规律
3.1 模型建立
3.2 参数敏感性分析
3.3 温度场分布规律
3.4 位移场变化特征
3.5 损伤场演化规律
4 结论

尹大伟,苑啸天,周广磊,等.煤炭地下气化温度场及燃空区动态演变下覆岩多场演化特征研究[J/OL].煤炭学报,1-14[2024-11-25].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0553.