将CO₂注入不可采煤层地质封存既是降低温室气体效应最理想选择之一，也是煤炭工业降低CO₂排放、实现低碳化可持续发展的必由之路，然而，煤层CO₂地质封存悬而未决的关键问题是：“注入煤层中的CO₂到底能否长期停留而安全封存?”。鉴于此，在弄清煤体CO₂解吸滞后规律的基础上，揭示超临界CO₂解吸滞后机理，建立煤层CO₂地质封存量化模型，探讨利用解吸滞后实现煤层CO₂长期安全封存。研究表明：煤中超临界态CO₂解吸滞后程度大于亚临界态CO₂，在超临界阶段，吸附与解吸等温线形成近似“平行线”的稳定滞后特征；解吸滞后的本质原因是煤中微纳米级亲水性孔隙形成弯液面、产生强大毛细压力、渗吸液态水、截断并固定超临界CO₂流体、最终形成了CO₂残余封存，例如，煤中直径40～10 nm圆柱形无机孔隙可产生7.30～29.12 MPa毛细压力，足以封堵超临界态CO₂；以九里山煤样解吸等温线数据为例，采用基于煤层CO₂解吸滞后的地质封存量化模型，评估出900～1 500 m深部二₁煤层封存总量稳定在35～37 m³/t，其中，吸附封存约占80%，残余封存约占15%，而结构封存仅占5%；解吸滞后启示应尽可能采取措施提高煤层残余封存CO₂比例，原因是毛细堵塞的残余封存CO₂较围岩密封的游离和吸附CO₂更安全且没有泄露风险，煤层灰分、水分、孔隙尺寸和形貌等物性参数是影响残余封存效率的主要因素。

河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙分布与涌水量是工作面安全生产的决定性因素之一。数值模拟是二者重要预测方法，其合理性的关键在于建立岩体破坏−裂隙流体耦合理论及相应的模拟方法。以路家村矿15404工作面为研究背景，构建拉/剪应力下非贯通裂隙开裂、贯通裂隙的法向与切向本构关系，并基于二相流质量守恒、动量守恒与状态方程，结合增强的浸没边界算法识别流−固界面，通过流体体积法实现裂隙内流体自由面的追踪和重构。在此基础上形成FDEM-CFD河下采煤覆岩裂隙与涌水量预测数值模型耦合程序，通过相邻工作面地面钻孔冲洗液消耗量观测法验证导水裂隙带发育高度，以及采用大井法理论对涌水量结果进行对比。结果表明：采动岩体破坏−裂隙流体耦合理论及相应的FDEM-CFD程序，可数值实现河下浅埋厚煤层采动覆岩裂隙形成，以及裂隙内流体运移过程。当工作面推进至80～120 m时覆岩内形成贯通地表的导水裂隙。招山河水的主要下泄路径为工作面后方8～20 m位置处的导水裂隙，其斜向采空区、倾角65°～72°。模拟所得采空区涌水量为18.78 m³/h，与大井法计算结果接近。上述成果在路家村矿区得到初步应用，为进一步开展河下浅埋厚煤层防治水工程提供理论支撑。

准东黑山矿区将军庙二矿的准东高铁煤储量丰富,是优质动力煤产区,以该煤样为原料煤,考察煤中主要伴生矿物对水煤浆性能影响。用煤炭浮沉分离方法获得不同矿物含量、种类和分布规律的不同密度等级煤样,并对煤样进行成浆性影响评价。经能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光仪(XRF)确定煤样中元素含量及矿物组成。最后利用SPSS软件计算不同矿物元素含量与成浆性能相关性。发现准东高铁煤密度主要集中于1.40~1.50g/cm3,占整体的55.88%,而密度>1.50g/cm3煤样约占4.88%;黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石含量随煤样密度增大而增加,密度>1.50g/cm3煤样中伴生矿物含量高,Al、Si、S和Fe元素含量均达到最大,其中Fe元素质量分数从<0.5%增至5.97%;水煤浆样品黏度和稳定性也随制备煤样密度增加而下降,使用密度<1.40g/cm3的ZD1煤样制备的水煤浆黏度960mPa·s,析水率1.37%,而采用密度>1.50g/cm3煤样制备的浆体样品整体过于稀薄,成浆黏度降至320mPa·s,析水率达9.09%;相关性分析显示,煤中伴生Na、Mg和Ca元素在各个密度等级煤样中分布相对均匀,与成浆性能无明显相关性,而Al、Si、S和Fe元素的含量与成浆黏度和稳定性分别呈现显著和极其显著的负相关,即黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石质量分数越高,水煤浆黏度、稳定性下降趋势越显著。