苏发强，荆士杰，高喜才，浦 海，范伟涛，于光磊，武俊博，邓启超，张 涛

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454003；2.西安科技大学 西部煤炭绿色开发国家重点实验室，陕西 西安 710054；3.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116)

煤炭地下气化是一种新型、绿色、低碳、环保的开采方式，其工艺流程是从地面向煤层钻井，在煤层中构建气化通道，通过注气井向煤层注入气化剂(空气、氧气、水蒸气等)使煤层进行有控制的燃烧，经历煤的氧化、还原等一系列气化反应过程生成气化煤气通过生产井排出地表[1-3]。煤炭地下气化过程中燃空区的形成及衍化是一个动态过程，是气化通道随着燃烧以及氧化不断膨胀，并伴随大量裂隙的产生及不断扩展垮落的结果。若冒落空间过大，可能引起气化区域上方岩层过度破坏(过量移动、开裂甚至地表沉陷)，气化区周边的裂隙也有可能贯通地表或地下水源，从而导致气体泄漏、污染环境等危害并影响地下气化的正常进行[4-7]。并且，在研究中由于地下气化系统以及实验方式的差异也会导致不同的气化结果，对差异化规律的研究也是研究气化过程中十分重要的课题[8-9]。同时对气化燃空区的拓展衍化和整个气化过程的能量回收评估，对于实现高效的煤炭地下气化具有十分重要的意义。

在煤炭地下气化过程中，对于燃烧区域和气化腔体以及能量利用方面，国内外学者做了许多研究。郭广礼等[10]使用数值模拟方法研究了无井式煤炭地下气化岩层与地表运动的关系；……