我国作为以煤为主要能源资源的国家,煤炭行业的碳减排直接影响着我国“双碳”目标的达成。目前,煤炭行业在研和应用的碳减排中,碳捕集、封存和利用（CCUS）技术、煤地下气化（UCG）技术皆被认为是减少煤炭行业碳排放和实现煤层清洁开发利用的有效手段。通过对CO2封存和UCG技术的应用研究发现,煤层的裂缝大小和结构对CO2封存过程中CO2注入和运移,以及UCG过程中气化剂注入和煤层气化产物的产出具有直接的影响作用。煤层中裂缝体积越大,数量越多,对于流体在煤层中的活动就越有利,这都体现在煤层的裂缝结构之上。然而,目前关于煤层CO2封存和UCG裂缝结构的研究较少,并且缺少现场资料,未能揭示二者实际施工过程中煤层裂缝结构的变化规律。因此,本论文以煤层在CO2封存和UCG过程中不同条件下裂缝结构变化为研究目标,首先通过X射线衍射获取煤岩的矿物组成,再通过纳米压痕实验和扫描电镜获取煤样矿物分布和裂缝结构特征,分析裂缝特征和矿物组成之间的关系,最终利用煤岩加热实验、CO2封存模拟实验和扫描电镜实验得到煤岩在加热后以及暴露在CO2环境中裂缝结构的变化。通过饱CO2封存模拟实验,我们观察到了样品裂缝的明显扩张、生成和闭合,独立的狭窄裂缝在反应后相互之间连通形成大裂缝,煤样中非裂缝区产生了新的裂缝,还有一些裂缝缩小甚至消失;通过煤岩加热实验观察发现,煤样裂缝结构在0～80℃时是呈现出降低的趋势,在80～150℃时呈现出上升的趋势,最后在150～200℃又呈现出微弱的下降趋势;煤样的刚度集中在0.2～0.4GPa范围内,杨氏模量在1～5GPa之间,结合扫描电镜实验和X射线衍射实验结果发现了煤岩裂缝结构、形态以及不同矿物组成的分布之间存在的直接关系。本次研究发现煤岩的矿物组成和裂缝结构特征息息相关,石英/菱铁矿这些杨氏模量和刚度较大的矿物的存在是煤岩样品中较大裂缝发育的主要原因;煤岩在CO2环境中会产生裂缝结构改变,引起煤岩的裂缝孔隙度和渗透率增加,对于煤层CO2封存具有积极影响;煤岩在150℃时裂缝结构最佳,是最适宜流体在煤层中活动的温度。