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基于断裂力学和摩尔-库伦准则，建立了不同初始应力状态下CO2注入煤层后储层、盖层岩石破裂模式以及断层活化失稳判据，对封存系统地层稳定性进行了分析，通过对影响CO2封存安全性的参数(Shmin/Sv、储层盖层岩石弹模、泊松比、断层倾角等)敏感性分析表明：在进行地层稳定性预测的时候应充分考虑煤层初始应力状态、吸附引起的差异性膨胀效应以及储层盖层体系岩石力学性质的影响，且存在一个确保地层稳定的CO2临界注入压力；基于储层-盖层体系破坏模式以及断层活化准则，建立了CO2临界注入压力的确定方法。研究成果可以为不可采煤层CO2封存工程储层压力控制以及安全性评价提供科学依据。