本发明公开了一种富油煤地下原位气化‑热解‑余热利用一体化系统，包括气化输入井、气化输出井、气化水平井、热解输入井、热解输出井、热解水平井、空气分离装置、CO2捕集装置、气液分离装置、热解产物气液分离器和燃烧室等。针对单一地下原位技术无法有效利用富油煤块分解产生的大量热量，本发明结合富油煤地下原位气化和原位热解技术，将气化过程的放热及气化产物的能量用于富油煤的热解，使整个系统在不额外输入能量的情况下，自发地发生热解反应。最后，将反应生成的CO2通入上一地块进行封存，实现了CO2零排放。该系统在气化‑热解共采过程中，避免了热量浪费，对能量进行了梯级利用，实现富油煤的清洁高效转化。