构造煤是构造作用的产物,含高能瓦斯构造煤是煤与瓦斯突出的必要条件。遵循“结构决定性质”这一基本思路,本文以3对中煤阶不同变质程度的原生结构煤及其共生构造煤以及平煤八矿顺煤层断裂带9个构造煤实验煤样为研究核心,通过FT-IR、13C NMR、XRD、压汞、低温氮吸附、甲烷等温吸附和解吸实验,并结合前人相关研究成果,运用力化学理论和研究方法深入探讨了构造应力对煤结构演化的影响,初步揭示了构造煤力化学作用结构演化规律,分析了构造煤力化学成烃机理,探讨了构造煤微观结构演化对瓦斯特性的控制作用。主要取得了以下几点结论:(1)构造作用不仅控制着构造煤结构演化,同时也是其能量来源,构造煤力化学结构演化与热演化路径相似。总体表现为构造煤烷基侧链等脱落,芳香体系增加,构造应力促使构造煤结构超前演化。(2)中煤阶构造煤结构演化是芳香体系和脂肪结构相互竞争的结果,构造煤脂肪侧链脱落后生成低分子化合物或缩合成新的长链烷烃或环烷烃;与之对应,构造煤芳环缩合作用和芳构化作用相互竞争,共同作用促使构造煤芳香体系增大。(3)随变质程度增加,构造煤中不稳定含氧官能团如缔合氢键OH/NH首先脱除,稳定的含氧官能团如苯、醚中C-O和CH2-C=O等则表现为先增加后减小的趋势。构造煤含氧官能团演化与煤层所处构造位置有关,封闭系统构造煤含氧基团逐渐减少,在顺煤层断裂带构造煤缓慢氧化可能会导致其表面含氧基团增多,吸水性增强。(4)构造煤大分子结构和低分子化合物都可能成为成烃母质来源,构造活动周期性演化导致构造煤结构演化由封闭、半封闭系统转化为半封闭、开放系统,极大地促进了有机质反应朝向体积增大的方向进行,有利于烃类生成。生烃和排烃相互促进或相互抑制,构成有机地统一体。同时构造煤中的矿物质对构造煤成烃也有一定的催化作用。(5)随构造作用增强,不同破坏类型构造煤优势孔径尺寸趋于减小并逐渐均匀化,微孔始终占煤孔隙结构主导地位,各阶段孔容都有所增加,中孔和大孔增加最为显著;开放孔逐渐向细颈瓶孔过渡,孔隙连通性变差。构造煤大分子结构演化控制着纳米级孔隙结构演化并对瓦斯吸附起控制作用,大量低分子化合物的生成对孔隙结构的形态和大小具有改造作用,并改变了瓦斯吸附层位增加了瓦斯运移性能。构造煤孔隙结构为瓦斯赋存提供了空间,孔隙、裂隙为瓦斯扩散和渗流提供了通道。含瓦斯煤体微裂隙的形成与扩展是间歇式的、非连续的,煤体微裂隙的增加促使有机质化学反应平衡向体积增大的方向进行,有利于瓦斯生成。构造煤瓦斯赋存特性受其微观结构演化控制。