准确认识炼焦煤结构及热解成焦过程是扩大炼焦煤资源、稳定焦炭质量的基础。然而由于煤的复杂组成和非均一非晶体结构,导致其热解过程包含由大量不同种类自由基反应构成的反应网络。目前的实验方法和仪器无法准确获知其中反应种类,导致对炼焦煤结构及热解成焦机理无法建立清晰的认识。基于活性反应力场的分子动力学方法为从分子层面研究煤高温过程中的自由基反应及相关反应机理提供了新的途径。镜质组是炼焦煤中含量最高的显微组分,在热解成焦过程中可以产生大量的非挥发分液相产物以黏结其他组分,直接决定着炼焦煤的黏结性及生成焦炭的质量。为了更好地明晰煤的结构及热解机理,本文以煤中的镜质组为样品,针对镜质组的分子结构及热解成焦反应机理开展了理论研究。选取了兖州气煤、艾维尔沟肥煤、方山焦煤、潞安瘦煤四种不同变质程度炼焦煤,利用Zn Cl2密度液分离富集得到了含量为90%以上的镜质组样品（简写为YZV、AWV、FSV、LAV）。利用基氏流动度和黏结指数表征了样品的黏结特性,采用固体碳核磁共振谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和拉曼光谱对镜质组样品进行微观结构表征,结合密度泛函方法构建了镜质组样品的分子结构模型。四种样品中AWV具有最高的流动性（MF=17675 ddpm）、最宽的塑性范围（ΔT=105.1℃）和良好的黏结性（G=99.32）。变质程度较高的FSV和LAV具有规模较大的芳香核结构;变质程度较低的YZV与AWV含有较多的脂肪结构,而AWV样品以饱和碳环结构为主。利用热重-质谱联用、原位漫反射红外光谱方法对镜质组样品的热解过程进行了原位分析;利用坩埚焦制备了不同成焦阶段的固体样品,并使用固体碳核磁共振谱、X射线衍射和拉曼光谱表征了固体产物中碳结构的演变。以构建的镜质组分子模型为初始结构,采用活性反应力场对其热解成焦过程进行了动力学模拟。基于元素分析与热重实验结果,提出了一种伴随挥发分逸出的开放体系的模拟方法,得到了与实验相符的结果,从微观角度描述了热解成焦过程中挥发分和碳结构的演变规律,并解释了流动相的来源、组成和生成过程。综合实验和计算模拟结果得知,四种镜质组样品中挥发分逸出的种类、数量、温度区间与镜质组中饱和碳结构密切相关。挥发分气体包括H2和烃类,碳原子数目较少的分子逸出较多。这些烃类气体主要来源于饱和碳环和烷基侧链结构的裂解,同时在生成过程中需要从镜质组结构中夺取氢原子。挥发分中乙烯类气体的二次反应可以加速凝聚相中氢原子的迁移。相比其他样品,AWV的挥发分集中产生在塑性温度区间,为流动相的产生提供了大量的可转移氢。在热解成焦过程中,碳结构随着温度的升高逐渐变的有序,碳层规模的扩大源于塑性区间饱和碳环的芳构化以及固化阶段碳层间的交联反应,其生长和堆叠经历了“纵向-横向-纵向”的变化趋势。饱和碳环结构有助于在塑性区间形成更多的流动相,这正是AWV具有较高流动性的本质原因。在流动相形成过程中,镜质组中的饱和碳环可以作为芳香环的前驱体,扩大芳香核的规模。并通过提供大量的可转移氢稳定断键反应产生的自由基,避免其固化。此外,它还可以避免镜质组中的分子在塑性范围前过早发生桥键断裂形成小分子气体逸出,有助于在塑性区间形成一定规模的流动相。YZV样品中烷基侧链产生的可转移氢以挥发分的形式在流动相形成之前逸出,FSV样品中较少的饱和碳结构含量导致热解生成的可转移氢数量较少,因此两者流动度较小。而LAV样品中饱和碳结构产生的可转移氢含量最少,难以形成流动相。