煤化作用一直是煤地质学、有机地球化学等学科的研究内容之一，尤其是近年来随着煤成烃及煤层气等相关问题的开展，煤化作用机理的研究显得尤为重要。煤化作用实质上是在温度压力及时间等因素的作用下，煤的物理化学结构的变化及由此导致的煤的物理化学性质的变化，因此，了解煤化作用过程中物理化学结构的变化是深入理解煤化作用机理及过程的关键。13C-NMR核磁共振技术是一种无破损的结构分析方法，可从定性及定量的角度对煤结构特征进行分析，已被广泛的应用在煤结构的研究中。 本文选用中低变质程度的十种煤样，运用煤结构的固体核磁共振(13C-NMR)测试方法得到的结果，经过谱图分峰、分析，计算得到表征煤大分子结构的分子结构参数。以碳元素的含量、O/C值作为煤级的表征参数，系统分析了煤中各种官能团的含量、分子结构参数随煤级参数变化的演化趋势，在此基础上对中低煤化阶段的煤化作用机理进行了研究。主要结论有： (1)煤NMR结构参数的演化和碳元素的含量、O/C值有着很好的相关关系。尤其是芳碳率、质子化碳、芳氢率、桥头碳、氧接芳碳、侧支芳碳和脂碳率及芳甲基、脂甲基等，随碳元素的含量、O/C值变化的演化趋势更为明显。在一般情况下，总体趋势上，前五个参数随碳元素含量的增加而增加，与其有着很好的正相关性，随O/C值的增加而减少，有着良好的负相关性；后几个参数随碳元素含量的增加而减少，而随O/C值的增加而增加。从一定程度上也反映了以碳元素含量和O/C值作为煤级判断参数的合理性。 (2)从数据及其演化趋势可以看出，煤结构参数大致可分为三类：芳香区内碳结构参数、脂肪区碳结构参数、含氧的结构参数。它们的演化趋势与实际相符。芳香区内碳含量随煤级的增高而增加，脂肪区碳元素的含量随煤级的增高而减少，含氧官能团的结构参数随煤级的增高而减少，在过程中有一定的反复，其含量随着煤级的增高有一增高的趋势，但随后其含量大量减少，与元素分析的结果较一致。由此可见，核磁共振数据能够充分揭示煤在煤化作用期间的化学变化过程：脱烷基，脱羧，脱羟基和脱氢的变化过程。 (3)煤的NMR结构参数的演化具有波折状和阶段性的特点。在碳元素含量81.21％、O/C值0.11左右区间内，芳碳率、质子化碳、芳氢率、桥头碳、平均芳环数、脂碳率、脂甲基和芳甲基碳等表征煤结构的重要参数都较为一致的在这些点附近出现转折，这标志着煤结构演化机理的转变。在早期的演化阶段，含氧官能团的脱氧，氧元素含量减少，致使芳碳率增高，质子化碳、桥头碳、平均芳环数等相对含量增加，脂碳率下降，脂甲基和芳甲基的含量减少，但演化趋势比较平缓。随着演化程度的加深，碳元素含量81.21％、O/C值0.11左右区间内，此时大量侧链断裂，结构参数的演化也趋于剧烈，变化速率和变化幅度都有所增加。由于含氧官能团的脱落、侧链的断裂，产生大量的小分子，小分子发生缩合作用，导致含氧官能团、脂甲基和芳甲基等结构相对含量的增加。