煤的吸附/解吸一直是煤层气地质学研究的重点，对其机理的探索从未停止过。沁水盆地南部是我国煤层气勘探开发第一个示范工程区，由于经历了多期构造应力场的作用，产生多期不同方向、不同性质和不同强度的构造变形，造成煤储层的各向异性及高变质演化程度;福建天湖山地区是我国岩浆作用广泛发育和煤层大量富集的代表性地区之一，具有强变形高变质的特点。中国的煤炭开采和煤层气开发主要集中在中高煤级变形煤中，因此，对上述两个代表性地区的煤岩样品进行系统综合的多方位研究对揭示煤层气的吸附/解吸机理具有重要的理论意义，同时为煤矿安全生产和煤层气勘探开发提供一定的理论依据。　　本文对两个地区的样品主要进行了三个方面的研究:一是研究煤岩的物理结构组成特征，包括宏观变形特征、煤岩显微组分、无机矿物组成和微观孔隙特征，采用的实验方法有手标本观察和定性描述、显微组分测试、工业分析、低温液氮吸附实验以及透射电子显微镜观察;二是研究煤岩的化学组成，包括元素组成和有机大分子结构，利用的测试手段包括镜质组反射率测定、元素分析、红外光谱测试和核磁共振实验;三是研究煤岩的吸附/解吸特征及机理，使用的实验手段主要为等温吸附/解吸实验、固体表面物理化学方法和煤化学法。通过对各部分的单独分析和综合对比研究，获得以下主要成果和认识:　　(1)高煤级变形煤宏-微观物理结构组成特征不同煤岩类型具有不同的物理结构组成特征。宏观上，脆性变形煤随变形变质程度增强，煤体破碎程度增加，原生结构减少，次生裂隙增多;韧性变形煤原生结构消失，可见韧性流动构造或重结晶。随变质程度增强，镜质组含量升高，惰质组含量降低;在相近变质程度下，强变形煤镜质组含量高于弱变形煤，尤其是韧性结构煤镜质组含量高;无机矿物主要为粘土矿物，沁水盆地煤几乎全部为粘土，而福建地区煤除了粘土矿物外，还可见少量碳酸盐和硫化物，说明福建地区地质历史时期的成煤环境与湖相或海相沉积有关，也可能与后期岩浆活动携带的矿物质有关，而沁水盆地主要为海陆过渡相沉积。　　微观上，高煤级变形煤主要以过渡孔和微-亚微孔为主，是煤孔容和比表面积的主要贡献者，液氮吸附等温吸附回线表征煤岩不同孔隙类型和形态:开放孔、半开放孔和封闭孔。　　(2)高煤级变形煤化学结构组成特征有机大分子结构主要包括芳香族化合物、脂肪族链状化合物和含氧官能团。红外光谱数据显示，芳香族、脂族和含氧官能团各自具有不同的吸收峰位和强度，其中芳香族含量占绝对优势，脂族次之，含氧官能团最少;随着变质变形程度增强，芳香族含量升高，脂族和含氧官能团含量降低。核磁共振侧重不同类型碳的特征，芳碳率fa包括faH与faB、faS和faO;脂碳率fal包括fala、fal3、fal2、falc,(1)、falso和falbo;芳族(1668-1480cm-1)和脂族（1480-1350cm-1）频带和吸收峰呈现出互补的演化趋势。C/H比随着变质程度的增加显著升高，福建地区普遍高于沁水盆地，这是煤化过程去氢、富碳、脱氧的一种体现。　　(3)高煤级变形煤吸附/解吸特征处于第三次煤化跃变的沁水盆地煤岩对甲烷的吸附/解吸量（VL介于27.64～40.33m3/t之间）高于第三-四次煤化跃变之间的福建地区煤岩（VL介于10.66～20.71m3/t之间）;沁水盆地煤岩随变质程度增加，吸附/解吸量升高，兰氏压力逐渐降低;弱-中等脆性变形煤解吸滞后性强，且在较高压力下解吸缓慢，较低压力环境下迅速解吸，强脆性变形煤和脆韧性过渡煤解吸滞后性介于弱脆性和韧性变形煤之间，韧性变形煤的解吸和吸附曲线近于重合，解吸滞后性降低，瞬时解吸速率较高;变质程度控制煤的吸附/解吸，构造变形也是影响煤吸附/解吸性的重要因素。　　(4)高煤级变形煤结构组成对吸附/解吸的影响兰氏体积随比表面积、累计比表面积、孔容增大而变化的趋势相似，呈“U”字型，与液氮吸附量的关系呈波动起伏状，而兰氏压力呈倒“U”字型;平均孔径位于一定范围，吸附/解吸性最好。兰氏压力随镜质组含量升高呈弧形递增，随惰质组含量升高逐渐降低，但吸附/解吸较好的煤含镜质组和惰质组比例近4∶1或1∶4。吸附/解吸随碳和氢含量增高都呈递增趋势，压力呈降低趋势，C/H比值中等时，具有好的吸附/解吸性。芳族和脂族含量升高都有利于吸附/解吸，但综合效应下，两者含量近于相等最有利;并不是所有含氧官能团都不利于吸附/解吸。矿物含量增加降低吸附/解吸性，由于样品大多数矿物不超过5％，因此与吸附/解吸没有很好相关性，可在判断其他影响因素时忽略其影响以方便对比分析。　　(5)高煤级变形煤吸附/解吸机理探讨煤的结构演化总趋势表现为脂族和各类杂原子官能团成分不断热解和减少，缩合芳香体系的芳构化和缩合程度逐渐增高，芳香层片的定向性和有序化明显增强，芳香层叠置、集聚形成芳香环叠片，是煤吸附/解吸甲烷的本质原因。引起煤层气吸附的物理吸附力是范德华力，包括静电作用力、德拜诱导力和伦敦色散力，使得甲烷分子在具有不同孔裂隙结构的空间及煤基质表面发生吸附或解吸。