煤层气（俗称煤矿瓦斯）是一种生于煤层、储于煤层，以甲烷为主要成分，以吸附方式为主要赋存状态的气体地质体，既是一种洁净高效能源，又是煤矿灾害的祸首。煤与瓦斯突出是瓦斯灾害的主要方式之一。研究表明，煤与瓦斯突出与构造作用密切相关。据不完全统计，世界上几乎所有的煤与瓦斯突出均发生于经构造作用强烈改造的构造煤中;同时煤与瓦斯突出过程中，瓦斯突出量往往要比突出煤体的瓦斯实际含量高得多，多达几十倍，甚至上百倍，即使考虑在产气和瓦斯突出过程中围岩中赋存的气体，也远远不能弥补含气量与兰氏吸附量之间的差距。这客观提出了一个煤地质界和构造地质界长期关注的重要科学问题:超量煤层气的产生是否与构造作用下煤的变形作用有关，如果有关，是什么关系？对这一问题的回答也将是认识煤矿煤与瓦斯突出机理和煤层气开发等工程问题的重要理论基础。　　本文通过煤次高温高压变形产气实验，结合气体成分分析、碳氢元素定量分析及红外光谱分析等手段对中煤级煤在变形过程中能否产气体以及化学结构是否发生变化等方面的内容展开了研究，取得如下进展和成果:　　(1)设计了专门用于研究煤变形产气的实验方案。实验中设计了两档实验温度，70℃和100℃，均明显低于煤的热解温度，以避免实验过程中煤热解作用的发生;同时，最大限度地扣除残存吸附气体的贡献，以比较准确确定因变形作用所产生的气体。结果表明，本实验方案是可行的。　　(2)实验表明，中煤级煤在发生变形作用过程中能够产生甲烷气体，产气过程受差异应力与温度的共同作用，其中差异应力的作用更为明显，差异应力越大，煤变形过程中产生的甲烷就越多;温度主要是通过影响煤的变形行为来影响产气，温度增加有利于韧性变形，促进甲烷的生成。　　(3)对变形前后的煤样进行了碳、氢元素定量分析。煤在变形实验后碳、氢元素的含量均有降低，而且碳、氢的损失量与煤的变形强弱、产生甲烷气体的量有较好的对应关系。当变形实验条件中温度最高，差异应力最大时，煤中碳、氢的损失量也最大、产生的甲烷也最多。因此说明实验过程中收集到的甲烷应该来自煤自身，而不是来自煤中残留的或煤中微小包裹体所包含的气体;同时表明，煤在构造应力作用下发生变形时，不仅改变了煤的物理结构而且能够改变其化学结构并产生甲烷。　　(4)傅里叶变换红外光谱的研究表明，随着变形的增强，煤的脂族结构含量呈减少趋势，而芳香结构与含氧官能团则保持相对稳定。脂族结构中甲基含量的降低对差异应力十分敏感，即较小的差异应力就能造成甲基侧链的大量脱落，并且甲基的减少量与甲烷气体的产生量有良好的对应关系。　　(5)激光拉曼光谱的研究表明，代表芳环总量的G峰峰面积(AG)随差异应力增加而增大的幅度较随温度的变化更为明显，也就是说AG对差异应力的反应较温度更为敏感;代表次生结构缺陷的D峰峰面积(AD)对于韧性变形的反应更为敏感，当变形实验条件有利于韧性变形时，次生结构缺陷数明显增加。此外，拉曼光谱特征也从另一个侧面证实了煤的动力变质作用，即构造变形对煤的化学结构具有一定的改造作用，增强煤化程度，加快侧链及其他官能团的脱落，促使煤分子结构不断向芳香化发展。　　(6)探讨了不同变形机制对煤化学结构及产气的控制机理。在脆性变形机制作用下，煤在构造应力作用下主要表现为碎裂和研磨作用，煤快速形成优势破裂面并产生滑动，机械能主要转化为摩擦热，即定向应力作用下的热演化。随着变形程度的增加，热能逐渐积累，分子运动速度加快，动能增加，使煤中键能较弱的脂肪官能团和芳核侧链等断裂脱落，降解，有序度增加，产生CH4等气体分子，但煤的化学结构仍处于稳态，不易发生煤与瓦斯突出。在韧性变形机制作用下，主要使机械能转化为应变能，芳香层片通过结构单元位错或层片滑移等过程，一方面使芳环及芳香层片间产生次生结构缺陷，有序度降低，另一方面使芳核裂解，分子运动速度加快，侧链小分子脱落，产生一些小分子（如CH4等），并可能存在于煤的次生结构缺陷中，且伴随此过程储存了大量处于非稳态的应变能，当维持其平衡的条件被打破时，巨大的应变能突然释放，同时小分子便会以煤层气的形式从次生结构缺陷中释放出来，这可能是煤与瓦斯突出的动力学过程。