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为了更准确研究深部煤层CH4的吸附特征和煤的孔隙结构特征，了解深部煤储层CH4吸附的影响因素和机理，通过工业元素分析、煤岩学、真密度、13C核磁共振碳谱(13C-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试表征了煤样的微观结构，并构建了黑龙关(HLG)和蛤蟆沟(HMG)两个煤样的大分子结构模型。在大分子结构模型的基础上进行孔隙结构模拟，结合低压CO2吸附实验和低温N2吸附解吸实验，从超微孔、微孔、中孔和大孔角度分析煤样孔隙结构特征。通过等温吸附模拟，分析了CH4的吸附特征。主要研究成果包括：
1．通过13C-NMR、FTIR、XPS分析进行了煤样的微观结构表征。研究结果表明：(1)煤化作用的过程，也是煤分子结构中芳香化合物缩聚程度提高的过程；(2)在低煤级阶段，芳香环被取代程度很高，随着煤级升高，芳香环被取代程度降低，逐渐趋于平稳；煤的大分子结构中亚甲基的含量高于甲基的含量，氢键多以自缔合羟基氢键的形式存在；变质程度相近时，富惰质组煤的芳香度与缩合度要稍高于富镜质组煤；高挥发分烟煤具有极好的生烃潜力，第二次煤化作用跃变也会导致生烃潜力的跃变；(3)HLG和HMG两种煤样中氮的存在形式主要为吡咯，硫的存在形式主要为噻吩型硫。
2.通过13C-NMR、FTIR、XPS等参数构建了HLG和HMG煤样的平面结构模型和立体结构模型。HLG和HMG煤样的结构模型的密度均为1.45g/cm3。
3.通过低温N2、低压CO2的吸附解吸实验和超微孔隙结构模拟的方法，研究了HLG和HMG煤样的孔隙结构特征。研究结果表明：(1)与HMG煤样相比，HLG煤样具有更复杂的孔隙结构和更大的孔体积和比表面积；(2)传统的体积法等温吸附实验低估的CH4吸附量为ZRT/PVh-m；低估的吸附量随着埋深的增加而增大，因此对于深部煤储层低估的CH4吸附量很大，不可忽略。
4.通过等温吸附模拟分析了深部煤层CH4的吸附特征和影响机理。研究结果表明：(1)压力对CH4的吸附呈现出正效应，温度和水含量对CH4的吸附呈现出负效应；压力越高，吸附量对温度变化越敏感；相同温度压力范围下，HLG煤样的吸附能力大于HMG煤样；(2)从吸附热角度看，CH4的吸附属于放热反应，导致了温度对CH4的吸附呈现出负效应；H2O与煤分子的作用强于CH4与煤分子，导致了水分不利于CH4的吸附；从孔隙结构上看，H2O分子占据许多有利的吸附孔位，导致这些有利的吸附孔位无法吸附CH4，且H2O的存在也会阻碍CH4等流体分子的扩散，导致了CH4吸附量的减少。
1．通过13C-NMR、FTIR、XPS分析进行了煤样的微观结构表征。研究结果表明：(1)煤化作用的过程，也是煤分子结构中芳香化合物缩聚程度提高的过程；(2)在低煤级阶段，芳香环被取代程度很高，随着煤级升高，芳香环被取代程度降低，逐渐趋于平稳；煤的大分子结构中亚甲基的含量高于甲基的含量，氢键多以自缔合羟基氢键的形式存在；变质程度相近时，富惰质组煤的芳香度与缩合度要稍高于富镜质组煤；高挥发分烟煤具有极好的生烃潜力，第二次煤化作用跃变也会导致生烃潜力的跃变；(3)HLG和HMG两种煤样中氮的存在形式主要为吡咯，硫的存在形式主要为噻吩型硫。
2.通过13C-NMR、FTIR、XPS等参数构建了HLG和HMG煤样的平面结构模型和立体结构模型。HLG和HMG煤样的结构模型的密度均为1.45g/cm3。
3.通过低温N2、低压CO2的吸附解吸实验和超微孔隙结构模拟的方法，研究了HLG和HMG煤样的孔隙结构特征。研究结果表明：(1)与HMG煤样相比，HLG煤样具有更复杂的孔隙结构和更大的孔体积和比表面积；(2)传统的体积法等温吸附实验低估的CH4吸附量为ZRT/PVh-m；低估的吸附量随着埋深的增加而增大，因此对于深部煤储层低估的CH4吸附量很大，不可忽略。
4.通过等温吸附模拟分析了深部煤层CH4的吸附特征和影响机理。研究结果表明：(1)压力对CH4的吸附呈现出正效应，温度和水含量对CH4的吸附呈现出负效应；压力越高，吸附量对温度变化越敏感；相同温度压力范围下，HLG煤样的吸附能力大于HMG煤样；(2)从吸附热角度看，CH4的吸附属于放热反应，导致了温度对CH4的吸附呈现出负效应；H2O与煤分子的作用强于CH4与煤分子，导致了水分不利于CH4的吸附；从孔隙结构上看，H2O分子占据许多有利的吸附孔位，导致这些有利的吸附孔位无法吸附CH4，且H2O的存在也会阻碍CH4等流体分子的扩散，导致了CH4吸附量的减少。