本文对平朔9号气煤（PS9）、屯兰2号焦煤（TL2）、长治3号贫煤（CZ3）的聚集态结构和热解行为进行分析,探讨热解行为与聚集态结构的关系。利用X射线衍射（XRD）从聚集态尺度上对煤样中芳香层片间距离d002、堆砌高度Lc、延展度La和堆砌层数Nave等微晶结构参数进行表征;利用拉曼光谱（Raman）对煤样的有序性进行分析;利用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对煤样的聚集态结构进行系统的观察,并对煤中晶格条纹的长度,弯曲度及取向性特征进行定性及定量表征。在煤聚集态结构分析的基础上,对煤进行热重质谱联用实验（TG/MS）,研究了煤热解特征和主要气态产物的生成特征。经分析,获得如下主要结论:（1）通过比较三种煤样的XRD微晶结构参数,发现当镜质体反射率增大时,d002减小、La、Lc和Nave增大,表明变质程度越高,芳香体系越大,芳香堆垛层数越多。（2）Raman分析表明,当镜质体反射率增大时,表征有序度的参数:D峰和G峰的峰位差P（G-D）、G峰和GL峰的强度比IG/IGL及D峰和G峰的半峰宽比FD/FG逐渐增大,表明变质程度增大,煤中缺陷结构减少,微晶结构增大,有序度变好。（3）通过HRTEM研究发现,煤样中不同区域晶格条纹的长度和弯曲度变化不大,芳香环分布以1×1、2×2和3×3为主,弯曲度在1.0-1.2之间。随着煤级增大,煤样中晶格条纹变长,弯曲度增大。PS9V-T和TL2V-T不同区域晶格条纹取向较为杂乱,有序度较差,而CZ3V-T不同区域晶格条纹取向良好,且趋向一致。综合XRD、Raman和HRTEM的结果发现随着变质程度增大,煤样中杂基官能团减小,缺陷结构减少,芳香体系相连的基团脱落,芳香体系逐渐向石墨微晶转变,有序度变好。（4）热解特征表明,随着煤级的增大,热失重量减少,热解峰温增大。热解特征参数与结构参数关联发现,随着d002减小,Lc、IG/IGL、P（G-D）和晶格条纹长度、弯曲度增大,热失重量和最大热失重速率减小,热解峰温增大,表明煤中微晶结构越大,芳香结构有序度越好,结构越稳定。（5）对热解甲烷,低碳脂肪烃、氢气、小分子芳香烃、水、二氧化碳和一氧化碳等主要气态产物研究发现,PS9V-T中C2-C4类脂肪烃和含氧类气态产物的产率较大,说明其中含有大量脂肪侧链和含氧官能团;TL2V-T中甲烷的产率最大,表明其中含有较多的小分子结构和长链脂肪烃;CZ3V-T中氢气的产率最大,表明其芳香缩聚作用强烈。