为定量研究不同煤阶煤的化学结构, 借助傅里叶红外光谱, 对河曲长焰煤、 柳林焦煤及晋城无烟煤进行了化学结构表征。 从红外的四个谱段来看, 每一谱段都发生了一定的变化。 在芳香结构中, 河曲煤有5个峰位, 柳林煤减小为3个峰位, 而后至晋城煤又增加到5个峰位。 在含氧官能团中, 随着煤阶的升高, 波数在1 100～1 350 cm-1的峰面积逐渐减小, 峰形变得平缓, 这说明煤化作用是富碳、 脱氧的过程。 在脂肪烃中, 谱图中波数在2 952 cm-1附近的肩峰加宽, 说明甲基的含量增加。 波数在2 895 cm-1附近的峰形逐渐变缓, 说明次甲基的含量减小。 在氢键范围内, 随着煤阶的增高, 谱图先变缓后变陡, 波数在3 400 cm-1附近变化尤为突出, 说明煤中自缔合羟基的含量先减小后增加。 并运用Origin7.5软件对所得到的红外谱图进行分峰拟合及归属。 结果表明: 苯环的取代方式主要以三取代为主, 随着煤阶的增高, 苯环三、 四取代含量下降, 二、 五取代含量升高; 其中苯环三取代的含量由63%降至32%, 苯环四取代由17.21%降至12.86%, 而苯环二取代则由12.36%增至24.44%, 苯环五取代由6.55%增至26.58%。 红外归属中, 不同煤阶煤灰分的百分含量, 与其工业分析中灰分含量有很好地对应。 随着煤阶的增高, 碳氧单键的比例由37.22%降至27.83%; 碳碳双键含量由31.02%升高到36.86%, 而后又降至25.42%; 碳氧双键含量有微小变化, 由13.07%降到13.02%, 然后又升至13.81%。 脂肪烃中, 随着煤化程度的加深, 甲基对称伸缩振动占比分别为11.67%, 11.81%和12.92%, 甲基反对称伸缩振动占比分别为18.74%, 18.94%, 24.76%, 而次甲基的伸缩振动占比分别为17.38%, 12.53%, 11.57%, 亚甲基对称伸缩振动占比分别为18.09%, 18.14%和15.43%, 亚甲基的反对称伸缩振动占比分别为34.41%, 38.58%和35.32%。 亚甲基的对称与反对称的比例都出现先增加后减小的趋势; 甲基的对称与反对称伸缩振动的比例则呈增加趋势; 次甲基的含量呈降低趋势。 羟基-N氢键存在于河曲煤与柳林煤中, 晋城煤无此类氢键; 煤阶越低, 其百分含量越大。 随着煤阶的增高, 环状缔合氢键由19.03%降至12.71%, 羟基-醚氢键由27.20%降至16.89%; 这是由于低煤阶煤中羧酸、 羟基等含氧官能团的含量高。 自缔合羟基含量先由39.63%减小到34.78%, 而后又增加至37.88%; 而羟基-π氢键的含量由9.84%上升至27.77%。 这些变化揭示了煤化作用是一个富碳、 去氢、 脱氧、 去除杂原子的复杂演化过程; 对探索煤大分子结构演化特征及控制机理有借鉴意义。

为研究煤质特性对激光等离子体的影响，选取8种代表性煤样为实验对象，首先对煤样进行了元素分析和工业分析，并通过实验研究激光与不同煤样之间的相互作用，分析了水分、灰分等对激光等离子体的影响。试验结果表明，煤化程度不同的煤呈现出不同的等离子体时间谱；在等离子体形成的初期，时间谱均呈上升趋势(＜1μs)，随着等离子体信号的衰减，曲线呈单调下降趋势(约1μs后)，煤化程度高的煤种在激光作用约2μs之后发生二次电离；在相同实验条件下，不同煤种的等离子体温度不同，煤化程度越高等离子体温度越高。