煤炭既是重要的能源资源，也是潜在的材料原料。作为能源时，煤的物理结构在其综合利用及转化中有不可忽视的作用，如煤中孔隙结构对煤层气的储存、吸附、运移、解吸等有关键性作用。作为材料原料时，能为高精尖产业提供优质原料来源，如煤基石墨、煤基石墨烯等。显微组分是煤的主要成分，对煤的属性及其应用贡献不可小觑。本文以榆横矿区小纪汗煤矿2号煤层样品（XJH）为研究对象，对煤中显微组分开展原子力显微镜（AFM）观测，分析镜质组、半丝质体和丝质体的微观形貌和孔隙结构特征，为该区煤的清洁高效利用夯实基础。结果显示，XJH煤显微组分的微观形貌以粒状结构为主，表面颗粒呈不同规则程度圆形或椭圆形随机分布；镜质组表面颗粒的功率谱密度分形维数Ds最大，颗粒空间充填能力和高低起伏程度大，随机性强，微观结构较复杂。半丝质体次之。丝质体Ds最小，颗粒分布较疏散，起伏程度较缓，微观结构较镜质组和半丝质体简单。孔隙结构方面，镜质组孔隙平均孔径和面积最小，但孔隙数量最多，且贡献主要来自孔径＜2 nm的微孔，镜质组孔隙结构更利于煤层气的吸附和储存；惰质组平均孔径和面积大于镜质组，但孔隙数量更少，这是惰质组中孔径2~50 nm的介孔数量较多所致，惰质组的孔隙结构能为煤层气的扩散提供有利通道。惰质组中半丝质体和丝质体的孔隙结构都主要由介孔贡献，但半丝质体孔隙分形维数D较大，即半丝质体孔隙不规则程度较丝质体大。