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近年来，煤层气的研究与勘探已成为我国能源领域的热点问题之一。本文以淮北煤田东部芦岭矿区和沁水盆地南部寺河、成庄矿区为研究区域，运用质谱、色谱、WS-CRDS技术，从甲烷碳、氢同位素组成、甲烷气和水氢同位素值的定量关系以及煤层水的来源三个方面，着重研究了芦岭矿区煤层气地球化学特征及成因，同时与寺河、成庄矿区煤层气成因进行了对比，这将为揭示华北不同地区构造-热演化过程对煤层气生成和聚集的制约作用，以及准确估算煤层气资源量提供理论依据，取得的主要研究成果如下: (1)芦岭矿区煤层气组分中甲烷气占绝对优势（达97％以上），且明显显示出极干气的特征;甲烷碳、氢同位素值范围分别为-67.6‰～-64.2‰、-206‰～-224‰，属于生物成因气的分布范围;甲烷气和水氢同位素值定量关系表明，煤层甲烷气主要为通过二氧化碳还原作用生成的次生生物成因气;煤层水样品点同位素值均落在大气降水线附近，说明煤层水的主要来源为大气降水，符合生物成因气生成需有雨水补给的条件。因此，综合上面三个方面定性和定量分析结果，并结合研究区构造—热演化史研究认为目前淮北煤田芦岭矿区的煤层气主要为次生生物成因气，并和国内外已发现的生物成因气的碳氢同位素值大致处于同一水平区间。 (2)寺河、成庄矿区煤层气组成变动较小，甲烷气体积含量占绝对优势（达97％以上），明显具有干气的特征;δC(CH4)值的范围区间为-43.3‰～-52.5‰，甲烷的δD(CH4)变化范围为-221‰～-191‰，属热成因气的范围区间。并结合研究区构造-热演化史研究认为目前沁水盆地南部寺河、成庄矿煤层气主要为热成因气。 (3)芦岭矿区和寺河、成庄矿区煤层气成因类型不同，主要是因为:①芦岭矿区在构造演化过程中，上覆地层遭受严重剥蚀，使得已生成热成因煤层气的保存条件被严重破坏，因而热成因气大量逸散，且后来的温度条件利于次生生物成因气的生成，而没有达到热成因气生成的条件。②寺河、成庄矿在三叠纪之后研究区虽经历了抬升作用但是气体没有逸散;晚侏罗世至早白垩世的燕山期经历了异常热事件，使得沁水盆地南部矿区发生二次生烃作用，生成大量热成因气，同时由于后期改造作用较弱，使得热成因气得以保存至今。