为了研究废弃矿井中煤层气成因，以沁水盆地南部潘庄区块废弃矿井为例，抽采废弃矿井中煤层气并进行化学组分和同位素测试，并采集部分废弃矿井水样品测试水中离子浓度、pH值等进行研究。结果表明：潘庄区块废弃矿井中煤层气CH₄体积分数平均值为91.99%，CO₂为1.26%，N₂为6.73%；甲烷碳同位素(δ¹³C₁)值为–31.36‰~–33.53‰，平均–32.25‰，氢同位素(δD)值为–182.76‰~–193.20‰，平均–187.538‰。废弃矿井排采水中阴阳离子主要为Mg²⁺、K⁺、HCO₃、Cl^–、Na⁺、SO2– 4和NO– 3等，产出水型为Mg-(HCO₃)₂型，表明矿井水受到地表水的强烈影响。废弃矿井中煤层气主要以热成因气为主，少量次生生物气。与附近未开采煤储层相比，研究区废弃矿井中的环境更有利于次生生物气的生成。