沁水盆地煤层气勘探程度较其它盆地为高，已施钻煤层气井50口，且主要集中在盆地东南部，1991年始中国煤炭集团与外方合作在南部阳城获取潘2井排水采气4300 m3/d产量，中油集团1997年施工的晋试1井亦获取4050 m3/d产气量，中联煤层气公司1996年后在盆地北部寿阳、东部屯留、南部阳城部署煤层勘探井20余口，中国煤炭集团和中国石油集团都投入一定的钻井工作量，在盆地南部阳城北潘庄、樊庄形成两个试验区块。
沁水盆地南部阳城斜坡带，主煤层为山西组3 煤和太原组9、15 煤，以无烟煤为主，单层厚度大，全区分布稳定。煤层多，厚度大，含煤11～16层，煤层厚12 m，可采煤单层厚4～7 m，最厚10 m，煤层埋深200～1500 m，面积近1700 km2，煤层气资源量4500×108m3。构造部位为北倾单斜，构造简单，地层平缓，断裂不发育，3煤之上有24 m厚泥岩盖层，有利煤层气保存。煤层含气量大，一般为13～20 m3/t，最高39 m3/t，解吸率较高为70%左右，最高90%。煤层储层物性较好，构造裂缝发育，试井测试渗透率（0.3～1.61）×10-3μm2。甲烷风化带浅仅200 m，其下气体中甲烷含量大于95%。潘2井、晋试1井试采，产水6～38 m3/d，地层水总矿化度3100～3415 mg/L，Cl- 含量2100～1196 mg/L。盆地中部沁参1井煤系地层水矿化度高于奥陶系，亦高于上覆石盒子组和上倾斜坡带煤系地层水，说明含煤岩系为封闭水动力系统。
位于阳城北樊庄的晋试1井，井深705 m，钻遇山西组3煤厚5.15 m，太原组15煤厚3.04 m，石炭、二叠系煤层厚9.17 m，属Ⅱ号无烟煤。测试含气量19.8～30.46 m3/t，主要成分为甲烷，含气饱和度71%～98%。3煤之上为55.4 m厚泥岩盖层，15煤之上为13 m厚致密灰岩，封盖性能较好。区域性盖层为150 m厚的泥岩、粉砂质泥岩。煤层裂隙发育，高角度裂隙为主，密度为4～1.1条/cm。煤层埋藏较浅，地应力为7.9～9.4 MPa。测试井段521.6～527.4 m，原始地层压力3.949 MPa，压力梯度0.0076 MPa/m，原始渗透率0.5144×10-3μm2。排采近2个月，产水6.88 m3/d，产气2000～4000 m3/d，最高4050 m3/d。中国石油集团在樊庄区块施钻晋试1井后，又在区块内钻探了晋试2～6井五口勘探井，组成六口试验井井网，控制面积182.22 km2，取得了353.26×108m3煤层气探明储量，170.13×108m3可采储量。
中国煤炭集团晋城矿务局与美中能源公司合作，在潘庄区块进行煤层气勘探，施钻了潘1～7井，形成井距300 m的七口井梅花式试验井网，采用了地面钻孔、酸化压裂、释压抽气工艺技术。潘2井3煤顶埋深217.6 m，煤层厚6 m；9煤顶埋深268.9 m，煤层厚1.50 m；15煤顶埋深314.2 m，煤层厚2.8 m；完井井深425 m。经射孔、酸化、加砂压裂、抽水排气，排采260天（除去故障实际排采151天），产水量3500 m3，产气量16×104 m3。初始阶段30天，产水量428 m3，产气量100 m3，单位产气量很小，为0～2.84 m3/h。停泵33天后，排采29天，产水量832 m3，产气量50500 m3，排采后17天平均日产气量达6160 m3/d。第二次停泵76天后，排采92天，产水量2240 m3，产气量11×104 m3，前期产气量10～100 m3/h，第82天后增至607 m3/h，排水量为1.4 m3/h，后10天平均日产气量为7963 m3/d，最高达9428 m3/d。潘2井排采情况说明，初始排水量小于来自井孔周围的补充水量，储层压力较大，不利于排采。随着产气量增加，储层压力逐渐降低，当排水量超过井孔周围补充水量，孔内液面不断降低，周围煤层逐渐脱离水面，甲烷解吸释放产气量大增。当排采停止，周围地层水涌出补给井孔，产气量又下降复原。中联煤层气公司1999年在潘庄施钻TL—007井获16303 m3/d煤层气产量。
中联煤层气公司在阳城以北已施钻了TL3—4、6—9、11等七口勘探井，在固县枣园TL3井之西布置了Fz1—9试验井，形成十口井组成的井网，同时在中国煤炭集团潘庄区块试验井网基础上，控制面积164 km2，取得402.19×108m3煤层气探明储量，218.39×108m3可采储量。沁水盆地南部煤层气勘探成果，初步证实了沁水盆地煤层气资源潜力。参见《中国煤层气盆地图集》“沁水盆地南部煤层气勘探成果图”、“TL003井3煤等温吸附曲线”、“TL003井15煤等温吸附曲线”、“TL006井3煤等温吸附曲线”、“TL006井15煤等温吸附曲线”、“TL003井气水产量曲线”、“TL006井气水产量曲线”、“晋试1井15煤等温吸附曲线”、“晋试1井3煤等温吸附曲线”、“晋试1井3煤气水产量曲线”、“晋试1井3煤井底流压曲线”。