我国地史上的聚煤期有14个，其中早石炭世、晚石炭世、早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早—中侏罗世、早白垩世和古近纪—新近纪的聚煤强度较大，为主要聚煤期。在这8个主要聚煤期中，以晚石炭世—早二叠世、晚二叠世、早—中侏罗世和早白垩世4个聚煤期更为重要，相应煤系地层中赋存的煤炭资源占我国煤炭资源总量的98%以上，煤层气资源也基本上储集于这些地质时代煤层之中。
（一）晚石炭世至早二叠世
石炭二叠纪成煤期广泛分布在天山—阴山和昆仑—秦岭隆褶带之间（图3-2、图3-3）。以贺兰山和六盘山为界，以西地区包括河西走廊、青海北部和新疆天山地区（称西北聚煤区），该区由于发育在构造活动带中，煤层薄而不稳定，后期又经过强烈的构造变动，除了甘肃河西走廊和青海局部地区发育有可采煤层外，其他地区煤层很薄，无煤层气资源评价意义，以东地区称华北聚煤区。在华北聚煤区，石炭二叠纪含煤层段自下而上为上石炭统本溪组、上石炭统—下二叠统太原组、下二叠统山西组、中二叠统下石盒子组、中二叠统—上二叠统上石盒子组，受沉积环境影响，太原期聚煤作用最强的区域位于阴山—大青山古隆起的南侧古海岸线附近（图3-4），其中心位于准格尔—大同一带，煤厚12～28m，在豫皖区虽有1～11层薄煤层，但煤厚仅2～4m（图3-5）。山西期南华北抬升，早期整个华北聚煤区为滨海、泻湖沉积体系的砂泥岩相、煤相占主导地位，晚期则被河流、三角洲、滨岸粗碎屑岩相所占据，泥炭沼泽相曾一度遍布于全区各个角落（图3-6），煤层在华北地区普遍发育，聚煤中心除继承的外，还形成了淮南、平顶山、邢台—鹤壁—大屯聚煤中心，煤厚最大10～12m，一般5m左右。上、下石盒子期南华北再次下降，沉积主要由滨海、泻湖沉积体系的砂泥岩相和泥炭沼泽相组成，在豫皖区（南华北）沉积了10层煤层，煤厚2～18m（图3-7）。而此时北华北为干燥和氧化环境的陆相杂色砂泥岩沉积。
图3-2 中国晚石炭世含煤地层分布示意图
通过上述各组煤层厚度变化规律可以看出，从太原组、山西组到石盒子组沉积时期，煤层分布有明显从北向南迁移的规律。这主要受控于同沉积期古构造和海水侵进方向与海水占据的时间。
图3-3 中国早二叠世含煤地层分布示意图
图3-4 华北聚煤区太原期岩相古地理图
1.古陆：2.浅海碳酸盐岩相区；3.滨岸粗碎屑岩相区；4.滨岸潮坪泥砂岩相区：5.浅、滨海碳酸盐岩泥砂岩相区；6.泻湖砂泥岩相区；7.泥炭沼泽发育区（煤层平均厚度大于5m）；8.物源补给方向：9.海水侵入方向
图3-5 华北聚煤区山西期岩相古地理示意图
1.古陆；2.浅海碳酸盐岩相区：3.滨岸粗碎屑岩相区；4.泻湖三角洲相区；5.泥炭沼泽发育区（煤层平均厚度大于5m）；6.物源补给方向；7.海水侵入方向
图3-6 华北聚煤区石炭—二叠纪煤层分布图
1.太原组富煤区；2.山西组富煤区；3.上、下石盒子组富煤区
图3-7 华北聚煤区主要煤田（矿区）石炭二叠纪煤层厚度图
（二）晚二叠世
我国晚二叠世成煤期集中分布在我国南方（图3-8），以龙潭组为代表，含煤性较好的有湘、赣、粤、桂、黔、滇、川、苏皖南和西藏等地。闽、浙、鄂等地虽有含煤地层分布，但煤层薄，煤炭资源量有限。龙潭组以海陆交互相沉积为主，由于华南地台稳定性较差，成煤期东西部构造振动频率不同，各地区煤层层数和厚度变化很大（图3-9）。在湘、赣、粤、桂、苏皖南地区含煤层一般1～10层，可采和局部可采1～3层，可采煤层总厚度多小于8.0m，单层厚小于25m，苏皖南、赣东北区一般小于1.0m。黔西、滇东可采层数多达35层（其中长兴组6层），可采总厚度一般为15～20m，川南次之，可采总厚度3.6～11.6m。
图3-8 中国晚二叠世含煤地层分布示意图
图3-9 华南各区龙潭组（含长兴组）可采和含局部可采煤层总厚图
（三）早—中侏罗世
早—中侏罗世含煤地层广泛地分布于西北、华北、东北及华南诸省区（表3-1、表3-2）。煤炭资源集中分布在鄂尔多斯、准噶尔、吐哈、柴达木、塔里木和伊宁等盆地。由于它形成于规模不等、类型多样的内陆沉积盆地中，因此煤层厚度及分布变化较大。准噶尔盆地及鄂尔多斯盆地为大型内陆拗陷型盆地，以湖泊沉积体系为主，成煤环境较稳定，煤层大范围稳定发育，并形成巨厚的煤层。如准噶尔盆地南缘乌鲁木齐矿区发育两层巨厚煤层，单层最大厚度达52.91m，可采煤总厚度达144m。鄂尔多斯盆地神府煤田的2号煤层厚3.12m，在数千平方千米范围内稳定发育。
表3-1 西北地区主要矿区早中侏罗统可采煤层总厚度表
表3-2 华北和东北早、中侏罗世含煤地层及煤层
（四）早白垩世
早白垩世含煤地层主要分布在我国东北和内蒙古地区，除三江—穆棱河一带为海陆交互相聚煤盆地外，其余主要为断陷型盆地沉积，见图3-10。共有5个盆地群，大小不一的盆地达数十个之多，而且均沉积了厚～巨厚煤层，是我国中生代又一重要聚煤期。
该聚煤期盆地面积小，但煤层很厚。各主要盆地（矿区）可采煤层总厚度见表3-3。从表中可以看出，内陆湖盆煤层，单层煤厚达数十米。而三江—穆棱河盆地煤层虽多，但厚度多小于1.5m，煤层间距多大于15m。
图3-10 东北及内蒙古东部早白垩世含煤层系分布与构造体系关系分布图
1.褶皱；2.断裂；3.重要分界断裂（此界限以南为前震旦纪基底，其北为古生代“褶皱带”）；4.经向断裂；5.近海的；6.内陆的；7.盆地群的大致范围；8.三江—穆棱河聚煤坳陷的边界；9.聚煤期后白垩纪和新生代的大型坳陷。
Ⅰ.三江—穆棱河坳陷；Ⅱ.赤峰—铁岭盆地群；Ⅲ.海拉尔盆地群；Ⅳ.巴音和硕盆地群；V.多伦盆地群