在对山西附城山西组野外露头实地观测的基础上,对比太原西山地区野外露头剖面,通过采样分析、薄片镜下观测和粒度分析等手段,结合研究区钻井、测井资料,对沁水盆地南部二叠系山西组煤储层沉积特征、沉积环境的空间演化规律以及沉积微相与煤层厚度及煤层气含量间的关系进行了研究,结果表明:(1)沁水盆地山西组主要为受东北方及西南方的两大水系影响的河控三角洲沉积,可进一步划分为两个亚相(三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相)和七个微相(分支河道微相、陆上天然堤微相、沼泽微相,水下分支河道微相、水下天然堤微相、分支河口坝微相和支流间湾微相)。(2)伴随着研究区山西组沉积期海水总体由北西向南东退去,沉积环境从三角洲前缘过渡为三角洲平原沉积;沉积微相呈现出由分支河口沙坝微相→水下分支河道微相→水下天然堤→支流间湾微相→沼泽微相→陆上分支河道微相→陆上天然堤微相→沼泽微相的演化规律;在平面上,沉积环境从盆地北西方及南西方向盆地内部,由上三角洲平原沉积环境、三角洲间湾沉积环境向下三角洲平原沉积环境转变。(3)3#煤煤层顶底板多为分流间湾微相;煤相组成类型以覆水森林沼泽相和潮湿森林沼泽相为主,其次是低位沼泽(芦苇)相和干燥森林沼泽相;山西组煤层厚度、煤层气含量与沉积环境关系较为密切,煤层厚度、煤层气含量随沉积环境的变化从盆地北西方及南西方向盆地内部逐渐变大;而且沉积环境决定煤层煤相,而煤相控制煤岩的生气能力及含气量。论文对揭示沁水盆地二叠系山西组的聚煤环境和煤层气的成藏规律以及指导该区煤与煤层气资源合理开发利用具有借鉴意义。