煤层气是有机质在成煤过程中形成的天然气。这些气一部分从煤层中运移出去；一部分留在煤层中，与煤同生共存，通常称为煤矿里的瓦斯气，或者叫煤层甲烷气，其主要成分是甲烷。煤层气中甲烷含量在95％以上，还含有少量的氮气和二氧化碳气。煤层里含有丰富的煤层甲烷气。煤矿中含有的煤层气达到一定浓度时，会有很大的危险，稍有不慎即会发生瓦斯爆炸，酿成煤矿事故。所以必须把瓦斯气从矿井里排出来，工人才能下井开矿。开采煤层气是变废为宝，使危害矿工生命的瓦斯气变成供人们使用的天然气。存留在煤层中的天然气以三种方式存在：一是以吸附的状态存在于煤层，气分子被吸附于煤层空隙的表面；二是以游离状态存在于煤层空隙中；三是以溶解状态存在于煤层水中。研究表明，每吨煤中含有的煤层气从数立方米到数百立方米之间，专家们估计全世界煤层气资源量约250万亿立方米，大致相当于全世界常规天然气资源量。煤层气资源主要集中在俄罗斯、加拿大、中国、澳大利亚、美国等国家。
美国是率先开采煤层气的国家。在采煤之前，先打井采气，每口井可日采气1万立方米。美国已在20个州勘探开发煤层气。1990年采气52亿立方米，有采气井2550口。煤层气已成为现实能源。
我国煤资源十分丰富，煤层气资源量估计为16万亿立方米。我国煤矿有47％的矿井属于高甲烷井，也是煤矿瓦斯气爆炸事故多的原因。开发煤层气有利于煤矿安全开采，更是缓解能源紧张的途径之一。中国在山西沁水盆地已正式开采煤层气。2005年，中国开始了第一个煤层气开发示范项目。该项目设计到2006年底形成生产1亿立方米生产能力，先期40口井已压裂投产，日产气8万立方米，该项目由中联煤层气公司负责。