研究煤中伴生元素和有机化合物的性质,不仅有助于发现煤系共伴生矿产,指导煤炭资源的高效利用,还能对有害元素脱除,有效减少煤炭燃烧对环境的危害提供依据。本文以宁武煤田轩岗矿区老窑沟煤矿主采煤层5^#煤为研究对象,运用元素地球化学、煤岩学、矿物学、有机地球化学等理论知识,利用偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱仪、索氏抽提及族组分分离、气相色谱-质谱联用仪等实验仪器和方法分析煤中伴生元素的含量、分布状态、赋存特征及富集机理,分析煤岩组分和伴生矿物的特征,并根据煤中有机化合物尤其是饱和烃和芳香烃的特征分析成煤母质及沉积环境。老窑沟煤矿5^#煤的显微组分主要以镜质组为主,惰质组和壳质组次之。镜质体反射率（R_o）为0.811%,属于中阶烟煤。煤中矿物主要为黏土矿物,黄铁矿、方解石和石英次之。黏土矿物为泥炭聚集期和早期成岩作用阶段的产物。方解石多呈脉状填充于裂隙中,为后生矿物。黄铁矿形态多样,多受海水影响。常量元素中Al₂O₃和SiO₂含量最高。根据聚煤环境灰成分参数,得到聚煤环境为陆相泥炭沼泽,但是受海水影响,成煤环境为弱还原环境。煤及矸石中微量元素Li、Ga、Zr、Hf、Pb、U的含量均值均高于中国煤、世界煤和克拉克值。微量元素垂向分布表现为上部低于下部,原因可能有二:一是元素受盆地流体的作用而发生了煤层之间的交换,二是可能在聚煤作用早期物源中微量元素的含量比其它时期含量本来就高。煤及矸石中稀土元素Pr、Gd、Ho、Tm表现为正常,其它元素均表现为轻度富集。5^#煤中稀土元素的富集类型为轻稀土富集型,原因可能有二:一是与物质来源有关,二是与稀土元素在水中的溶解度有关,重稀土元素较轻稀土元素更易于溶解,造成轻稀土元素相对富集。由分布模式图知Eu呈明显负异常,说明物质来源为陆源碎屑补给;Ce无明显异常,说明研究区样品受海水影响较小。分析煤中有机化合物,发现成煤母质主要为高等植物,成煤环境为还原环境,有机质成熟度较高,且受到轻微的热作用或细菌微生物的降解作用。通过相关性分析和聚类分析,发现煤中伴生元素赋存状态复杂,但主要以无机矿物形式存在。除Pb、Ta、Sc,其它元素与显微煤岩组分有较好的相关性,尤其是与镜质组相关性较高。