大同煤田有两个煤系：侏罗纪煤系与石炭二迭纪煤系。侏罗纪煤系，原形成于印支运动后期的坳陷盆地，以后由于燕山及喜马拉雅山运动的影响，被卷入新华夏系多字型构造中，为单一的弱粘结煤。侏罗纪煤系与石炭二迭纪煤系共有可采煤层18层，其中侏罗纪煤系有可采煤层15层、石炭二迭系有可采煤层3层，两者总厚度为26米，相当于一座七层大楼的高度。
大同煤田不仅储量大，而且煤质也好。正在开采的侏罗纪煤系，是最好的动力用煤，被称为“世界动力煤细粮”。它有五大特点：第一是火力强，一般的煤每公斤发热量只有5000-6000大卡，只能烧开9-10公斤水；大同侏罗纪煤每公斤发热量却达约8000大卡，能烧开11-12公斤水。第二是灰分低，一般的煤灰分都在10%-20%，即每百斤煤烧完后要留下10-20斤灰渣；大同侏罗纪的煤灰分只有5-8%，即每百斤烧完后只有5-8斤灰渣。第三是硫、磷等杂质少，大同侏罗纪煤含硫小于1%，含磷只有0.29%。第四是挥发分高，大同侏罗纪煤挥发分含量都在30%-34%间，用作燃料很容易点燃，宜于制煤气，并且是加工转化成煤化工产品的好原料。第五是硬度高。煤质坚硬开采起来费点事，但在运输上，特别是长途运输就很方便了。大同的优质煤很早就遐迩闻名，从前，北京、天津一带的煤商都用“口泉大块”作为招徕顾客的商标。现在大同煤更是国家建设不可缺少的工业食粮。
此外，大同煤田还具有优越的开采条件。首先是它的煤层离地表很近，开凿井筒一般只要凿下去60-100米就能见煤，最深的部分也不超过400米，因此，建井快、投资少。第二，煤层倾斜度小，一般的斜度都在5%左右，便于机械开采。第三，顶板坚硬，顶板岩石多是坚硬的胶质岩石，有的地方采空了几十年，顶板岩石还掉不下来。第四，瓦斯量少。第五，地下水少。一般矿井涌水量都在每分钟6-7吨左右，甚至更多，大同煤矿还不超过1吨，排水设备可节省。
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