体积模型是将岩石或煤层简化成由几个主要成分组成的混合体，例如，砂岩模型是由石英颗粒（骨架）、泥岩和孔隙中的地层水组成。由于煤的组成成分十分复杂，很难用准确而简单的模型来模拟，因此借鉴石油测井解释中泥质岩石模型，建立由纯煤、灰分和水分组成的煤层体积模型，纯煤主要指煤中可燃烧的碳和挥发物质等成分，简称为碳；灰分包括泥质、其他矿物杂质以及泥质及其他矿物成分在原生状态下所含有的水及其在燃烧过程中的挥发物；水分则指充满颗粒孔隙中的水。

对煤层和岩石进行定量评价，就是通过求解体积模型中各种成分的含量，达到对岩层岩性、煤质进行分析的目的。对于由3种主要成分组成的体积模型，只要建立包含这三种成分的独立方程组成的方程组，就可以解出三种成分的含量。如果这三个独立方程都是线性方程，就可以直接用线性方程组求解岩性或煤质成分。如果要求解m种岩性成分，就必须使用（m-1）种测井线性响应方程和物质平衡方程构成的联立方程组。采用线性方程组求解煤质成分或岩性的方法，优点是算法简单，但是不能充分利用所有测井信息是其最大的缺点。

针对这一问题，形成了线性最小二乘法、线性单纯形法、非线性规划法和评价原生煤层的碳灰水（Coal Water and Ash; CWA）法。①线性最小二乘法。为了尽量多利用测井信息，当由物质平衡方程和所有测井方法响应方程构成的方程组中的方程个数可能少于待求未知数个数时，应用线性最小二乘法，则可求出各种成分含量的最佳近似解。②线性单纯形法。是一种可以对解加以约束的数学方法，能避免在物理上或地质上不合理的解。这种数学方法在未知数个数多于方程个数（欠定）的情况下满足约束条件，并在一定意义下求得最优解。③非线性规划法。上述煤质或岩性分析方法都只适用于线性响应方程，而对非线性电阻率响应方程是不适用的。通过建立非线性规划数学模型，在目标函数中增加由约束条件及惩罚系数组成的惩罚项构成非相干函数，来获得非相干函数极小意义下的最优近似解。④评价原生煤层的CWA法。针对线性方法不能使用具有非线性特征的电阻率响应方程问题，CWA法利用电阻率测井、密度测井响应方程，以及物质平衡方程建立非线性联立方程，求解原生煤层的碳、灰分和水分。

煤田测井定量评价可以为煤田地质勘探提供必要的数据，如通过对煤层灰分的计算来减少煤样测试的工作量。