本发明涉及一种煤层气的浓缩方法，具体为通过采用变压吸附和膜分离技术，实现煤层气浓缩CH₄和回收N₂综合利用的方法。该方法包括变压吸附和膜分离；所述变压吸附工艺参数如下：加压吸附的压力控制在0.8－2.4MPa范围内，降压解吸的压力控制在0.1－0.02MPa负压范围内，温度4－25℃；所述膜分离工艺参数如下：膜孔径为＜0.01μm，高压与低压比为＞4，原料气压力＞200Pa，原料气温度＜25℃；通过上述步骤，获得CH₄的纯度达到50－95％。本发明采用变压吸附和膜分离技术结合使用，浓缩CH₄并回收N₂，实现低浓度抽放煤层气的综合利用。本发明对煤层气资源综合利用，对于改善和优化能源结构、保障煤矿安全生产、降低煤矿生产成本、减少大气污染具有重要的经济和环境意义。