研究区煤系地层赋存于一个不对称的构造盆地之中，伏于第四纪冲积层之下。基岩面北高南低，高差达100～200m以上。
第四纪冲洪积层厚度变化较大，(143～434m)，以丁官屯附近最薄，向北和东南逐渐加厚，以粘土类地层为主，含水层组多由复结构的薄层中、细砂组成。第三承压含水层在北部(岳庄、后湖定府一带)发育有卵、砾石层，含水丰富。
煤系地层覆于奥陶纪灰岩之上，主要由砂岩和粘土质岩层组成。含煤段下部和煤系底部有薄层灰岩4～5层，单层厚一般约1～2m;在断层发育的西部有火成岩侵入，水文地质条件较为复杂。
(一)含水层
1.第四纪冲洪积含水层
共分4个含水层，每个含水层组均有较稳定的粘土层相隔，随冲积层的变厚，隔水层亦相应变厚。
2.基岩含水层
根据开平煤田相似矿井的实际观测资料，煤层采空塌陷造成的人工裂隙以及观测孔的水位影响范围以最上可采煤层以浅100m以内最剧烈。计算坑道涌水量时，对最上可采煤层100m以浅的其他岩层可不计算，故对上述100m以浅的基岩含水层(组)不再赘述。
(二)含水层间的水力联系
第四纪冲洪积层各含水层间均有较好的隔水层，特别是层位稳定的第三隔水层总厚度达20～50m，致使上下两相邻含水层的水位差达8m以上。隔水性能良好，各含水层间基本上无水力联系。
煤系各含水层间因有较厚的煤层、粘土岩和粉砂岩的存在，隔绝了各含水层地下水的直接联系。以仓补10孔为例，在煤9-煤12(ⅣB1)、煤12-煤14(Ⅳ－A)和煤14-K4含水层抽水时，当水位分别降至44.95m(q=0.119L/s·m)、26.97m单位涌水量(q=0.452L/s·m)和17.00m(单位涌水量q=0.779L/s·m)时，套管外环状间隙(上部含水层)的水仍然自流，说明各层间地下水的联系是微弱的。
第四纪第三承压含水层虽直接覆于煤系地层之上，由于普遍有厚为0.80～16.0m的风化带(表5-7)，在强烈风化带内，粘土岩风化成粘土状，砂岩风化成砂块，岩石松软、裂隙弥合，下部弱风化带的裂隙亦有溶蚀淤塞的情况。风化带起了明显的阻滞作用，大大降低了二者之间的水力联系。
表5-7 第三承压含水层风化带特征
奥陶纪岩溶石灰岩伏于煤系地层之下，最下可采煤层距此灰岩达130m，特别是最下70～80m的范围内以粘土岩和粉砂岩为主，与奥陶纪灰岩直接接触处均有粘土岩赋存。所以在构造正常的情况下，二者之间的水力联系将是极微弱的。
(三)断层的导水性
影响断层导水性的因素很多，如断层性质、落差、破碎程度和岩性等，目前尚无较好的方法对断层的导水性进行确切的评价。
研究区内共见断层22条，其中逆断层13条，落差大于30m的断层8条。进行钻孔水文观测的14个断层点，绝大多数在钻进中泥浆消耗量甚微或者不消耗(表5－8)，仅在仓补5孔F1断层处因破碎带正处于A层附近的粗砂岩中，所以消耗量达1.28m3/h。与本井田相邻的李庄子勘探区，在李11孔断层带抽水时，单位涌水量仅0.0035L/s·m，渗透系数为0.021m/昼夜。可见井田内部各断层的大多数部位导水性均是很微弱的。
表5－8 研究区断层带特征
(四)地下水的补给、径流和排泄
区内地形平坦，地面标高2～7m，坡降为2～4/1000，大致呈北高南低。大气降水的总趋势为自北向南宣泄。区内无河流，井田北缘有一苇塘(后湖)，东西长约7km，南北宽约2km，面积约14km2。苇塘与井田的西北边部相接，雨季仅苇塘中心有南北宽100m，东西长约3000m的范围内有积水，水深约0.9m，积水体积约27万m3，旱季干涸。
表土层在林南仓以北、后湖以南为灰黄色砂土或亚粘土，厚1～2m，透水性较好，利于大气降水的渗透。林南仓以南及东南部为灰色粘土或亚粘土，厚度一般大于10m，有似虫洞状圆孔，直径3～5mm，大者15mm。孔内含水，掘井时水自孔洞中流出。大气降水和临时的地表水体为潜水的补给来源。
由于冲积层内有较好的隔水层存在，深部含水层不能就近接受大气降水的补给。
如前所述，冲积层和煤系各含水层之间均有较好的隔水层赋存，地下水径流自北向南主要沿层间流动。煤系各含水层在盆状向斜的北翼接受冲积层第三承压含水层地下水的补给，主要沿层间流动后，在南翼又泄流于第四纪地层之中，所以向斜的北翼是煤系含水层的补给区，南翼是排泄区。
井田中、西部构造复杂，断层较多，利于地下水的上下联系。当矿井开采时，煤系地层各含水层水位产生大幅的下降，破坏原来的地下水平衡状态，可能在局部地区奥陶纪灰岩的水沿着断层破碎带直接补给煤系各含水层，或将破碎带冲溃，将奥陶纪灰岩水引入坑道。