九里山煤田位于徐州市、铜山县及沛县境内，呈北东向展布，北与山东毗邻。向西南伸入安徽省，长约30公里，宽约18—27公里。陇海铁路横贯煤田南部，东南距津浦铁路约8公里，经微山湖可通京杭运河，区内公路成网，水陆交通都很方便。
该煤田包括坨城、庞庄、夹河、张小楼、张集、义安等6个中型井田和13个小型井田。成因类型属滨海泥炭沼泽沉积煤田和湖沼沉积煤田。含煤地层有：上石炭统太原组，下二叠统山西组和下石盒子组。分布于拾屯、闸河及马坡复式向斜中。含煤地层均被40—180米厚的第四系覆盖，属隐伏煤田，含煤地层平均总厚386米，含煤19—29层，总厚9.6—29.09米，平均厚12.56米。含可采和局部可采煤4—10层，厚5.75—12.38米，平均厚6.88米。山西组含煤性最好，含煤系数4.96%，含煤3—9层，厚3.53—8.71米，平均厚5.4米。可采煤1—4层，厚1.19—5米，平均厚2.7米，为薄层—中厚层煤。下石盒子组含煤性较差，含煤系数3.34%，含煤3—9层，厚2.4—5.04米，平均厚3.67米。可采煤2—3层，厚1.44米，平均厚2.71米，为中厚层厚层煤。太原组含煤性最差，含煤系数2.09%，含煤91—4层，厚2.85—4.33米，平均厚3.49米。可采煤1—3层，厚0.93—1.7米，平均厚1.47米，为薄层—中厚层煤。煤层以凝胶化物质为主，只有山西组煤层局部丝炭物质占54.2%。显微煤岩类型以亮暗煤为主，次为亮煤。煤质牌号主要为气煤，次为肥煤，少量贫煤、无烟煤。局部受岩浆活动影响变为天然焦。原煤分析含：水分0.84%—3.11%、灰分10.25%30.41%、挥发分32.70%—40.32%、发热量2.23—3.5千焦耳/千克，精煤含碳81.45%85.89%。下石盒子组为中—高灰、低硫煤，山西组为中灰、低—特低硫煤，太原组为低中灰、高硫煤。煤岩可选性一般较好，绝大多数为易选煤，少数为难选煤。可作良好的动力用煤、炼焦和配焦用煤。
在新中国成立后，对九里山西北广阔之平原曾引起一些地质学家的注意。在贾汪煤田全面勘探的同时，为寻找新的后备基地，华东煤田地质勘探局大力加强了区域普查。1955年底，华东煤田地质勘探局一二四队（原贾汪煤田地质勘探队，简称一二四队）普查分队技术负责人董玉林等，在分析了九里山地区地质构造后，认为九里山属于徐州大背斜的西北翼，九里山西北平原与徐州大背斜东南翼的贾汪煤田相对应，推论应有相同的煤田存在。1956年初，一二四队派出了司徒得、李懋典、李宗泰、温顺华等人组成的普查小组，到该地区开展1∶5万路线地质测量，在苏山头找到奥陶系灰岩，而且地层倾向北西，由南东向北西地层由老到新，推断向西北第四系之下有煤系地层存在。随即由一二四队主任工程师汪国栋率领谷声颀和司徒得等人到九里山进一步踏勘，肯定有进一步工作的必要。2月初派司徒得、朱哲、温顺华等人测制了三条地质剖面，从五个方面推测含煤的可能性，推断了掩盖区的构造形态，拟定了钻孔验证方案。与此同时，一二四队在萧县岱桥南施工一孔，于175.38米深处见到0.7米的下石盒子组煤层，其与九里山踏勘区属同一构造单元。2月下旬在踏勘区内布置了三条远景勘探线。一二四队工程师孙绍庚和郭宗泰、李懋典、胡信心、林学彬等，于1956年3月调集钻机，选择第三剖面为突破口，距杨山3500米布置了第一个钻孔（Q1号孔），在第四系之下见到了奥陶系灰岩，依据该孔推出含煤边界，向北2000米，施工了Q2号孔，结果见到太原组的第九、第十层煤（当时华东煤田地质局正在徐州开会，当唐朝信、李登华将Q2号孔见煤的喜讯向吕继业队长汇报时，局领导很高兴，表扬了找煤有功单位和人员），证实了九里山煤田的存在。随后Q3号孔和Q28号孔相继发现了下石盒子组和山西组的煤层，从而揭开了九里山煤田普查勘探的序幕，为江苏省煤田地质勘探提供了丰富的后备基地。为提高勘探效果，加速煤田勘探，吸收了苏联的经验，采用了物探与钻探相结合的综合勘探方法，在九里山煤田开展普查和勘探。华东煤田地质勘探局物探大队电法二分队姚多银、雷良荣、陈建国等，于1957年3月在九里山煤田全区开展电法（电测深法）普查，并选择有希望的地区同时进行地震勘探，1958年4月提交了《徐州煤田九里山区1957年度电法勘探资料（说明书及附件）》，推断了九里山地区的隐伏构造和找煤有希望的地段，给进一步挑选新勘探区提供了可靠的资料。在电法普查过程中所发现的张集地区一狭长高阻隆起构造，煤系可能埋藏较浅。1957年9月华东煤田地质勘探局徐州办事处（由原一二四队等单位合并组成，简称徐州办事处）地质组长王承义、林学彬等，布置了钻孔验证，结果见到下石盒子组和山西组的煤层，从而肯定了张集以南，陇海铁路以北为煤层埋藏较浅的地带（即后来勘探的张集煤矿）。而且进一步推断陇海铁路以南隆起部分，与张集隆起相连，也是一个找煤有希望的地段。
经过二年的普查找煤，大致圈定了含煤范围，部分地段达到了普查程度，并将九里山煤田自北向南划分为坨城、拾屯、义安等三个勘探区。为了加快勘探速度，尽快满足建井的需要，在“边设计、边勘探、边建井”的所谓“三大边”的方针指引下，采用普查、详查、精查一竿子到底的做法，对九里山煤田全区开展精查。1957年12月，徐州办事处三个工区的地质组长张富贵、王承义、李登华、郭宗泰、林学彬等，同时对拾屯勘探区及柳新（坨城勘探区南段）、张井（义安勘探区北段）、坨城（坨城勘探区北段）、张集四个矿区开展情查。1958年7月，江苏煤炭工业局一六九煤田地质勘探队（由徐州办事处所属队改编，简称一六九队）提交了《徐州煤田拾屯矿区精查地质报告》，8月提交了《徐州煤田坨城精查地质报告》及《徐州煤田张井矿区勘查地质报告》，9月提交了《徐州煤田张集矿区精查地质报告》。1958年7月又开始在张小楼矿区进行精查，10月对拾屯勘探区深部进行补充勘探，1959年4月提交了《徐州煤田张小楼矿区精查地质报告》，10月提交了《徐州煤田拾屯矿区深部补充勘探地质报告》。1959年4月，一六九队根据安徽省地质局三二五队提交的《闸河平原煤田第十、十一、十二井田详细勘探报告》中指出的：第十井田东北部（王门矿区）可能有串珠状的构造小盆地，还可能存在部分煤系的意见，在王门矿区布置了少量的钻孔验证，证明其与闸河煤田全部连成一体，因而开展精查，12月提交了《徐州煤田王门矿区精查地质报告》，扩大了矿区范围。九里山煤田经二年的精查勘探，共获得储量5.75亿吨，其中可供利用储量4.65亿吨。
1960年，江苏省煤炭工业局物理探矿队（简称煤田物探队）电法三队，技术负责人李世焕和王洪义、周光明，在坨城矿区进行电法详查，10月提交了《铜山县坨城区电法详查勘探资料说明书》，推定了矿区内两条主要断层的位置。
1962年4月，江苏省煤炭工业局技术委员会，根据地质部、煤炭工业部、冶金工业部、建筑材料工业部、化学工业部和全国矿产储量委员会联合发出《关于复审“大跃进”以来所提交的地质报告，核实储量的通知》，对1958年以来提交的地质报告进行了复审。根据复审决议和建井需要，按上海设计院所划分的井田范围，一六九队孙绍庚等对过去勘探程度不高的部分煤矿，全力以赴地进行填平补齐的补充勘探，同时对过去的勘探成果进行了总结。从1962年5月至1966年10月先后提交了《桃园煤矿地质勘探报告最终报告修改资料》、《徐州煤田东城、庞庄煤矿地质勘探最终报告补充资料说明》、《徐州煤田九里山矿区地质勘探详查报告》、《徐州煤田王庄煤矿地质勘探最终补充报告》、《徐州煤田九里山矿区拾屯井田地质勘探最终报告（精查）》、《江苏省徐州煤田张小楼勘探区精查地质报告》。安徽省地质局三二五队主任工程师石仁宜和吴丰洲、唐开建等，从1963年11月开始，对地处安徽、江苏二省交界处的吴庄煤矿进行补充勘探，1965年3月提交了《安徽省萧县、江苏省铜山县闸河煤产地吴庄（12）井最终勘探报告》。提交了储量4907万吨，其中可供利用储量4307万吨，至此，九里山煤田的补充勘探全部完成。
为“四五”计划期间在江苏省实现年产原煤1000万吨的目标，要求尽快提供大型矿井的地质资料，搞好老矿挖潜，查找新的煤田领域。1973年10月，江苏省煤炭地质勘探团物探营地震二队技术负责人牛树昌和顾志民、曹田奎等，以找煤为目的，在郑集地区（九里山煤田西部）进行地震普查。江苏省煤炭地质勘探团二、四、五营配合地震二队进行钻探验证，在大刘庄、李庄和马坡等地都发现了煤系和煤层，取得良好效果，从而进一步扩大了煤田的范围。1974年，江苏省煤炭地质勘探团改为江苏省煤田地质勘探公司，所属各营相继改为队。在郑集地区找煤取得重大进展的基础上，1975年，江苏省政府对全省煤炭工业和勘探布局作了统筹安排和调整，江苏省煤田地质勘探公司在徐州市建立了“徐淮勘探指挥部”，统一组织、领导工作，公司负责人魏绪玉兼任指挥，总工程师吴光荣任副指挥，组织江苏省煤田地质勘探公司二、四、五队（简称煤田二、四、五队）和煤田物探测量队地震二分队，首先在马坡地区进行勘探会战，在普查找煤的基础上，直接跨入最终勘探，1975年完成会战任务，提交了《江苏省马坡勘探区详查地质报告（最终）》。提交可供利用储量6863万吨，远景储量4001万吨。
在马坡勘探会战的同时，丰沛煤矿建设工程指挥部煤田地质勘探大队孙忠月、陈作福等采用钻探手段，于1974年底开始对大刘煤矿进行补充勘探，1976年8月提交了《江苏省徐州煤田大刘普查最终报告》，提交可供利用储量1054万吨。
马坡会战完成后，由煤田二队宋文瑞、苏显耀、王国忠等和地震二分队，采用钻探、地震相配合的综合勘探方法，继续在马坡进行补充勘探，在郑集地区普查找煤，同时对李庄井田（包括张集井田及安徽省境内一部分）开展情查，1978年12月同时提交了《江苏肯铜山县李庄井田详、精查地震勘探报告》和《江苏省铜山县徐州煤田李庄井田（精查）地质报告》，获得可供利用储量3亿多吨，远景储量756万吨。随后煤田二队又对李庄井田进行补充勘探，施工了19个钻孔。1981年10月，煤田二队提交了《江苏省铜山县徐州煤田马坡煤矿精查地质报告》，获得可供利用储量2054万吨，远景储量1370万吨。同年11月，地震二分队提交了《江苏省铜山县郑集地区地震勘探报告》。1981年6月对李庄井田西部再一次补充勘探，1983年10月提交了《江苏省铜山县徐州煤田李庄井田（精查）补充地质报告》。获得储量1.89亿吨，其中可供利用储量1.82亿吨。
在马坡煤矿李庄井田补充勘探期间，徐州矿务局地质勘探队鲍淀澄、李承文、周尚明等，采用钻探手段，对老矿区的深部进行补充勘探。1977年10月，对张小楼煤矿深部（包括柳新煤矿和坨城煤矿南部）进行补充勘探，1984年9月提交了《江苏肯徐州煤田张小楼煤矿补充地质勘探报告（精查）》，获得储量1.29亿吨，其中可供利用储量1.27亿吨；1979年8月开始对庞庄煤矿（包括东城、庞庄井田、抬屯井田及邓庄井田一部分）深部进行补充勘探，1982年12月提交了《庞庄煤矿补充地质报告》，获得可供利用储量15989万吨：1983年，在坨城矿区第三线西南14平方公里范围内进行补充勘探，1987年4月提交了《江苏省徐州煤田坨城煤矿补充勘探精查地质报告》，获得储量7213万吨，其中可供利用储量7039万吨。近10年的深部勘探大幅度地增加了九里山煤田的储量。
九里山隐伏煤田的发现，不仅是江苏省煤田事业的重大突破，而且推进了全国煤田普查工作的进展，为全国煤田事业做出了突出的贡献，在历史上占有重要的地位。自1956年初在九里山地区开展找煤，到1986年8月基本勘探完毕。投入钻探工作量70余万米。截至1991年底，累计探明储量9.79亿吨，其中可供利用储量9.38亿吨，建设大小矿井17个，设计年开采能力总计518万吨，已开采量（包括损失量）占累计探明储量的17.7%，成为江苏省第二个煤炭基地。
在普查勘探九里山煤田过程中，华东煤田地质勘探局测量队的任万忠和孟兆典，于1957年3月改进了投影埋石方法，将线投影改为板投影，提高了多风季节投影的质量，这一成果曾收入1958年《全国测绘技术革新成果汇编》中。同年华东煤田地质勘探局物探大队电法二队，首次采用电测深法，对九里山煤田的普查勘探发挥了很好的作用。对隐伏煤田采用钻探和电法相配合的勘探方法，是行之有效的好方法，取得了对隐伏煤田综合勘探的经验。1958年3月，华东煤田地质勘探局，在徐州召开先进经验交流会，介绍了九里山煤田的经验。提出开展“比学赶帮大面积红旗竞赛运动”，“放卫星夺高产”，使钻探效率显著提高，出现数十次台月进尺的高产记录，最高台月进尺5022.62米，大大地加快了勘探速度。1979年8月，煤田二队205钻机，在郑集K—25号孔施工中，首次采用绳索取芯钻进，加快了勘探速度。
1958—1960年期间，片面追求高速度，忽视质量，钻探质量低；过大放宽勘探网度，降低储量级别要求；违反勘探程序，采用“普、详、精查一竿子到底”和“边设计、边勘探、边建井”的方针；矿井改进方案变动太大，导致部分勘探工程布置和高级储量分布不合理；只顾短期急需，缺乏长远考虑，初期放弃了对太原组的勘探，以后又不同程度地犯了片面追求速度，忽视质量的错误。以上各种原因，造成同一矿区一再补充勘探，已经开工建设的矿井又停建或改建，造成极大的浪费。这是一个“欲速则不达”的深刻教训。