丰沛煤田位于江苏省西北部，分布于丰县和沛县境内，与山东省毗邻。呈近东西向展布，长约50公里，宽25公里。南距陇海铁路25公里，有支线进入矿区，东临微山湖与京杭运河相通，公路成网，水陆交通方便。
丰沛煤田包括三河尖、龙固、姚桥、大屯、孔庄、张双楼、龙东、丁楼、沛栖等9个大、中型井田和6个小型井田。成因类型属滨海泥炭沼泽沉积煤田。含煤地层主要有上石炭统太原组和下二叠统山西组。除丰县华山有太原组和山西组的长石砂岩出露外，含煤地层均被74—578米厚的第四系所覆盖，为一隐伏煤田。含煤地层总厚约272米，含煤15—20层，各矿区煤层总厚平均为6，81—16.2米，含煤系数为6.2%—15.75%。可采和局部可采煤层3—6层，厚5.5—12.51米。山西组含煤性好，含煤系数为5.02%，含煤2—5层，厚2.23—8.87米，平均5.68米。含可采和局部可采煤1—3层，厚1.35—6米，平均4.7米，单层最厚11.64米，为薄层—厚层煤。太原组含煤性相对较差，含煤系数2.90%，含煤8—15层，厚3.11—6.3米，平均4.6米。含可采和局部可采煤2—6层，厚0.79—4.30米，为薄层—厚层煤。煤层以凝胶化物质为主，次为丝炭物质，山西组煤层局部丝炭物质占57.7%。显微煤岩类型为亮暗煤和亮煤。煤质排号以中等—易选的气煤、肥煤为主，次为贫煤、无烟煤、天然焦，局部岩浆活动强烈，天然焦占总量一半以上。原煤分析含：水分1.06%、灰分7.02%—36.47%、挥发分34.11%—48.01%，发热量2.47—3.72千焦耳/千克，精煤含碳82.92%—88.49%。山西组为中灰、低硫、低磷煤，太原组为低—中灰、高硫、低磷煤。可作动力、配焦和炼焦煤。
1956年，地质部物探局华北综合普查大队重力二、三分队所做的1∶100万重力测量，首先推论丰沛地区第四系之下有隐伏的局部隆起。九里山煤田发现后，为扩大战果，1957年华东煤田地质勘探局一二四队（简称一二四队）普查小组到丰沛地区踏勘，发现了栖山的寒武系及丰县华山震旦系的地层（1971年8月，江苏省地质局第五地质队，对华山含钾砂页岩矿普查时确定为石炭系上统和二叠系下统），据此推论沿北东—西南方向存在背斜构造，其两翼可能有煤系赋存。6月开始钻探普查，发现奥陶系和侵入岩，认为该区寒武-奥陶系隆起受走向断层切割下降很深，若有煤系存在，仅是靠断层边缘小范围保存，且第四系冲积层厚，没有进一步勘探的必要，故停止工作。1958年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），在丰沛地区布置了大面积电法普查。华东煤田地质勘探局电法二队技术负责人姚多银和李世焕、顾善礼、赵立强等奉上级指示，根据1∶100万布格重力图，于1958年3月，在丰沛地区采用8×2公里网度，开展1∶10万电测深法普查，控制面积4000平方公里，12月提交《丰、沛具地区1958年电法勘探资料说明书》，分析了第四系之下的地质构造情况，圈出了赋煤远景地段，比较清楚地反映出丰县与山东单具之间长约40公里，宽9公里的东西向隐伏隆起，为进一步普查找煤提供了有希望的含煤地段。1958年4月，徐州办事处（同年6月，徐州办事处划归江苏省煤炭工业局领导，徐州办事处所属队组成江苏省煤田地质勘探队，后改为江苏省煤炭工业局一六九煤田地质勘探队，简称一六九队），工程师孙绍庚、地质组长冯永希、张富贵等，再次进入丰沛地区进行钻探普查，根据物探成果，以6000×2000米的网度布置钻孔，在大屯（郝寨）402孔首先见到山西组B煤层。经10个钻孔验证，找到了大屯、孔庄、姚桥（杨官屯）、龙固等见煤点，随后又找到了沛城、张双楼二煤点，在华山、首羡集发现含煤地层。钻探结果与电法推断基本相符，从而肯定丰沛煤田的存在。这是继发现九里山煤田后，江苏煤田勘查史上又一重大进展。
1959年，普查勘探全面展开，电法勘探分丰县和沛县二个勘探区进行，重点控制了沛县地区286.5平方公里的面积，与钻探相配合，初步查明姚桥、孔庄、张双楼、沛城等四个井田的地质构造，圈定了含煤范围，找到了龙固以东的新矿区，9月提交《沛县地区电法勘探资料》；一六九队11月提交《沛县煤田普查报告》，为进一步勘探打下了基础。
为实现1960年丰沛煤田提交10亿吨煤储量的目标，尽快满足建井的需要，江苏省煤炭工业局地质勘探管理处连续召开两次会议，决定丰沛煤田的勘探，采用普、详、精查一竿子到底的方法，在普查的基础上，全面进入精查勘探。除张双楼井田交江苏省地质局煤田地质大队勘探外，其余均由一六九队承担。一六九队于1960年3月首先提交了《沛县煤田孔庄矿区精查地质报告》，5月提交《沛县煤田沛城矿区精查地质报告》，6月提交《沛县煤田杨官屯矿区精查地质报告》，12月提交《沛县煤田郝寨矿区精查地质报告》和《沛县煤田龙固集矿区精查地质报告》，共获得可供利用储量11.23亿吨，远景储量1.83亿吨。同时在石楼地区普查找煤。为配合一六九队精查勘探，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周光照、钱小东、王洪义等，于1960年4—11月又在丰沛煤田开展电法普查和详查，先后提交了《沛县杨官屯勘探区电法资料说明书》、《沛县胡寨地区电法普查勘探资料说明书》、《江苏省丰县地区电法普查勘探说明书》，进一步圈定了煤矿矿区范围和查明了主要地质构造格架。江苏省地质局煤田地质大队，技术负责人陈国杨和阎凤昌、孙来顺、李式奇、姚皇坤等，以钻探为主要手段，于1960年3月开始在张双楼矿区进行勘探，1962年1月提交《江苏沛县张双楼矿区初步勘探报告》，获得可供利用储量5825万吨。为配合煤田地质大队勘探，江苏省地质局地球物理探矿大队二〇四队张森增等，于1960年8月开始在张双楼矿区进行电法（四极剖面法）勘探，1961年转向龙固地区进行电测深法普查，4月先后提交了《张双楼矿区电法工作总结》和《江苏省沛县龙固地区煤田电法普查工作总结》。1961—1963年，一六九队在姚桥、孔庄、龙固等矿区施工少量补充勘探钻孔。1964年3月该队调离江苏省，丰沛煤田地质勘探工作完全停止。
为了解决上海市煤炭供应的严重紧缺，1970年上海市在大屯成立大屯煤矿工程建设指挥部，开始等建大屯、孔庄、姚桥、龙固、张双楼等5个井田。上海市水文队于1970—1973年在大屯、孔庄、张双楼等井田施工了少量钻孔。燃料化学工业部煤炭开发组华东工作组于1972年底组织北京、安徽、江西、湖南、江苏5个省（市）的煤田物探队，在姚桥、大屯、孔庄、三河尖等井田进行地震勘探会战，从此开始了对丰沛煤田全面补充勘探，以及深部和外围的普查工作。1973年1—4月，江苏省煤炭地质勘探团物探营地震二队牛树昌、顾志民、黄波图、赵际福等，在姚桥井田进行地震勘探，7月提交了《大屯煤矿姚桥井田地震勘探报告》。燃料化学工业部一四七煤田地质勘探队（简称一四七队），于1973年6月，承担大屯矿区的补充勘探任务，在地震会战的基础上，首先对姚桥井田进行精查，12月提交了《大屯矿区姚桥井田精查地质勘探报告》。随后和大屯煤矿工程建设指挥部地质大队，共同对大屯井田进行精查，1974年12月与安徽省煤田地质物探测量队共同提交了《大屯矿区大屯井田综合地质勘探最终报告（精查）》。1974年5月开始对孔庄井田进行精查，1975年12月提交了《江苏省沛县大屯矿区孔庄井田地质勘探精查报告（最终）》。以上3个井田经补充勘探共获得储量5.36亿吨，其中可供利用储量5.16亿吨，远景储量1.23亿吨，为大屯矿区建设作出了重要贡献。同时在矿区外围的石楼、鸳楼、孔庄东等地区开展普查找煤。
为了“四五”计划期间在江苏省实现原煤年产量1000万吨的目标，江苏省煤炭地质勘探团二营宋文瑞、李崇山、王国忠等，于1973年3月先后调7台钻机进入沛城井田，并由江苏省煤炭地质勘探团物探营地震二队赵际福、刘惠芬等相配合，进行综合性补充精查，12月提交了《江苏省沛县煤田沛城井田精查地质报告（最终）》和《沛城地区地震勘探报告》，获得可供利用储量3666万吨。同时在栖山和大程庄等地区开展普查找煤。1973年10月，江苏省煤炭地质勘探团四营技术负责人孙进恒和胡国良、杨俊生等调到丰沛煤田，在地震一队技术负责人马子良等的配合下，选择了三河尖、石楼、首羡集等地开展普查找煤，并均发现山西组煤层，认为是有希望成为独立勘探区的地带，从而进一步扩大了丰沛煤田的范围。1975年，根据在三河尖等地普查找煤取得的重要进展，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”，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二、四、五队（简称煤田二、四、五队）和物探测量队（简称煤田物探队）地震一、二分队，开展了以三河尖为中心的会战，1976年7月结束勘探，提交了《江苏省三河尖勘探地质报告（最终）》，获得可供利用储量1.83亿吨，远景储量881万吨。在三河尖会战的同时，各队仍保留部分力量继续在首羡集、石楼等地开展普查或精查。1974年5月，煤田四队和煤田物探队地震一分队，采用综合勘探方法在首羡集进行普查，1975年12月提交《江苏省丰县首羡集勘探区普查勘探报告》，获得可供利用储量4474万吨。煤田五队在煤田物探队地震二分队配合下，采用综合勘探方法，于1975年4月在石楼地区进行详查，1976年6月提交《江苏省丰沛煤田石楼勘探区详查地质报告（最终）》，获得可供利用储量4442万吨。煤田二队于1974—1975年在栖山进行普查，对深部煤层及其构造进行了解，为进一步普查打下了基础。
1975年3月，一四七队周继奋、孙吴等和大屯煤矿建设工程指挥部地质勘探大队地震分队，采用综合勘探方法，对张双楼井田进行补充精查勘探，1976年11月提交了《江苏省沛县大屯矿区张双楼井田地质勘探精查报告（最终）》，获得储量2.66亿吨，其中可供利用储量2.61亿吨。
1977年6月，煤田二、四、五队和煤田物探队地震二分队，又以更大的规模在沛县龙固地区进行勘探会战，集中20余台钻机，划分为龙固和龙东两个井田同时进行综合勘探，1978年3月提交了《丰沛煤田龙东精查地质报告》，12月提交了《丰沛煤田龙固勘探区详查地质报告（最终）》，共获得储量5.86亿吨，其中可供利用储量5.76亿吨，扩大了矿区范围，为开发利用湖下煤田资源提供了依据。在会战的同时，各队仍保留部分力量在外围普查或精查。煤田四队于1976年6月开始在三河尖、龙固、姚桥三井田之间的西陶屯地区开展精查，1977年7月提交了《江苏省沛县三河尖外围西陶屯勘探区详查地质报告》，获得可供利用储量4645万吨；1976月7月在丰县华山西北复新河以西开展普查找煤，在丰黄公路边的151号孔首钻见煤，从而发现了大程庄煤矿，扩大了含煤面积约10平方公里；1976年10月又在三河尖西侧的刘吴庄开展详查，1977年7月提交了《三河尖外围刘吴庄勘探区详查地质报告》，获得可供利用储量9900万吨，远景储量5527万吨。煤田物探队地震一分队为配合煤田四队进行详查，于1977年1—4月，在吴庄一带开展地震详查，6月提交了《江苏省丰沛煤田吴庄—水坑洼地震详查报告》。煤田五队于1976年10月，在张双楼矿区西面的鸳楼勘探区开展精查，1977年7月提交了《江苏省鸳楼勘探区精查地质报告》，获得储量5213万吨，其中可供利用储量4889万吨。大屯煤矿建设工程指挥部地质勘探大队赵云路、顾树棠、沈树根、马兆平等，采用钻探和地震相配合的勘探方法，于1977年4月和1978年1月，分别对孔庄井田和大屯井田向东（湖下）延伸地段进行普查勘探，1978年9月提交了《沛县大屯矿区大屯东部（湖下）总体勘探地质报告》，1979年9月提交了《江苏省沛县大屯矿区孔庄东部（湖下）地质勘探报告》。二处共提交储量2.28亿吨，其中可供利用储量2.18亿吨。
1977年10月，江苏省煤田地质勘探公司，组织煤田地质四队、五队、物探队，采用综合勘探方法，在张双楼井田（包括鸳楼井田）进行深部普查勘探，1978年10月提交了《江苏省丰沛煤田张双楼井田深部勘探地质报告》，增加可供利用储量1.12亿吨。煤田五队技术负责人张道余和陈兆诚、吴得兴等，于1977年在煤田二队1974—1975年普查的基础上，继续对栖山勘探区及沛城井田深部一并进行普查勘探，1979年12月提交了《江苏省丰沛煤田沛栖勘探区地质报告（普查）》，增加可供利用储量6802万吨；1978年11月张道余、鲍延辉、蓝林芳等对大屯井田深部进行普查勘探，1979年12月提交了《江苏省丰沛煤田大屯井田深部勘探地质报告》，增加可供利用储量6307万吨。煤田四队技术负责人孙进恒和杨俊生、刘文涛等，于1978年在大程庄勘探区进行普查勘探，1979年11月提交了《江苏省大程庄勘探区普查勘探地质报告》，获得可供利用储量1130万吨；技术负责人胡国良和杨俊生、赵金昌等，于1979年3月在首羡集西南苏鲁交界的丁楼勘探区开展普查找煤，煤田物探队地震一分队采用地震法相配合，1980年6月提交了《江苏省丰沛煤田丁楼勘探区普查找煤地质报告》，获得储量1.69亿吨（其中可供利用储量1.53亿吨），远景储量2037万吨。煤田物探队地震一分队，1982年11月，编写了《江苏省徐州丰沛煤田地震普查勘探报告》，对1974年5月—1981年1月丰沛煤田地震勘探成果做出了较全面的总结。
自1958年发现煤田至1980年6月，丰沛煤田的普查勘探已基本完成，煤矿的分布已经查明，区内主要煤矿大多数经过精查，投入的钻探工作总量约87万米。截至1991年底累计探明储量29亿吨，其中可供利用储量28亿吨。已建成投产井田7个，设计年产量共621万吨，已经成为上海市和江苏省重要的煤炭基地。尚未开发利用的煤矿，多属规模小或煤层埋藏深，勘探程度较低的井田。部分井田深部尚有增加储量的希望。
在丰沛煤田的勘探过程中，为了加快勘探的速度，1960年4月，江苏省煤炭工业局，在一六九队沛县工区召开誓师大会，动员向“高、精、尖”进军，开展技术革新，技术革命，积极推广“钻探三器”（提升器、摆管器、扩管器），提高了钻探效率。1974—1976年三河尖勘探会战中，煤田二队201钻机、煤田四队401钻机分别被煤炭工业部命名为“特别能战斗的钻机组”。1976—1978年，龙固勘探会战中煤田四队单台钻机实现了年钻进10141米的好成绩，首先成为万米队。403钻机创月进尺2140.24米的新纪录。在创办大庆式企业的活动中也取得了成效，1978年煤田五队被江苏省政府命名为江苏煤炭系统的第一个“大庆式企业”。工作中引进新技术和进行技术革新、改造，使技术装备得到了更新。普遍推广应用化学泥浆，金刚石钻进和部分地采用了绳索取心，应用电子计算机处理物探成果，加快了勘探速度。现代沉积理论等煤炭基础理论的应用，在煤田预测和普查找煤中都取得了一定的效果。
实践证明，在第四系广泛覆盖区，采用地质、钻探与物探相结合的综合勘探方法，寻找和勘探隐伏煤田是行之有效的，尤其是电测深法，为埋深在500米以内的煤层的钻探普查，提供了可靠的依据；地震法则为构造孔和储量升级孔的布置提供了可靠的依据。
煤田勘探的初期为求高速度、急于求成，忽视质量，个别矿区多数钻孔未取上岩心；过大放稀勘探网度（一般放宽一倍），降低对储量级别的要求，高级储量比例太低；片面追求储量数字，盲目扩大储量计算深度，钻孔控制最大深度在负500米左右，而储量普遍计算到负800米，甚至负1000米；初期放弃对太原组煤层的勘探，而这一部分储量后来勘探证实可达总储量的25%—33%。由于上述各种原因，使地质报告不能作为矿井设计的依据，1962年，地质报告复审时全部降级、降格，随后投入大量的补充工程，部分进行重新勘探，先后经历了20余年的时间，既浪费了工程又延缓了建井时间。这是又一个“欲速则不达”的深刻教训。