根据本区地层、岩性、含水空隙特征及埋藏条件等，将矿区地层划分为5个含水层和4个隔水层。
(一)模型概化的主要含水层
1.寒武系上统灰岩岩溶裂隙承压含水层
寒武系上统岩性为灰白色白云质灰岩和白云岩夹薄层泥岩，区内有7个钻孔揭露该层段，揭露最大厚度137.01m，未见漏水钻孔。该层段上距二1煤层80m左右，岩溶裂隙发育，为含水丰富但不均一的强含水层，水质类型为HCO3-Ca·Mg型水，为二1煤层底板间接充水含水层。其间本溪组铝土质泥岩和太原组中段砂泥岩隔水层阻隔了寒武系上统的白云质灰岩、白云岩与太原组下段灰岩含水层、上段灰岩含水层间的水力联系。但在断层地段，多层含水层相互沟通。当井巷工程接近或揭露该层段时，将会导致矿井涌水量大幅增加，是造成矿井灾难性水患的主要因素。
2.石炭系上统太原组下段灰岩裂隙岩溶承压含水层
由6层深灰色灰岩(L1-6)组成，L6上距二1煤层42m。其间太原组中段砂泥质岩段隔水层阻隔了其与太原组上段灰岩含水层间的水力联系，是二1煤层底板间接充水含水层。区内揭露该层段钻孔12个，厚10.88m(3091孔)～27.4m(Ⅰ号水文孔)，一般厚度15m。其中L1～L4最稳定，厚13.50m，占全层厚度的90%。裂隙发育但不均一，充填方解石，有2个钻孔在该层段发生漏水，占揭露钻孔的20%。
据CK2孔抽水试验，水位埋深23.86m，静止水位标高+140.19m，单位涌水量0.777L/s·m，渗透系数3.95m/d，水化学类型HCO3-Ca·Mg，矿化度0.332～0.365g/L。2001年10月该含水层最大涌水量770m3/h，经注浆堵水后稳定在450m3/h，说明该含水层有一定的补给来源，导、富水性较强。
3.石炭系上统太原组上段灰岩裂隙岩溶承压含水层
主要由L7～L115层深灰色隐晶质石灰岩组成，夹砂质泥岩和细粒砂岩，含薄煤6层(一14～一19)，其中L10和L11不稳定，顶部为灰黑色致密状菱铁质泥岩;L8，L9层位稳定并常常合层，裂隙多被方解石充填。该段厚20.00～37.00m，一般厚度27m。矿区内18个钻孔揭穿全层，有5孔漏水，占揭露该含水层钻孔的28%，矿井揭露的最大裂隙宽度近0.5m。
据CK9孔与3008孔抽水试验，该含水层静止水位埋深4.75～11.20m，标高+141.78～+148.92m，单位涌水量0.000847～0.0263L/s·m，渗透系数为0.062～0.18m/d，水质类型为HCO3-Ca·Mg或HCO3·SO4-K+Na·Ca·Mg，矿化度0.359～0.404g/L。该层上距二1煤层一般12～16m，富水性弱，导水性弱—中等，是二1煤层底板直接充水含水层。充水形式以裂隙涌水为主，出水点的初始水量较大，如1972年1月主石门北和1975年1月东大巷水闸门里底板裂隙涌水量达350m3/h和164m3/h，但衰减很快。又如13041采面－240m水平，2003年9月井下出水点水量17m3/h左右，出水状态显示压力很小，说明该含水层的补给来源不足，以静储量为主，对矿井生产开采有一定影响。
4.二叠系山西组二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水层
由大占、香炭和砂锅窑砂岩组成，岩性为灰、灰白色中粒、中粗粒石英砂岩。全区揭露32孔，以岗王村附近和3091～CK6一线的东南为最厚，如3024孔为43.73m，CK6孔和3107孔附近则超过45m，而3102孔附近最薄，只有11.27～21.88m，一般厚度30～35m。裂隙不发育，矿区内该层段共有7个钻孔漏水，占揭露本段钻孔的22%，其中有2孔(3056，3073孔)为全漏失，说明该层段富水性也不够均一，是二1煤层顶板直接充水含水层。井下开拓回采过程中主要以滴、淋水的形式向矿坑充水，水量小，易于疏排，对矿井生产影响不大。
5.第三、四系砂、卵含水层
第三、四系由北向南、自西向东厚度逐渐增大，最大厚度621.50m;小武庄—李庄一带最薄，3107孔只有34m，一般为120～170m。根据岩性和富水程度，分为3段。
(1)底部含水段:厚度约35m，以含钙质结核的砂质粘土为主，夹2～4层粉粗砂和砂砾。单层厚度2～5m，呈弱固结状，为富水性弱的孔隙承压水。
(2)中部隔水段:平均厚度55m，以砂质粘土、粘土为主，夹3～5层细砂和砂砾。单层厚度2～3m，多呈弱固结状，隔水性较好。
(3)上部含水段:埋深在10m以下，厚约40m，为砂质粘土夹细—中砂和砂砾2～4层。单层厚度2～5m。除顶部含钙质结核的砂砾比较稳定外，其余皆呈透镜体状发育。35m以浅松散，以深呈半固结状。农田用水多取之该层，水量比较充沛，且东部富水性强于西部，为富水性中等的孔隙水。
据CK1孔与Ⅰ、Ⅱ号孔抽水试验资料，静止水位埋深1.96～16.39m，标高+126.93～+131.81m，单位涌水量0.0101～0.264L/s·m，渗透系数为0.182～1.6325m/d，水质类型为HCO3-Ca·Mg和HCO3-K+Na·Ca·Mg型水，矿化度0.359～0.404g/L，显示其富水性弱—中等，导水性较强。当地居民生产、生活用水也多从该含水层中汲取。
(二)模型概化的隔水层
1.石炭系中统本溪组铝土质泥岩隔水层
灰白色、紫红色铝土岩、铝土质泥岩，其层位稳定，厚度5～29m，一般10m左右，是寒武系上统灰岩岩溶裂隙承压含水层与石炭系上统太原组下段灰岩裂隙岩溶承压含水层间的隔水层，在无构造破坏的情况下隔水性能良好。
2.石炭系太原组中段砂泥质岩段隔水层
主要由灰—深灰色砂质泥岩、泥岩、细粒砂岩和薄煤层等组成，夹两层不稳定石灰岩(L5～L6)，含薄煤7层(一7～一13)。中部为灰色中粒砂岩，含云母片，俗称胡石砂岩。该段厚12～31m，一般厚20m，层位稳定，为太原组上、下段灰岩含水层间的隔水层段，正常情况下能起到良好的隔水作用。但在断层带和褶曲轴部，受裂隙影响该层有效隔水层厚度减小，隔水性能将大大弱化或失去隔水作用。
3.二1煤层底板砂泥岩隔水层
二1煤层底板至L8或L9灰岩间为深灰色砂质泥岩、炭质泥岩组成，一般厚度为12～16m，具有一定隔水能力。断层或褶曲轴部附近其完整性和强度变差，隔水能力相应降低，要注意底鼓突水隐患。
4.二叠系石盒子组砂泥质岩段隔水层
该层段在矿区内距二1煤层较远，其间有厚度较大的砂泥岩互层地层，厚度一般大于300m，隔水性能好，是二1煤层顶板含水层与第三、四系砂、卵石含水层间的相对隔水层。