A.- C._, a travaillé depuis 1992 pour la société R._ SA, en qualité de peintre en bâtiment. A ce titre, il était assuré contre les accidents professionnels et non professionnels par la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA). Le 18 février 1994, C._ a chuté d'un escabeau sur le dos et le poignet droit. Dans son rapport médical initial, le docteur V._, médecin traitant du recourant, a diagnostiqué un poignet droit douloureux et une fracture du pouce droit. Le 2 juin 1994, le docteur J._, neurologue, a constaté une radiculopathie C6 à droite modérée et une neuropathie canalaire carpienne. Dans un rapport du 15 juin 1994, le docteur H._, spécialiste en chirurgie de la main, a conclu à un début de syndrome du tunnel carpien droit. L'assuré a séjourné à la Clinique de réadaptation de Bellikon du 17 août au 9 septembre 1994. Les médecins de cet établissement ont diagnostiqué des cervico-brachialgies droites sur ostéochondrose C5/C6 avec spondylose dorsale, une radiculopathie C6 droite et une distorsion de la main droite et du pouce droit sans fracture. Ils ont relevé que la consultation de chirurgie de la main n'avait révélé aucun trouble fonctionnel de la main droite et des doigts. Ils ont nié toute indication opératoire pour le syndrome du tunnel carpien à droite, en soulignant le caractère anormal du comportement du patient. Ils ont absolument déconseillé la poursuite de tout traitement, laquelle ne ferait que confirmer l'avis erroné de ce patient qu'il est gravement malade (rapport du 9 septembre 1994). Dans un rapport du 14 décembre 1994, le docteur R._, médecin d'arrondissement de la CNA, a exposé que l'assuré avait déjà été victime d'autres accidents en 1987, 1991 et 1992 lesquels n'avaient laissé aucune séquelle. Il a relevé une symptomatologie en nette contradiction avec les constatations objectives et recommandé un nouvel examen par un spécialiste en chirurgie de la main. L'assuré a ainsi accompli un nouveau séjour à la Clinique de Bellikon du 23 janvier au 22 février 1995. Les médecins de cet établissement ont conclu à une exagération manifeste et à l'existence d'une surcharge psychique massive (rapport du 8 mars 1995). Par décision du 31 mars 1995, confirmée sur opposition le 23 septembre 1996, la CNA a mis fin au paiement des indemnités journalières et des soins médicaux à partir du 16 avril 1995, en indiquant qu'elle considérait le cas comme liquidé. B.- C._ a recouru contre cette décision sur opposition devant le Tribunal administratif du canton de Genève. L'autorité cantonale a ordonné la production du dossier d'assurance-invalidité de l'assuré. Selon un rapport d'expertise du Centre d'observation médical de l'assurance-invalidité (COMAI) du 9 juin 1998, l'assuré subissait une incapacité de travail de 80 % compte tenu des affections somatiques et psychiques dont il souffrait. Par jugement du 31 mai 1999, après avoir appelé en cause la caisse-maladie de l'intéressé, la Caisse maladie du bois et du bâtiment et des branches annexes (CMBB), la juridiction cantonale a rejeté le recours. Elle a en outre transmis le dossier à la CMBB «pour instruction et décision au sens des considérants», en retenant que l'assuré avait annoncé son incapacité de travail à la CMBB le 29 octobre 1996. C.- C._ interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont il demande l'annulation en concluant, sous suite de dépens, au versement d'indemnités journalières au-delà du 16 avril 1995 puis à l'octroi d'une rente d'invalidité et d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité. Subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause aux premiers juges pour un complément d'instruction. La CNA conclut à la confirmation du jugement attaqué. La CMBB propose la mise en oeuvre d'une expertise psychiatrique. L'office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé.