矿区四面环山，是太行山脉中段东麓的小型盆地。盆地西高东低，地表沟壑纵横，地形复杂。区域内无大型河流。气候属大陆季风气候，四季分明。盆地边缘丘陵山峰被灌草类植被覆盖，有少量乔木生长。区域内矿产资源丰富，品种繁多，储量大的为石灰岩和煤炭。盆地内土壤以褐土类和潮土类为主，适合农作物生长。
地 质
一、大地构造位置
按黄汲清、任纪舜等《1:400万中国大地构造图》及20世纪60年代出版的1:100地质图大地构造图命名方案，矿区大地构造位置，处在中朝地台(Ⅰ)山西断隆(Ⅱ)沁源台陷(Ⅲ)的最东北隅。东邻赞皇弯摺束(Ⅲ)。
二、地 层
矿区地层具双重结构，由老到新简述如下:
(一)基底
为17亿年以前固结形成的太古界与元古界古老变质结晶岩系。是一套麻粒岩、各类片麻岩和深变质大理岩隅含磁铁矿夹层和一套低变质板岩、片岩、白云岩与长石石英砂岩。
(二)盖层
1、上元古界 震旦系，厚180～560米。大红峪组：砂砾岩、粗砂岩及石英状砂岩和含铁砂岩，局部夹赤铁矿透镜体；高于庄组：底部为砂质钙质页岩，中、上部为白云质灰岩，局部可见含锰白云岩。
2、古生界
(1)寒武系，厚380～570米。下统:馒头组、毛庄组，以紫红色页岩夹薄～中厚层微晶白云质灰岩，底部有红色砂岩。中统:徐庄组和张夏组，以具鲕状结构为特征，灰～灰黑色，巨厚层状鲕状灰岩夹泥灰岩。上统:崮山组、长山组和凤山组，以含紫色竹叶状泥灰岩及白云质灰岩为特征。
(2)奥陶系，厚650～880米。在矿区境内广泛出露，如矿区盆地四周。下统:冶里组和亮甲山组，由灰色微晶石灰岩和白云岩组成。中统:下马家沟组、上马家沟组和峰峰组，由一套厚～巨厚层状石灰岩、质纯灰岩、花斑状泥质灰岩和角砾状灰岩组成。上统:(缺失)
(3)志留系(缺失)
(4)泥盆系(缺失)
(5)石炭系
下统:(缺失)。中统:本溪组，厚 30～55 米。由灰～灰黑色砂质页岩、灰白色铝土岩夹灰岩薄层及煤线组成，底部含紫色G层铝土矿和暗紫红色山西式铁矿。上统:太原组，厚80～100米。为矿区主要含煤地层，由黑色页岩、灰色砂岩、薄层灰岩及煤层组成。含煤五层，自下而上分别命名为五、四、三、二、一煤层。煤层平均总厚11.87米，含煤系数为13.77%。拥有2.54亿吨原始储量的99%就集中在太原组之中。分布在井陉含煤盆地中央部位，但极大部分被黄土层覆盖。
(6)二迭系
下统:山西组和下石盒子组，厚260-380米。分布范围同石炭系地层。山西组，以灰～灰黑色砂质页岩、粉砂岩、砂岩和铝土质页岩为主，底部含甲、乙两个煤层，仅甲层局部可采；下石盒子组，以黄绿、黄褐及紫杂色砂岩、砂质页岩和铝土岩为主，局部含炭质页岩和煤线。上统:上石盒子组、石千峰组，厚约100~320米。为非含煤地层，是一套纯陆相灰绿、紫杂色地层，主要分布在少数儿个深地堑内，如蛤蟆山地堑、西岗头地堑。
3、中生界
(1)三叠系(缺失)
(2)休罗系(缺失)
(3)白垄系(缺失)
4、新生界
(1)第三系(缺失)
(2)第四系，0～60米。全新统:以黄土、亚砂土为主，底部普遍含以石灰岩为砾石的底砾岩。分布在含煤盆地的中央部位，覆盖含煤系地层，是矿区人民赖以繁衍生息和耕作的场所。
三、地质构造
井陉煤田总的地质构造形态，是一个南北长20余千米，东西宽约6千米狭长地堑。西界为落差800～1700米向东倾斜的井陉断层，东界是落差300～700米向西倾斜的赵村铺断层。
煤田中的构造形迹，既有常见的正断层、逆断层和摺曲，也有特殊的低角度层滑构造、陷落柱和能使煤层遭受严重破坏的岩浆岩侵入。它们的成因和生成序次各不相同，相互切割和干扰。
矿区地质构造之复杂，对煤层开采(含效率和效益)造成的严重影响程度，为国内同行及专家学者们所公认。
矿区的断层以近南北向为主，除前述的东西界断层外，具有控制意义的主要断层有:南正断层、新岗头断层、东岗头断层、西岗头断层、白彪断层和中林沟断层。受它们的影响，形成了一系列的次一级的地堑和地垒构造，如五矿地堑、天户地垒、西王舍地堑和蛤蟆山地堑等。
矿区的摺曲平缓而开阔，轴向近东西向。具有控制意义的有:中部的凤凰岭背斜、北部的天户——涧底——天户峪向斜和南部的井南向斜。
陷落柱是一种特殊地质构造，矿区已揭露多达近130个，它们严重破坏了煤层的完整性，其发育高度不等，外形各异，轮廓大小相差悬殊。小者直径仅十余米，大者如天户陷落柱直径达330米之巨，并在其中创造了采煤的奇迹。
岩浆岩侵入到煤层之中，仅见于一矿北部，使煤层变质成天然焦。岩性为黑云母微晶闪长岩。
四、地质发展史
人类居住的地球，同位素测定年龄约为50～60亿年。
矿区所处的中朝地台，在漫长的地质发展过程中，受内营力、外营力作用，经历了基底形成、盖层发展和强烈改造三个截然不同的阶段。
(一)基底形成阶段
在早～中太古代时期(距今38亿年)，地台出现初始陆核。晚太古代时期(距今28亿年)陆核增大。早元古代时期(距今17亿年)中朝地台结晶基底形成。
期间，地台经历了三次剧烈的地壳运动(迁西运动、阜平运动、五台运动)，古老地层遭受了岩浆侵人、海底岩浆喷发、热变质和摺皱变形，直到距今I7亿年时结束了前地台的发展历史，形成了矿区的古老摺皱基底。
(二)盖层发展阶段
地台结晶基底形成后，转人相对稳定的盖层发展阶段。大体可概括为“三降两升”发展阶段。
1、第一沉降期 受吕梁地壳运动影响，惨遭剥蚀的地台第一次由浅到深地沉降到海平面以下，接受了大红峪组和高于庄组两套不同岩系的沉积。
2、第一抬升期 吕梁运动末期，地台抬升出海平面以上，末接受沉积，沉积间断达2.8 亿年。
3、第二沉降期 寒武纪早期"中奥陶世末，受加里东运动影响，地台再次沉降到海平面以下，由浅而深地成泽国。接受了馒头组、毛庄组、徐庄组、张夏组、固山组、长山组和凤山组及冶里、亮甲山组与下马家沟、上马家沟和峰峰组等一总套海相沉积。延续时间1.5 亿年。
4.第二抬升期 从晚奥陶世开始，受加里东震荡运动影响，地台二次整体抬升出海平面，直到中石炭世，长达1.3～1.4亿年遭受风化剥蚀，所以缺失了上奥陶统、志留系、泥盆系与下石炭统的地层。
5、第三沉降期 中石炭世，地台受海西运动影响，地台整体沉降到滨海环境。时植气候温暖湿润，造煤植物繁盛，地壳仅有小幅震荡而又始终末脱离滨海与浅海环境，从而接受了一套含煤性良好的本溪组与太原组海陆交互相沉积。
到早二叠世以后，地壳微微上升脱离海洋，成为内陆湖泊、沼泽和河流环境，沉积了含煤性稍差的单陆相山西组地层。
晚二叠世时，矿区气候炎热干燥，沉积了一套不含煤的以红色为主的陆相地层。延续时间长达1.1亿年左右。
(三)强烈活动阶段
二叠纪末～至今(距今2.3亿年)，地台进大了一个与以前地质时代迎然不同的发展阶段——中生代和新生代时期。进大了活化阶段。原来的地质构造格局经历了国际称之为阿尔卑斯运动——中国具体化为印支旋回、燕山旋回和喜马拉雅旋回三个构造旋回不同程度的改造，引起了盖层数次强烈摺皱和断裂变形。
1、印支旋回 晚二迭世后，受印支运动影响，太行山隆起，不但缺失了三叠系地层沉积，反而地形遭受强烈剥蚀。
2、燕山旋回 矿区地壳经历了翻天覆地变化:一是继续强烈剥蚀，缺失休罗系、白些系地层;二是发生了剧烈地壳变形，既有岩浆侵入，又发生了一系列的近南北和北北东向断裂，使含煤地层遭到切割破坏，形成地堑、地垒构造。井陉煤田因此在地堑申被保存下来。
3、喜马拉雅旋回 各深大断裂复活，在拉张力作用下，太行山持续抬升，缺失第三系地层，东部平原不断沉降。太行山山区经剥蚀，形成今日之地形地貌;东部平原堆积有200～2800米的新生界沉积物。
地 貌
矿区为太行山一山间盆地。盆地由燕山运动、喜马拉雅运动断层陷落而形成，四周被奥陶系石灰岩低山或丘陵包围，中间被第四系黄土覆盖，是太行山区代表性盆地之一。“《太平霓宇记》云:‘四方高，中央下，如井之深，如灶之陉，燕赵谓山脊日烃，下视如井’”(雍正《井陉县志》)即是对井陉盆地的形象描述。
盆地南北长约25公里，东西宽约10公里。凤凰岭背斜横穿盆地中部，将盆地分为南北两部分，矿区处于以横涧为中心的北部，南部仅有南井沟、荆蒲兰两村为矿区两块飞地。盆地中心地势较平缓，南起青泉村、西沟村，北至南寨村、冯家沟村，面积约10平方公里，平均海拔约265米。盆地北部边缘贾庄村隔小作河与井陉县为界，海拔259米。
矿区地形西高东低。平涉路横涧水泥厂至冯家沟段为盆地内南北走向冲沟，向西依次渐高。西部大台山系的清凉山、云风山山势陡峭，好汉寨最高海拔892米，蔡树墒、清风口、玉皇顶、草盖墒、猪头嘴、大台墒、双尖墒儿座山峰由北向南婉蜒排列，形成天然屏障。南有凤凰岭、东有青石岭、北有鹿耳岭环绕。山前多为梁状和弗状黄土丘陵。丘陵被沟谷分割，支离破碎，再加上百年煤炭开采塌陷，造成地表凹凸不平，使得地形更为复杂。
