1、地层
（1）矿区地层
中奥陶统峰峰组（O2ƒ）与马家沟组（O2s、O2x）该为兰灰色厚层状石灰岩，间夹灰黄色豺皮状灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩在顶界面下50~150m，夹有石膏层。总厚约400m。
中石炭统本溪组（C2b）该平行不整合复于峰峰组灰岩之上，厚25m，以灰、灰黄色泥岩、砂质泥岩为主，夹1~4层薄层石灰岩及1~3层薄煤。底部为铝土岩和铁矿层。
上石炭统太原组(C3t) 该厚113m，由灰、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩、4~6层石灰岩和3层主要可采煤层组成。L1 、K2 、L4 石灰岩在矿区发育稳定。底部晋祠砂岩（K1）为灰白色中、粗粒砂岩，与下伏本溪组呈整合接触。
下二叠统山西组（P1s）该厚45m。以灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、砂岩为主，含煤3~5层。下部泥岩中夹1~2层菱铁矿结核。底部北岔沟砂岩（K3 ）为灰白色中粒砂岩，与下伏太原组呈整合接触。
下二叠统下石盒子组(P1x) 该厚90m，由灰、灰绿、黄色泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩组成，夹有1~2层煤线。底部中、粗粒骆驼脖子砂岩（K4）与山西组呈整合接触。
上二叠统上石盒子组(P2s) 该厚388m。下段为灰绿、黄绿、紫色泥岩，砂质泥岩夹灰绿色砂岩，其下为铝土泥岩，底部为中粗粒砂岩（K6），与下伏下石盒子组呈整合接触。上段以黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩为主，夹黄绿色、紫色细—中粒砂岩，中部夹—层锰铁矿层，底部为中粗粒砂岩（K7）。
上二叠统石千峰组(P2sh) 该厚200m，为红紫色、桃红色砂岩、砂质泥岩互层。砂岩多为中细粒，上部夹有锰铁矿层和钙质结核，底部为一层中粗粒砂岩（K8）与上石盒子组呈整合接触。
第三系红土 该厚36m，不整合地复于下伏各时代基岩之上。矿区北部梭峪一带比较发育，为赤红色粘土，含钙质结核，下部夹5~6层砾岩或砾石层。
第四系中更新统 该厚20m，为红色粘土，含钙质结核，中夹砂层与粉砂层。
第四系全新统 该厚0~10m，主要为近代冲积层，分布于各大河谷中，由砾石、泥、砂组成，松散、透水性好。
（2）含煤地层
本区含煤地层为太原组(C3t)和山西组（P1s）兹分叙如下：
a．太原组 该厚84~136m，一般厚100m .可分为3段。
晋祠段 该厚20~30m。底部为晋祠砂岩（K1）,为中、粗粒泥质石英砂岩或沉凝灰岩，顶部为吴家峪灰岩（Lo）之顶，其岩性厚度变化很大。夹2层薄煤，编号为11号，为不可采煤层。
毛儿沟段 该厚45~55m。顶部为斜道灰岩（L 4）之顶，含7、8、9、10号煤层。煤层之间夹砂岩和石灰岩，9、10号煤层之间为西铭砂岩，8、9号煤层之间 为屯兰砂岩，8号煤层之上为庙沟灰岩（L 1）、L 1 之上为毛儿沟灰岩（K2），其间夹有不稳定的中砂岩，即下马兰砂岩。K2一般分为2层，局部分为3层，其间夹有沉凝灰岩。K2 与7号煤层间为上马兰砂岩，7号煤层之上为斜道灰岩（L 4）。
东大窑段 该厚10~30m，顶部为北岔沟砂岩（K3）之底。含5、6号煤层。6号煤层之下为七里沟砂岩，之上东大窑灰岩（L5）。在本区相变为泻湖相泥岩，含舌形贝及小型腕足类动物化石，厚0.2~0.5m，在5号煤层之下，中.细砂岩厚0.5~2.0m，有时相变薄层细砂岩与粉砂岩互层，该可对比为火山村砂岩。
b．山西组（P1s）该厚30~70m，一般50m，可分为2段
北岔沟段 该由北岔沟砂岩（K3）之底至大旋足砂岩或称铁磨沟砂岩之底，厚25~40m，含1、2、3、4号煤层，煤层间夹有不稳定砂岩。4号煤层之下为北岔沟砂岩（K3），3号煤层之下为冀家沟砂岩，1、2号煤层之下为上冀家沟砂岩，1号煤可以看成是2号煤层之上的小分层。
铁磨沟段 该顶部至驼脖砂岩（K4）之底，厚15~25m，含01、02、03号煤层。该在本区砂岩不发育，煤层发育，02、03号为局部可采煤层。。
（3）岩浆岩活动
矿区西南部孤爷山山附近有燕山期二长岩、正长斑岩侵入不同时代的地层之中。
2、构造
矿区位于太原掀斜（A2-3⑨）西侧的西北部，西部地层走向为北北东，倾向南东东；北部梭峪一带始向东折，至东部地层走向转为北西，向南倾斜。全区地层倾角平缓，一般4~12°，唯西部靠近煤田边缘局部较陡，最大达60°。整个矿区大致为一个轴向北西，向南倾伏的平缓宽阔的不对称向斜。除北部梭峪区构造较为复杂外，全区构造尚属简单。
区内较大的褶曲有马兰向斜、石千峰向斜、南社向斜、随老母背斜和李家沟向斜。落差较大的断层有：随老母断层落差65~110m，王芝茂断层落差65~120m，土地沟断层落差60~100m，头南峁断层落差120m，古交断层落差80~175m，港立村南断层落差15~120m，红岩子断层落差50~120m，九龙塔断层落差60~150m，北社断层落差10~250m。多分布于梭峪、古交与随老母之间以及矿区西部边缘，均为正断层，其走向基本可归纳为北东东与北东两组。
本区陷落柱较为发育，一般直经为50~200m，最大达300m。
