钻孔仅揭露上统马家沟组（O2m），岩性为浅灰、灰色厚层状石灰岩，隐晶质结构，局部夹泥质灰岩及薄层泥岩，上部具溶蚀现象及缝合线，下部含白云质。为煤系地层沉积基底，属浅海相沉积。邻近钻孔18-4孔揭露最大厚度为166.00m。
2、石炭系（C） （1）中统本溪组（C2b）
由浅灰色铝土岩及铝土质泥岩组成，具鲕状和豆状结构，含黄铁矿结核及团块，局部夹中细粒砂岩和砂质泥岩。本组厚平均3.03m，属滨海海岸带沉积。
本溪组与下伏奥陶系马家沟组为平行不整合接触。 （2）上统太原组（C3t）
主要由灰、深灰色厚层状石灰岩、深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩及煤层组成，该组地层一般厚77.02m，本区浅部地层较厚，三李断层（F3）以北地层变薄，依据其岩性组合特征，可分为上、中、下三段。
①下部灰岩段
自太原组底至L4石灰岩顶，由石灰岩（L1、L2、L3、L4）、煤层（一1、一2、一3、一4）及泥岩、砂质泥岩组成。其中一1煤层全区发育稳定，普遍可采，其物性特征在密度曲线上呈低密度高幅度异常反映。一1煤层顶板为L1石灰岩，厚度大且稳定，其物性特征在视电阻率曲线上呈高阻反映，在自然伽玛和人工伽玛曲线上呈高密度、低伽玛值反映，是一主要标志层。本段厚22.92m。
②中部砂泥岩段
自L4石灰岩顶至L7石灰岩底，由深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩组成，夹石灰岩薄层（L5、L6）。含一5、一6煤层，均不可采。本段地
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层厚25.28m。
③上部灰岩段
自L7石灰岩底至二1煤层底板砂岩底，以深灰、灰色石灰岩为主，间夹薄层深灰色泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及薄煤层（一7、一8、一9）。其中发育石灰岩2~3层（L7~L6），L7石灰岩发育稳定，厚4.00m左右，呈灰、深灰色，厚层状，含燧石结核，富含蜓类等动物化石；其物性物征在视电阻率曲线上呈高阻值，在自然伽玛和人工伽玛曲线上呈高密度、低伽玛值反映，为本区一主要标志层。本段层28.82m。
太原组为陆表海碳酸盐台地和碎屑堡岛复合体系沉积，据其生物特征，本组石灰岩属于局限的水动力条件较弱的台地环境沉积。
太原组与下伏本溪组为整合接触。 3、二叠系
（1）下统山西组（P1sh）
由灰、深灰、灰黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩及煤层组成，厚87.38m，据其岩性组合特征，可分为四段。
①二1煤段
自二1煤层底板砂岩至大占砂岩底，下部为深灰色细中粒砂岩，即二1
煤层底板砂岩（Se），厚17.00m左右，为山西组与太原组分界砂岩。上部为黑色泥岩、砂质泥岩及二1煤层。其中二1煤层为可采煤层，物性特征为低阻、低密度反映。本段为潮坪、潮汐泥炭沼泽相沉积。
②大占砂岩段
自大占砂岩底至香炭砂岩底，由深灰、灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩组成。下部为深灰色细、中粒砂岩（大占砂岩），局部不发育，为二1煤层的间接顶板，在视电阻率曲线上呈中高阻反映，在散射伽玛曲线上呈高密度反映，在自然伽玛曲线上呈高幅值。上部为灰黑色泥岩、砂质泥岩，局部
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含薄煤一层（二3），不可采。本段沉积前期以分流河道沉积为主，而后形成了漫滩湖泊相沉积，局部为泥炭沼泽相沉积。
③香炭砂岩段
下部为深灰色中细粒砂岩（香炭砂岩），中上部为泥岩、砂质泥岩，含菱铁质结核。本段以分流河道沉积为主。
④小紫泥岩段
由铝土质泥岩、砂质泥岩等组成，铝土质泥岩中含菱铁质鲕粒，具紫斑。本段以分流河道间淡水湖泊相为主，局部伴有沼泽相。
山西组与下伏太原组呈整合接触。 （2）下石盒子组（P1x）
本组仅保留下部三煤段，最大厚度约15.00m，与下伏山西组为整合接触。底部为灰白色中细粒砂岩，即砂锅窑砂岩（Ssh），为下石盒子组与山西组分界标志，厚度为1.08~13.08m，平均8.21m，含黑色泥岩包裹体和暗色矿物，底部岩石粒度由上而下逐渐变粗，呈正粒序；物性特征明显，在DLW曲线上呈下高上低，中等幅度。其上为浅灰~紫灰色铝土质泥岩、紫斑泥岩及深灰色泥岩，含大量菱铁质鲕粒。
4、新近系洛阳组（N1l）
以灰白色泥质灰岩主为，溶洞、裂隙发育，夹灰白、紫红色钙质粘土和砾石层，厚度66.85~120.80m，平均92.50m。与下伏地层为角度不整合接触。
5、第四系（Q）
以疏松黄土为主，含粉砂，底部夹砾石层和砂质粘土层，厚度26.80~35.04m，平均30.53m。与下伏新近系洛阳组为角度不整合接触。
（二）矿区构造 1、总体构造特征
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本区总体构造为一走向110~130o，倾向20~40 o，倾角12~14 o的单斜构造，并在西部发育滑动构造（滑F1）、东南边界发育一条正断层（三李断层）。区内无岩浆活动，结合三李勘查区构造发育情况，确定构造复杂程度属中等。
2、主要构造 （1）三李断层F3
位于本区东南部边界附近，正断层，走向110 o，倾向190 o，倾角60~70 o，落差约200m。该断层向东延伸长度约6km，在区外东部由14-1、12-2、12-6、10-4等钻孔控制。断层已查明。
（2）滑动构造（滑F1）
位于本区西北部，为一沿二1煤层露头附近由南向北呈低缓角度的滑动构造。据以往勘查资料，三李勘查区多数钻孔见到，西部检2孔见此断层，地层缺失400m左右，由于滑动构造呈起伏状，使区外西北部二1煤层遭受到大面积铲蚀，形成薄煤区。该滑动构造已查明。
三、煤层及煤质 （一）、煤层 1、二1煤层
二1煤层赋存于山西组下部，上距砂锅窑砂岩60.15m，下距太原组L7
石灰岩22.36m，煤层埋深70~220m，煤层底板标高为+150~±0m。煤层倾角12～14o，煤层厚度1.03~15.04m，平均7.98m，西薄东厚，为一全区可采煤层。煤层结构简单，不含夹矸，仅在西部局部煤层岔为上下两个煤分层（区外14-1孔），且上、下煤分层均可采。煤层直接顶板为大占砂岩，多具炭质泥岩或泥岩伪顶，局部炭质泥岩伪底。结合三李勘查区二1煤层发育情况，确定煤层稳定程度属较稳定煤层。