西张庄耐火粘土矿区位于焦作市中站区龙洞乡西南部。西起大石河，东接干戈掌矿区，东北与大洼矿区为邻，自北而南分为3个区段，面积4平方公里。东距焦作市区13公里，有公路相通。
耐火粘土矿赋存于中石炭统本溪组上部，属滨海泻湖相沉积矿床。本溪组含矿岩系厚7.33—48.30米，含上、下两层耐火粘土矿，呈单斜产出，倾向南东，倾角8°—20°。上矿层为主矿层，呈层状和似层状产出，层位稳定，连续性好，分布普遍，厚0.7—15.29米，一般1—4米，矿石储量占总储量的99%。矿石类型主要为硬质耐火粘土矿，占94%。其次，为高铝耐火粘土矿，软质和半软质矿石极少。
矿石主要矿物成分为高岭石，含量80%—95%，其次为叶蜡石、一水硬铝石和水云母。主要化学组分含量：A12O3 26.45%—65.88%；TiO2 0.09%—3.44%；Fe2O3 0.38%—3.05%；CaO 0.05%—1.37%；MgO 0.07%—0.49%；SiO2 19.04%—49.10%；K2O 0%—1.29%；Na2O 0%—0.5%。烧失量7.95—15.32%，耐火度1635—1830℃。矿中含Li2O较高，普遍在0.05%以上，最高为0.87%，主要为含锂绿泥石，如能回收利用，其潜在经济价值十分可观。
最早的地质调查始于19世纪末至20世纪初，英国曾在南部李封、王封一带进行过煤炭调查和掠夺式开采。1930年，侯德封等在该区进行过煤田地质调查时所著《河南省修武、沁阳煤田地质》一文中，提及煤层之下的白色粘土层，首次提出了区内粘土矿的存在。
大规模的系统地质工作开始于新中国成立初期。1953年10月22日—1954年1月6日，重工业部钢铁工业管理局华北地质勘探公司第二区队（1955年改为五○二队）常肃心、刘煦、丁俊德等，为满足武汉钢铁公司对冶金辅助原料的急需，在焦作西部周窑、大洼、西张庄、干戈掌及磨石坡一带开展了耐火粘土矿普查、详查工作。进行1∶1万地质调查19平方公里，施工地表槽、井探工程930.62立方米。1954年3月20日编写有详查总结报告，正式确认了该区耐火粘土矿床，并初步肯定其具有进一步工作的价值。
1960年3—12月，武汉钢铁公司鄂西矿务局六○一队（后改名为中南冶金地质勘探公司六○一队）王观岳、王国正、刘富奎等，为满足武汉钢铁公司对耐火材料日益增长的需要，在西张庄矿区进行了勘探。重点是Ⅰ、Ⅱ区段，Ⅲ区段仅有稀疏工程控制。填制1∶2000矿区地形地质图3.4平方公里，地表按100米间距施工探槽49条，挖土石427立方米。深部则分别按50×50米、100×100米和200×200米的不同网度施工钻孔244个，钻探工程进尺14310米，基本上确定了这一大型耐火粘土矿床的工业价值。于1962年元月提交了《河南省焦作市耐火粘土矿西张庄矿区地质勘探总结报告书》，探明耐火粘土矿石总储量1596.39万吨。其中，工业储量483.33万吨，硬质粘土矿石占93%。同时，综合评价了共生的山西式铁矿，获远景储量28.15万吨。
1970年，焦作市粘土公司为了开发该区耐火粘土矿，在Ⅱ区段进行了地质补课工作，提交储量397.3万吨。其中，工业储量320.1万吨。1974年元月经河南省计委批准开发，从而为焦作市西张粘土矿的建设奠定了基础。
1981年3—12月，河南省地质局地质二队王公武、牛元庆等，为满足焦作市西张庄粘土矿发展的需要，在以往地质工作程度较低的Ⅲ区段进行了详细普查。填制1；2000地形地质图2.87平方公里，按100×100米网度施工钻孔69个，钻探工程进尺3145.84米。于1982年11月提交了《河南省焦作市西张庄粘土矿区Ⅲ区段详细普查地质报告》，探明耐火粘土矿石储量750.54万吨。其中，工业储量406.69万吨，硬质粘土矿石占96%。同时，综合评价了共生的铁矾土、硫铁矿及伴生的氧化锂，获得了相应的远景储量。
截至1991年，西张庄矿区累计探明耐火粘土矿石总储量2182.92万吨，其中，工业储量891.02万吨，成为焦作地区储量居首位的以硬质粘土为主的大型耐火粘土矿床。
西张庄大型耐火粘土矿床的发现、勘查和开发与我国冶金工业的发展紧密相关。1953年，我国开始执行第一个五年计划，武钢等大型钢铁联合企业相继动工兴建。为了满足武汉钢铁公司对冶金辅助原料的急需，矿产资源条件好，交通便利的焦作地区就成为优先普查勘探的重点地区。1953—1954年，华北地质勘探公司第二区队首先在该区开展了耐火粘土的普查和详查工作，发现了西张庄耐火粘土矿床，并初步确定其具有进一步工作的价值。1960年六○一队在该区进行了勘探，提交了可供工业利用的工业储量，肯定了该区为一以硬质粘土为主的大型耐火粘土矿床。
1970年焦作市粘土公司拟开发该区耐火粘土矿，在六○一队工作的基础上，在Ⅰ区段又进行了地质补课工作，提高了矿床的控制程度，为矿山建设奠定了基础。1979年焦作市西张庄粘土矿正式建成投产，主要开采Ⅰ区段，设计规模为年产矿石10万吨。1981年，省地质局地质二队在Ⅲ区段的详细普查，进一步扩大了西张庄矿区的规模，为矿山生产的持续发展准备了后备基地，使之成为焦作市耐火原料基地的重要组成部分。