ооружение Луганского литейного завода и первого рудника Донбасса стало возможным благодаря открытию Н. Вепрейским и С. Чирковым в 1721 г. месторождения каменного угля. Дальнейший важный шаг в разведке полезных ископаемых сделал Н. Ф. Аврамов, открывший в декабре 1792 г. месторождение каменного угля в Лисичьей балке. Для успешной деятельности Луганского завода требовались новые геологические исследования на железную руду и каменный уголь, другие полезные ископаемые. Силами завода и рудника они проводились постоянно. В конце 90-х гг. XVIII в. была найдена железная руда в районе с. Приволье. В 1801 г. здесь был обнаружен каменный уголь и заложена разведочная шахта. Продолжались поиски новых залежей железной руды и угля в районе с. Городище. Здесь побывали и английские специалисты Т. Ропер и Д. Валкер. Ропер, обследуя залежи руды, нашел уголь в окрестностях сел Городище и Чернухино. В 1819 г. геологические разведки осуществились в Нагольном кряже. В 1820 г. маркшейдер Козин обнаружил уголь в Ровенецкой слободе. Козин составил стратиграфический разрез каменноугольных отложений Лисичанского каменноугольного месторождения, который был использован затем английским геологом Р. И. Мурчисоном в его сводной работе по геологии России.
В 1803 г. при прокладке канала заводские рабочие обнаружили признаки каменной соли, о чем сообщал маркшейдер М. Н. Чернявский директору завода. В 20-х гг.нашли уголь жители с. Кременная. Наличие здесь каменноугольного отложения подтвердил практикант Корпуса горных инженеров Першин (1825 г.), а через год управляющий каменноугольными разработками в Лисичьей балке Анисимов установил, что Кременское месторождение является продолжением угольных пластов, залегающих в Лисичьем буераке и в Приволье.
Луганские специалисты проводили исследования во многих губерниях России. В 1802 г. английские мастера Максвин и Викарс, а также бывший суперинтендант завода Д. Валкер были командированы в Грузию для поиска угля и усовершенствования там горного производства. В 1805 г. смотритель Лисичанского рудника Василий Пиленко в составе экспедиции отправился на поиски водных источников. По пути им были открыты новые залежи железной руды в Кривом Роге, а затем в Крыму (в Керчи). С 1815 по 1820 гг. специалисты Луганского завода и Лисичанского рудника проводили исследования залежей каменного угля в районе Тулы.
По плану улучшения деятельности Луганского завода Е. П. Ковалевский в 1827 г. организовал три геологические экспедиции, которые проводили изыскания по составленным им инструкциям. Экспедиция во главе с маркшейдером А. И. Першиным была направлена для изучения рудоносности Нагольного кряжа. Поиски руды осуществляла экспедиция А. Анисимова. Разведка каменноугольных месторождений поручалась экспедиции В. И. Соколова. Они действовали в радиусе 100 верст от Луганского завода. Результаты работы экспедиций были обобщены Е. П. Ковалевским и положены в основу доклада Комитету по устройству горных заводов.
Итоги геологических исследований Ковалевский подвел в статье "Опыт геогностического исследования в Донецком горном кряже", опубликованной в 1827 г. в "Горном журнале". В статье в то же время были высказаны научные предпосылки проведения дальнейших геологических исследований в Донбассе. В этой работе Ковалевский изложил свои представления о горных образованиях бассейна. Он был первым, кто увидел угольный край во всем объеме и поразительно точно назвал его Донецким кряжем. "В Екатеринославской губернии и прилегающей к ней части Войска Донского простирается особенный горный кряж. Его по имени Донца, представляющего самую занимательную оного сторону, можно назвать Донецким", - написал Е. П. Ковалевский. С легкой руки Ковалев-ского термин "Донецкий кряж" навсегда вошел в нашу историю и быт.
Понятно, что исследование недр Донбасса - процесс бесконечный. Новые данные требовали пересмотра или уточнения предыдущих. Об этом писал Ковалевский в другой своей статье - "Геологическое обозрение Донецкого кряжа", опубликованной в "Горном журнале" в 1829 г. К статье прилагалась карта с некоторыми выделенными им геологическими формациями. Это была первая геологическая карта Донбасса.
Изучая геологию Донбасса, Ковалевский глубоко интересовался последовательностью напластования осадочных пород. Определив относительный возраст каждого слоя, можно было выделить угленосные структуры. Выяснив, с какими геологическими отложениями связаны угольные пласты Донбасса, можно было ставить вопрос об их распространении в бассейне. Работа по определению контуров, в пределах которых можно было уверенно искать залежи угля, была поручена горному инженеру Луганского завода А. И. Оливьери. В течение 1828-1829 гг. он выяснил контур так называемого открытого Донбасса, пройдя по Донцу, Миусу, Кальмиусу и другим рекам Азовского бассейна. А. Б. Иванецкому поручалось изучить распространение угленосных пластов в юго-западной части Донбасса. Исследования, начатые им в 1832 г., позволили выяснить стратиграфию и тектонику этого края. А. Б. Иваницкий уточнил южные и юго-западные границы залегания каменного угля в бассейне и составил геологическую карту этой территории. Результаты исследования он изложил в работе "Геологическое описание Мариупольского округа".
Вопрос о возможности расширения границ Донбасса на запад возложили на горного инженера Б. К. Блера. Проведенные им исследования и мнения предшественников позволили ему высказать предположение о возможности расширения угольного бассейна под молодыми осадками и наметить контур их распространения, названного впоследствии "Большим Донбассом". В решение этой проблемы внесли свой вклад также А. Б. Иваницкий и К. И. Томилин, изучавшие в 1838-1839 гг. Бахмутскую котловину.
Важное значение имели исследования на территории Войска Донского, где было открыто много новых месторождений антрацита, что позволило сделать вывод о распространении границ Донбасса на восток.
До конца 30-х гг. XIX в. отечественные геологии провели огромную работу по исследованию каменноугольных месторождений в Донбассе. Однако их опыт пытались игнорировать. Это ярко проявилось при организации потомком известных уральских промышленников А. Н. Демидовым экспедиции, для руководства которой он пригласил профессора Парижской горной школы Ле-Пле. Экспедиция продолжалась более двух лет - с 1837 по 1839 гг. Она побывала и в Лисичанске. В работе экспедиции приняли участие А. Б. Иванецкий, П. Ф. Мевиус, Н. Т. Летуновский и В. М. Соколов, возглавлявший Лисичанский рудник. Ле-Пле пытался отрицать возможность индустриального развития Донбасса, считал ошибочным выводы наших исследователей относительно развития Донбасса. Мы знаем, что жизнь опровергла прогнозы Ле-Пле.
Отечественные геологи продолжали интенсивно исследовать Донбасс и в последующее время. В 60-х гг. здесь проводила работы экспедиция академика Гельмерсена, которая посетила Лисичанский рудник. Обследованная им одна из безымянных балок, расположенная южнее Лобового Яра, была отнесена к памятникам. Здесь хорошо просматриваются обнаженные зоны Северодонецкого надвига териасовыми глинами, которые находятся в тектоническом контакте с отложениями верхнемелового и палеогенного возраста. Эту балку долгое время называли "Гельмерсеновым Яром". Лишь в послевоенные годы, когда в Донбассе проходил Всемирный геологический конгресс и его участники посетили этот памятник, балку стали называть "Конгрессовым Яром".
С Луганским заводом и Лисичанским рудником связана деятельность таких известных геологов, как П. О. Кульшин, Я. Колесников, Е. С. Копанев. С именем Кульшина также связано исследование каменного угля вблизи деревни Тквибули (Грузия).
Горные специалисты Луганска и Лисичанска разведали залежи каменного угля, железной руды и других полезных ископаемых во многих регионах Украины и России, вплоть до Сахалина и Закавказья. Они внесли достойный вклад в развитие геологической науки, в организацию разработки каменного угля в стране.