其實煤球爐的應用在古代已經出現了萌芽，據明科學家宋應星著《天工開物》記載，當時煉銅是用「碎如粉」的煤面摻泥加工成煤餅作為燃料使用的。這種煤餅，因其塊度大，便于通風，所以「不用鼓風」即可充分燃燒，爐火從早到晚「通紅」，古可稱為「自風煤炭」。這樣的煤餅，和蜂窩煤的原理如出一轍，而且是在工業上大批量使用的。
小店煤礦的儲量尚未探明，但是已經開采的不過是豎井南部很小一部分的煤層。
李志的要求不高，只要通過一點點促進，是唐代煤礦的開采水平達到宋朝，最好能達到明朝的水平，就可以使產量上一個台階，並且在全國進行推廣。改變唐朝只有銅礦鐵礦石用煤炭當燃料的落後局面。在宋朝，煤礦的豎井的深度最多能達到兩百米，可以說是非常深了，煤炭資源的探礦，開采能力，都得到了極大的提高。
地底下的工作環境是非常惡劣的，據宋代煤井遺址考證，巷道上寬不過一米，下寬不過一米四，高不過一米五，稍微正常的身高，都直不起腰來。小店煤礦進行一次擴建以後，豎井的牆壁使用磚石水泥進行了加固，李治在並州西面山腳下新設了一個工坊，借並州鑄錢監的人力物力，燒造水泥，鐵器，支援小店村煤礦的技術改造。擴建以後，豎井的直徑擴大到六米，新建了運載的升降梯，一次可以供五人上下。
為此，李志專門讓人用小高爐開了一次爐，出了一爐熟鐵水，澆鑄了一批滑輪組，提高了升降梯的運輸效率，淘汰了木制 轆。
中國古代的升降裝置，就是常見的舊式水井上的 轆，三只腳或者四只腳，只有一個杠桿比。而李志在井口新設了一個支架，使用滑輪組配合手搖 轆進行升降。一次足以升降一噸重的物體。
此外專門制作了一批竹篾頭盔，稱其安全帽。帽子前方可以放一截燭火，當作照明用。這一批工具一出現，就得到了礦工們的喜愛。往日礦井巷道低矮，磕破頭者大有人在，采用安全帽以後就再也不會滿頭是包的滾回家了。
下井的工人，都是小店村里的家生奴，李志叮囑要善待這些人，並且鼓勵白老頭多買點奴僕來下井干活。畢竟對于有身份的良民而言，下井還是很可怕的事情，各種鬼怪，黃泉的傳說，都告訴人地下不是好地方——是死人才呆的地方。
在改善運輸環境以後，李志下了一次井，實際勘察了井下工作面的情況。這一口煤井下的煤層埋藏淺，煤層厚，上下皆是頁岩，頂板堅固，開采條件十分簡單。宋代的時候，人們已經知道煤炭多伴隨頁岩而生，並且稱煤層為碳脈，露頭的煤層成為碳苗。而最遲明代的時候，人們已經知道風化作用會損害煤的價值，會主動避開已經被風化作用侵蝕的煤層，轉為開采更深處的煤層。
河南鶴壁市曾發現過北宋晚期的采煤遺址，這里的豎井深度達46米，巷道長度超過了五百米。但是頂板並沒有采取支撐。巷道挖在很厚的自然煤層中，在巷道的交叉口，有很多放置燈盞的壁礱。
參考現代礦井的通風和運輸布置，李治通過勘測，發現小店村煤礦的煤層面積相當大，南北基本呈水平分布，東南方向東邊以5度的角度下沉。因此他在原來井口東方八百米的距離，再往下打兩個井口，一個作為主井，一個作為副井。兩個井同時掘進，達到上層煤層的下部，大概是地下十五米的深度，然後在水平聯通，這樣，一口井進風，另一口井出風，就能在井下形成良好的通風。時至今日，礦井開掘的基本原則，都是同時掘進，盡快打通風路為第一目標。
在入口的主井和副井下面，開挖一個稍微大一點的空間，用來儲存挖出來的煤炭和煤層的滲水。在主副井口有升降梯，鼓風機，排水渠道。
掘進到主井下的儲藏區以後，然後在東西方向向原來的井口方向，開掘兩道平行的，沿煤層傾斜方向走向的巷道，其中一條巷道中鋪設兩排鐵軌，可以通過四輪小車，用以運輸采下的煤炭。這兩條巷道每開鑿一段，便左右聯通，用以形成循環的風路，確保井下通風。
這兩條巷道直接通到最開始的井口。這個井口在第一階段的開采中還可以用作運煤上下的通道，當采掘工作逐漸沿著煤層往東推進以後，就改用新開的井口運輸。而原有的井口僅僅用于排出乏風。
然後從東西方向的主巷道為基線，將這八百米的距離分成每二百六十米左右長的三段，在起點和第一分段點開鑿兩條南北向的巷道。在這兩條巷道之間，就是沿著煤層走向的采掘工作面，工人們在這個工作面架好防護支架，然後用傳統的掏槽法，把煤炭運到巷道的小車上，然後用絞盤牽引，將它拖到井下儲藏間。煤炭在這里卸車，然後通過升降梯升上地面。
因為自然的走向和傾斜，煤層中的瓦斯會沿著風路最快的排出，而滲水則會沿著地形，往下流到標高最低的主井井口的儲水池，然後通過大牛皮水囊排出地面。
在這個結構的設計下，這一片煤田，大小約零點八平方公里的厚兩米的煤層，以煤炭密度1.8，開采率80%計算，總共有230萬噸（38.4億斤）的可開采量。用現在的煤價680元一噸，這可是15億6千萬人民幣啊！難怪煤老板都這麼有錢。現在的小煤礦大約就是30萬噸左右的年生產能力，就這樣也足以讓小店村煤礦開采個七八年了。
元代中國的煤炭產量已經不算低，據記載，元代，蒙古貴族在大都（今北京）大興土木修築新城和宮苑寺廟，大量使用煤炭、焦炭熔銅鑄器。例如，皇慶二年（1313），為萬壽山鑄造一根銅幡桿，長100尺，大頭徑9寸，小頭徑5寸，在所用物料中，僅赤銅即達1.9萬斤，焦炭0.5萬斤，水和炭（即煤）2202萬斤，白木炭8.613萬斤；延祐四年（1317），為普慶寺鑄造兩尊彌勒銅佛，用料中有黃銅1萬斤，赤銅900斤，金268兩，銀28兩，白木炭2.778萬斤，水和炭0.1584萬斤……其耗費之大、用煤之多，可見一斑。
清朝時期的北京城，主要燃料便是煤炭，而清朝時期的小煤窯，產量大的，也就約莫每天四五千斤，按這個產能，小店村煤礦可以開采2630年，也就是可以開采到公元3675年……可見中國的采煤技術，直到清代仍然是十分落後的，甚至在洋務運動的末期，1897年左右開啟的煤礦，都因為沒有引入機械設備，而使用全人工開采，遠遠落後同期西方的水平。沒有先進的生產技術，國家如何能夠富強呢？
當然，小店村煤礦只是廣大山西礦區的九牛一毛，而合理規劃的生產方式也足以讓產量遠遠大于一天四五千斤的水平。在第一階段兩個工作面同時開挖，只要每日開挖二十厘米，采下的煤也高達187噸（日產三十萬斤，是清朝小煤窯產能的60倍）。此外，這樣的井下工作環境通風好，安全性高，瓦斯事故和滲水事故的安全性好。可以更好的保障工人的安全。別人不理解為什麼太子殿下要為了一群奴僕工人挖煤的安全著想，可是李志來自新社會，深深的理解沒有人性的生產方式是人類文明史上的罪惡。中國是世界產煤第一大國，而中國的煤則被稱為血煤。說實話，誰願意把自己的致富建立在平民的血淚之上呢？直到現在，中國人民都沒有找回自己在勞動之中的尊嚴，李志有機會回到了光榮的盛唐時代，又怎麼忍心為了自己的宏圖偉業，驅使自己的子民，在毫無保障的條件下，鑽進狹窄潮濕，危機四伏的礦井巷道，用生命和獻血為代價，換來一筐筐的煤炭呢？
從技術上講，實行這樣的采煤技術，是完全可行的。使用水泥預制件技術，在各大主要巷道和采煤工作面上，都采用了頂板加固和支護。而工人的飲食和休息，都得到了保證。小店村煤礦的工人每天工作十個小時，中間有兩次休息，提供蒸餅（就是饅頭）和飲水。重體力勞動的地點，比如井口排水，井口煤炭的提升，都使用滑輪組，利用牛馬等畜力來減輕人的負擔。勞動中還提供頭盔，手套和口罩的保護。每個月和官員一樣享有3天的休息時間。
以現在的標準來看，自然是過于幸苦。而對當時的人來說，已經是很大的進步了。在小店村煤礦的標準下，從此中國的煤礦紛紛采取了這樣的技術標準，不僅保障了工人的安全，也使煤炭的開采能力得到了極大的提高。