其实煤球炉的应用在古代已经出现了萌芽，据明科学家宋应星著《天工开物》记载，当时炼铜是用“碎如粉”的煤面掺泥加工成煤饼作为燃料使用的。这种煤饼，因其块度大，便于通风，所以“不用鼓风”即可充分燃烧，炉火从早到晚“通红”，古可称为“自风煤炭”。这样的煤饼，和蜂窝煤的原理如出一辙，而且是在工业上大批量使用的。

小店煤矿的储量尚未探明，但是已经开采的不过是竖井南部很小一部分的煤层。

李志的要求不高，只要通过一点点促进，是唐代煤矿的开采水平达到宋朝，最好能达到明朝的水平，就可以使产量上一个台阶，并且在全国进行推广。改变唐朝只有铜矿铁矿石用煤炭当燃料的落后局面。在宋朝，煤矿的竖井的深度最多能达到两百米，可以说是非常深了，煤炭资源的探矿，开采能力，都得到了极大的提高。

地底下的工作环境是非常恶劣的，据宋代煤井遗址考证，巷道上宽不过一米，下宽不过一米四，高不过一米五，稍微正常的身高，都直不起腰来。小店煤矿进行一次扩建以后，竖井的墙壁使用砖石水泥进行了加固，李治在并州西面山脚下新设了一个工坊，借并州铸钱监的人力物力，烧造水泥，铁器，支援小店村煤矿的技术改造。扩建以后，竖井的直径扩大到六米，新建了运载的升降梯，一次可以供五人上下。

为此，李志专门让人用小高炉开了一次炉，出了一炉熟铁水，浇铸了一批滑轮组，提高了升降梯的运输效率，淘汰了木制轱辘。

中国古代的升降装置，就是常见的旧式水井上的轱辘，三只脚或者四只脚，只有一个杠杆比。而李志在井口新设了一个支架，使用滑轮组配合手摇轱辘进行升降。一次足以升降一吨重的物体。

此外专门制作了一批竹篾头盔，称其安全帽。帽子前方可以放一截烛火，当作照明用。这一批工具一出现，就得到了矿工们的喜爱。往日矿井巷道低矮，磕破头者大有人在，采用安全帽以后就再也不会满头是包的滚回家了。

下井的工人，都是小店村里的家生奴，李志叮嘱要善待这些人，并且鼓励白老头多买点奴仆来下井干活。毕竟对于有身份的良民而言，下井还是很可怕的事情，各种鬼怪，黄泉的传说，都告诉人地下不是好地方——是死人才呆的地方。

在改善运输环境以后，李志下了一次井，实际勘察了井下工作面的情况。这一口煤井下的煤层埋藏浅，煤层厚，上下皆是页岩，顶板坚固，开采条件十分简单。宋代的时候，人们已经知道煤炭多伴随页岩而生，并且称煤层为碳脉，露头的煤层成为碳苗。而最迟明代的时候，人们已经知道风化作用会损害煤的价值，会主动避开已经被风化作用侵蚀的煤层，转为开采更深处的煤层。

河南鹤壁市曾发现过北宋晚期的采煤遗址，这里的竖井深度达46米，巷道长度超过了五百米。但是顶板并没有采取支撑。巷道挖在很厚的自然煤层中，在巷道的交叉口，有很多放置灯盏的壁砻。

参考现代矿井的通风和运输布置，李治通过勘测，发现小店村煤矿的煤层面积相当大，南北基本呈水平分布，东南方向东边以5度的角度下沉。因此他在原来井口东方八百米的距离，再往下打两个井口，一个作为主井，一个作为副井。两个井同时掘进，达到上层煤层的下部，大概是地下十五米的深度，然后在水平联通，这样，一口井进风，另一口井出风，就能在井下形成良好的通风。时至今日，矿井开掘的基本原则，都是同时掘进，尽快打通风路为第一目标。

在入口的主井和副井下面，开挖一个稍微大一点的空间，用来储存挖出来的煤炭和煤层的渗水。在主副井口有升降梯，鼓风机，排水渠道。

掘进到主井下的储藏区以后，然后在东西方向向原来的井口方向，开掘两道平行的，沿煤层倾斜方向走向的巷道，其中一条巷道中铺设两排铁轨，可以通过四轮小车，用以运输采下的煤炭。这两条巷道每开凿一段，便左右联通，用以形成循环的风路，确保井下通风。

这两条巷道直接通到最开始的井口。这个井口在第一阶段的开采中还可以用作运煤上下的通道，当采掘工作逐渐沿着煤层往东推进以后，就改用新开的井口运输。而原有的井口仅仅用于排出乏风。

然后从东西方向的主巷道为基线，将这八百米的距离分成每二百六十米左右长的三段，在起点和第一分段点开凿两条南北向的巷道。在这两条巷道之间，就是沿着煤层走向的采掘工作面，工人们在这个工作面架好防护支架，然后用传统的掏槽法，把煤炭运到巷道的小车上，然后用绞盘牵引，将它拖到井下储藏间。煤炭在这里卸车，然后通过升降梯升上地面。

因为自然的走向和倾斜，煤层中的瓦斯会沿着风路最快的排出，而渗水则会沿着地形，往下流到标高最低的主井井口的储水池，然后通过大牛皮水囊排出地面。

在这个结构的设计下，这一片煤田，大小约零点八平方公里的厚两米的煤层，以煤炭密度1.8，开采率80%计算，总共有230万吨（38.4亿斤）的可开采量。用现在的煤价680元一吨，这可是15亿6千万人民币啊！难怪煤老板都这么有钱。现在的小煤矿大约就是30万吨左右的年生产能力，就这样也足以让小店村煤矿开采个七八年了。

元代中国的煤炭产量已经不算低，据记载，元代，蒙古贵族在大都（今北京）大兴土木修筑新城和宫苑寺庙，大量使用煤炭、焦炭熔铜铸器。例如，皇庆二年（1313），为万寿山铸造一根铜幡杆，长100尺，大头径9寸，小头径5寸，在所用物料中，仅赤铜即达1.9万斤，焦炭0.5万斤，水和炭（即煤）2202万斤，白木炭8.613万斤；延祐四年（1317），为普庆寺铸造两尊弥勒铜佛，用料中有黄铜1万斤，赤铜900斤，金268两，银28两，白木炭2.778万斤，水和炭0.1584万斤……其耗费之大、用煤之多，可见一斑。

清朝时期的北京城，主要燃料便是煤炭，而清朝时期的小煤窑，产量大的，也就约莫每天四五千斤，按这个产能，小店村煤矿可以开采2630年，也就是可以开采到公元3675年……可见中国的采煤技术，直到清代仍然是十分落后的，甚至在洋务运动的末期，1897年左右开启的煤矿，都因为没有引入机械设备，而使用全人工开采，远远落后同期西方的水平。没有先进的生产技术，国家如何能够富强呢？

当然，小店村煤矿只是广大山西矿区的九牛一毛，而合理规划的生产方式也足以让产量远远大于一天四五千斤的水平。在第一阶段两个工作面同时开挖，只要每日开挖二十厘米，采下的煤也高达187吨（日产三十万斤，是清朝小煤窑产能的60倍）。此外，这样的井下工作环境通风好，安全性高，瓦斯事故和渗水事故的安全性好。可以更好的保障工人的安全。别人不理解为什么太子殿下要为了一群奴仆工人挖煤的安全着想，可是李志来自新社会，深深的理解没有人性的生产方式是人类文明史上的罪恶。中国是世界产煤第一大国，而中国的煤则被称为血煤。说实话，谁愿意把自己的致富建立在平民的血泪之上呢？直到现在，中国人民都没有找回自己在劳动之中的尊严，李志有机会回到了光荣的盛唐时代，又怎么忍心为了自己的宏图伟业，驱使自己的子民，在毫无保障的条件下，钻进狭窄潮湿，危机四伏的矿井巷道，用生命和献血为代价，换来一筐筐的煤炭呢？

从技术上讲，实行这样的采煤技术，是完全可行的。使用水泥预制件技术，在各大主要巷道和采煤工作面上，都采用了顶板加固和支护。而工人的饮食和休息，都得到了保证。小店村煤矿的工人每天工作十个小时，中间有两次休息，提供蒸饼（就是馒头）和饮水。重体力劳动的地点，比如井口排水，井口煤炭的提升，都使用滑轮组，利用牛马等畜力来减轻人的负担。劳动中还提供头盔，手套和口罩的保护。每个月和官员一样享有3天的休息时间。

以现在的标准来看，自然是过于幸苦。而对当时的人来说，已经是很大的进步了。在小店村煤矿的标准下，从此中国的煤矿纷纷采取了这样的技术标准，不仅保障了工人的安全，也使煤炭的开采能力得到了极大的提高。