La minería subterránea es, en general, más complicada que la minería a cielo abierto. La dificultad es mayor cuando las capas son irregulares, muy inclinadas y estrechas, o tienen grandes cantidades de metano u otros gases explosivos o tóxicos (que complican mucho y hacen peligrosas las explotaciones si no se toman medidas adecuadas).
También se complica la extracción de carbón en yacimientos con grandes cantidades de agua o en los que las presiones de los terrenos (que aumentan con la profundidad y espesor de las capas) son muy grandes. Por el contrario, con la minería subterránea se generan menos escombros y se producen menos impactos negativos desde un punto de vista medioambiental.
El grisú es una mezcla de gases (principalmente metano) que está presente en algunos yacimientos de carbón y se desprende al arrancar el mismo. En determinadas proporciones en el aire de la mina (5-15%, aproximadamente) es explosivo y puede producir fatales accidentes si se genera alguna chispa o fuego. Por ello, las minas con grisú se ventilan muy bien para evitar esas concentraciones peligrosas de grisú, y requieren unas máquinas muy bien protegidas para que sus motores no generen chispas que puedan entrar en contacto con la mezcla.
En la minería subterránea, la introducción de maquinarias y tecnologías de altos rendimientos es quizá más difícil y costoso que en las minas “a cielo abierto”; pero en la actualidad existen máquinas y equipos mineros para el arranque, transporte y sostenimiento dotados de gran tecnología y especialmente diseñados para utilizarlos en minas subterráneas.
En yacimientos con capas estrechas, inclinadas e irregulares, la minería subterránea de carbón sigue existiendo, aunque está en declive pues es más penosa, requiere obreros con experiencia y especializados, y los rendimientos son pequeños, si se comparan con los obtenidos en otro tipo de yacimientos.
La extracción subterránea de carbón se realiza fundamentalmente mediante tres métodos: cámaras y pilares, tajos largos, o aquellos que utilizan técnicas de hundimiento del carbón (“sutiraje”) en distintos niveles. En Castilla y León las minas subterráneas más productivas utilizan estos dos últimos métodos.
Para el arranque se utilizan rozadoras, cepillos, minadores, martillos picadores con inyección de agua, explosivos, aire comprimido a presión, etc. El transporte se realiza con transportadores blindados, trenes de vagonetas, cintas transportadoras, trenes, etc.
El acceso a las minas puede hacerse mediante galerías horizontales (que van a buscar a las capas desde las laderas de las montañas, barrancos o valles), mediante planos inclinados (galerías inclinadas que se profundizan desde la superficie y se equipan con cintas transportadoras o algún medio de transporte sobre vías), o mediante pozos verticales que requieren jaulas de extracción como ascensores. En España y en Castilla y León hay minas subterráneas con pozos de varios cientos de metros de profundidad.