По указанию Тотлебена были проведены специальные исследования, то есть рытье пробных колодцев. На глубине около 12 метров был найден второй глинистый слой толщиной в один-два метра. В этом слое русские саперы выкопали нижний ярус своих контрминных галерей.
Такая инициативная находка давала многое. Теперь французы лишались возможности подрывать галереи противника с верхнего яруса. Тогда как русские получали возможность проникать всегда «под вражеские ноги» и уничтожать пороховыми минами его работы.
Саперам Тотлебена, солдатам-пехотинцам, приходилось трудиться в чрезвычайно тяжелых условиях. У русских имелось всего два кустарно сделанных вентилятора, которые к тому же часто портились. Буравов для сверления скважин не было вовсе. То есть техническая оснащенность работ под землей оставляла желать много лучшего.
Из-за недостатка свежего воздуха приходилось ограничивать число работающих в галереях. В верхнем их ярусе восковые свечи затухали из-за недостатка кислорода уже в 25—30 метрах от выходов. В нижнем ярусе (и дальше 30 метров в верхнем) работали в кромешной тьме, по сути дела, на ощупь.
Вентиляция контрминных галерей достигалась почти исключительно устройством между ними и рукавами соединительных ходов. Их длина была значительна и составляла около 15 процентов общей длины галерей.
Французские минеры работали в гораздо лучших условиях, будучи технически оснащены по последнему слову шахтного оборудования. Вдоль своих галерей они укладывали деревянные рельсы для тележек и чугунные трубы, по которым вентиляторы нагнетали свежий воздух. Всюду горел свет.
На техническом уровне контрминных работ русских сказалось то, что самое необходимое и сложное оборудование для этого возилось в «осадном парке» полевой действующей армии. А он в Крым с началом войны не попал, оказавшись в Бендерах. Несмотря на все запросы Тотлебена, разного рода принадлежности для подземных минных работ в Севастополь так и не доставили.
Главный инженер был, пожалуй, во всем доволен работой капитана Мельникова и его подчиненных. Саперы и землекопы-пехотинцы показывали завидное рвение, мужество и необыкновенную сметливость в подземных трудах.
Поразителен следующий факт подземных событий на 4-м бастионе. После семимесячной подземной войны французы, при всем огромном объеме проделанных работ, по существу, оставались на том же месте, где были раньше.
В направлении контрэскарпа 4-го бастиона французам оставалось пройти всего 50 метров. Но с какой бы стороны они ни вели свои подкопы, они всюду оказывались взорванными подведенными минами русских. Так защитники бастиона отразили все вражеские попытки взорвать себя.
То, что французы проиграли минную войну против 4-го бастиона, как считается, имело два немаловажных последствия. В течение всего лета 1855 года те же французы так и не рискнули пойти на штурм этого крепостного укрепления осажденного Севастополя. И второе — этот проигрыш в войне под землей стал одной из причин переноса тяжести борьбы на левый фланг русской оборонительной линии — на Малахов курган и 2-й бастион.
Один из отечественных исследователей крепостных войн, В.В. Яковлев, отмечал в истории обороны Севастополя следующее:
«Иностранные авторы изумлялись русским минным работам, ставили их выше французских, указывали, что велись они "с самой непреклонной силой воли и самым неутомимым трудолюбием", соединенным со знанием дела.
Особенность русских минных работ заключалась в их наступательной тактике: русские контрмины не только задерживали ход подземных работ атакующего, но даже отодвигали их постоянно назад, так что скорее эти контрмины можно было принять за наступательные мины атаки, чем за оборонительные мины обороны, — это беспримерный случай в истории подземной войны».
Контрминная борьба, но с гораздо меньшим размахом велась у редута Шварца, 5-го бастиона и впереди Малахова кургана. Здесь подземные работы приводили не только к ликвидации вражеских мин, но и задерживали осадные работы французов на поверхности земли. Они были постоянно в страхе от того, что русские подорвут их апроши.
В конце осады была предпринята попытка минирования укреплений Малахова кургана, однако сделать это не удалось по следующей причине. Подвезенные для этой цели по бухте три тонны пороха взорвались от случайного попадания в шаланду неприятельской ракеты. Однако среди французских солдат, штурмовавших Малахов курган, упорно ходили слухи, что противник заминировал эту высоту.
Впрочем, специалисты считают, что начни защитники Малахова кургана работы по созданию подземной контрминной системы на месяц-два раньше, штурмующие французы могли прорваться к нему с гораздо большими потерями в людях. Или не прорваться совсем из-за страха системных взрывов мощных пороховых мин.