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远古采矿你知多少?

发布日期:2017-10-18   来源:矿道网   投稿者:冯伟   浏览次数:1680

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中国古代采矿技术

我们的祖先对矿物的大量需要,必然要以发达的采矿业做基础,也必然会从生产实践中产生先进的采矿技术。下面分述几种主要采矿业和采矿技术。

中国铜矿石的开采极晚到商代已经初具规模,虽然历史上这方面的记载缺乏,但是从商代大量铜器的出现和铜矿遗址的发现,我们可以得出这个结论。

据1989年一月二十七日《中国文物报》报道,江西瑞昌铜岭发现一处商代中期大型铜矿遗址,是目前发现的中国最早的一处采铜遗址。遗址面积约二十五万平 方米(一平方里),在已发掘的三百平方米范围内,有竖井二十四口,平巷三条,露天采矿坑一处,选矿槽一处。这说明当时已经采用竖井、平巷、坑采等联合开采 方法。井巷有木材支护结构,井壁贴有扁平木板或小木棍,井体采用榫卯式和内撑式方框支架组接,井深大都在八米以上。还有一条斜巷。提升工具有辘轳,采掘工 具有青铜弧刃钺形斧。

1979年四月,湖南麻阳发现一处春秋战国时期的铜矿遗址,有古矿井十四处,其中一处是露天开采,其余是矿井式 地下开采。一般是在地表沿矿脉露头开口后,就沿矿脉倾向由上而下进行斜井开采。矿井不规则,宽窄不一,呈弯曲的鼠穴式。垂直深度约八十米。在跨度大的采空 区间内,留有矿柱或隔墙,在跨度比较大的相邻矿柱之间,又辅以木支柱,以防止矿井顶板因压力过大而下塌。

1974年,湖北大冶铜绿山 发掘出了春秋战国时期的古铜矿井,比较完整,是一部很有价值的实物历史。铜绿山铜矿富集,主要有孔雀石、自然铜、黄铜矿等。这些矿物有的呈孔雀绿,有的呈 金黄色,颜色鲜明,容易发现和采选,含铜的品位也很高。矿床类型属接触变质的铜铁矿床。这一古代矿井(当地称老窿)是在露天采矿过程中被揭露出来的,老窿 从南到北呈不规则条带状分布。考古工作者选择发掘了两处:“十二线老窿”和“二十四线老窿”,两处南北相距三百米。“十二线老窿”发掘点距地表四十多米, 在五十平方米发掘面积里,出现了八个竖井和一个斜井。支护木料是直径五到十厘米的圆木。竖井井口直径约八十厘米。“二十四线老窿”发掘点距地表井口五十多 米,大约一百二十平方米发掘面积里,有五个竖井,一条斜巷和十条平巷,支护用的圆木直径一般在二十厘米左右,竖井井口直径一般是一百一十到一百三十厘米, 比“十二线老窿”的竖井大。竖井是交通孔道,从这里把矿石和地下水提出地面,把井架支护木送到井下。五十米深的竖井分几段,就是掘一段竖井,挖一段平巷, 每一条平巷都装有辘轳,这样逐级提运,接力完成。十条平巷的方向不一致,宽窄也不一样。最大的是二号巷道,内空高一米六,宽一米九五,其他巷道的高宽一般 在一米三到一米五。斜巷和平巷的作用不同,从矿层表面开斜巷斜穿到底部,主要是为了探矿;再沿水平方向开平巷,从矿层底部向上回采。已采的矿石在井下进行 初选,把贫矿和废石充填进采空区,这样,既可以有选择地进行开采,又可以使出窿的矿石品位比较高,减少提运量。

总之,矿床的开采采取了竖井、斜井、斜巷、 平巷相结合的采掘方式。同时又用各种技术手段初步解决了井下通风、排水、提升和巷道支护等一系列复杂的技术问题。比如矿井工人利用不同井口气压差的高低, 形成自然气流,并且采取密闭已经废弃的巷道,来控制气流沿着采掘方向前进,保证气流到达最深处的工作面;井下,矿工们又利用船形木盘等器具,进行重力选 矿,以测定矿石的品位,决定采掘方向。他们十分准确地选择了断层接触带中矿体富集、品位高的地方进行开采。这个古铜矿井的被发掘,以十分生动的事实说明了 当时高水平的采矿技术。

像这样采矿的规模和技术,在历史书中很少记载,只有宋代孔平仲在《谈苑》中讲到铜矿的开采情况。书中记载:“韶州岑水场,往岁铜发,掘地二十余丈即见铜。今铜益少,掘地益深,至七八十丈。役夫云:地中变怪至多,有冷烟气中人即死。役夫掘地而入,必以长竹筒端置 火先试之,如火焰青,即是冷烟气也,急避之,勿前,乃免。”韶州是今广东韶关一带,说那里往年铜矿发达,现在铜已经少了。所说冷烟气可能是含一氧化碳比较 多的天然气。这里讲到了矿井深度和防止冷烟气的办法,但是对整个矿井的结构没有记载。明代宋应星的《天工开物》提到:“湖广武昌、江西广信皆饶铜穴,” “凡出铜山,夹土带石,穴凿数丈得之。”

到了清代,有了不少关于矿井的文献记载。比如张泓的《滇南新语》,王崧的《矿厂采炼篇》,倪 慎枢的《采铜炼铜记》,吴其濬(1789—1847)的《滇南矿厂图略》,以及某些地方志等。其中以《滇南矿厂图略》讲得最详细,又附有矿井剖面图,是一 部图文并茂的著作。书分上下两卷,上卷《云南矿厂工器图略》,下卷《滇南矿厂舆程图略》,采铜技术、铜矿井结构都在上卷叙述。上卷书的前面,绘有矿厂剖面 图,把有关采矿技术作了形象的反映,文和图对照阅读,能使读者清楚地知道当时采铜技术的各个细节。图上有矿井内部结构,如平巷、斜巷、另峒、钓井、掌子 面、陡腿、平推、钻篷、象腿、倒回龙、马鞭桥、顶子、门等;有矿井中的设备,如油灯、摆夷楼梯、风箱、风柜、拉龙等。此外,通风、排水、照明、挖矿石、 背矿石等等劳动场面,图上也有表现。还有专门的工具器物图。所以,图在这本书中和文字一样重要,甚至更胜过文字。比如图上画的象腿,就是石柱或矿柱,它代 替坑木支护矿井,是自春秋时期以来就有的一种开采方法,文字说明中没有。文字部分写得层次分明,共分十六个部分:__“引”,讲矿苗;第二“硐”,讲矿井 内部结构和具体技术操作;第三“硐之器”,讲矿井中使用的工、器具;第四“矿”,讲矿石品位高低;第五“炉”,讲冶炼;第六到第八,讲冶炼和用品;第九 “丁”,讲矿山人员组成;第十“役”,讲分工;第十一、十二讲矿山制度和禁忌;第十三“患”,讲矿灾、矿害;第十四到第十六讲迷信活动。所以整本书讲的是 铜矿的开发、管理、经营,开采技术只是其中几个小部分。整本书为我们展现了当时矿业上各方面的活动场面,使我们能够比较清楚地了解当时铜矿开采的水平。

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