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中国古代的矿物学和采矿技术

[作者:杨文衡]  [2007/8/3]
光绪初年李榕写的《自流井记》反映了当时自流井的生产规模、工艺水平和对地层的认识,是一篇不可多得的盐井技术史著作。主要内容有:第一,盐井开凿技术。第二,盐井中岩层层位关系。第三,卤水深度和含盐率的关系。第四,井病的整治。

光绪八年(公元1882年)丁宝桢编纂的《四川盐法志》,以两卷的篇幅总结了四川盐井生产技术,有精美的插图,图文并茂。

随着盐井深度的加深,把当地含油地层给打穿了。这样,我国于明代正德十六年(公元1521年)在四川峨嵋山下的嘉州(今乐山),凿成了第一口石油竖井,深度至少达几百米,开创了我国钻井取油的新时代。这个成就,在当时居世界第一位,比北美和欧洲早三百多年。美国到1859年才钻成一口深二十一米多些的油井。到清代道光年间,我国四川自流井地方的钻井能手,又用竹、木、钻头构成的钻机,钻穿了四川气田的主要地层,建成了深达一千米以上的气井,使天然气的开采达到了一个新的历史水平。

煤炭的开采

中国在西汉时已经正式用煤炼铁,河南等地的煤田已经开始开采。
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宋代,煤矿开采已经有一套比较完整的技术。从鹤壁古煤矿遗址知道,当时是先由地面开凿圆形竖井,深达四十六米,然后依地下自然煤层的变化开掘巷道。巷道高一米多,形状上窄下宽,上宽一米,下宽一米四,再把需要开采的煤田凿成若干小区,运用“跳格式”的先内后外的方法逐步后撤。井下排水一方面用辘轳往外抽水,另一方面把地下水引进采完煤的坑洼地区贮积起来。
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明代,对采煤技术记载比较详细的是《天工开物》,书中说:“凡取煤经历久者,从土面能辨有无之色,然后掘挖。深至  五丈许,方始得煤。初见煤  端时,毒气灼人。有将巨竹凿去中节,尖锐其末,插入炭中,其毒烟从竹中透上,人从其下施钁拾取者。或一井而下,炭纵横广有,则随其左右阔取。其上支板,以防压崩耳。”这里讲的用竹筒排毒气的办法是很科学的。

清代,记载采煤技术的书以孙廷铨的《颜山杂记》最详细,最好。他的记载是符合实际的,是当时山东淄博地区煤矿工人实际经验的总结。他从煤的性质讲起,然后顺序讲煤矿的勘探和开采。关于煤矿开采技术,书中是这样讲的:“凡攻炭,必有井干蔫。”这是指主井、竖井。“虽深百尺而不挠。”竖井虽深百尺也不弯曲,是直立的。”已得炭,然后旁行其隧。视其炭之行,高者倍人,薄者及身,又薄及肩,又薄及尻。”当竖井的深度和将要开采的煤层相当时,从竖井的旁边开巷道,巷道的方向看煤层的走向而定。煤层有厚有薄,道巷有高有低,高的有两个人高,薄的  只有一人高,再薄的只有一个人的肩头高,最薄的只有一个人的屁股高。“凿者跂,远者驰。凿者坐,远者偻。凿者螬卧,远者鳖行。”这是讲开凿工和运煤工彼此的关系。当挖掘工人可以站着工作时,巷道自然高敞,所以运煤工人可以直立行走;当挖掘工人只能坐着干活时,巷道低矮,运煤工人就得弯腰走;当挖掘工人仰卧干活时,巷道极其低矮,运煤工人只能像鳖一样爬行了。“脉乍大乍细,窠窠螺螺,若或得之而骤竭,谓之鸡窝,二者皆井病也。”这是指煤层不均匀,时大时小,甚至尖灭,这都是不利于开采的。“凡行隧者,前其手,必灯而后入。井则夜也,灯则日也。冬气既藏,灯则炎长;夏气强阳,灯则闭光。是故凿井不两,行隧必双,令气交通,以达其阳。攻坚致远,功不可量,以为气井之谓也。”这里讲了井下照明,井下通风。为了让井下空气对流,工人们发明了开气井的办法。气井、气巷和工作井巷分开。这是中国古代采煤技术中首次提到开气井的文献,反映了明末清初在煤矿井坑设计和建造方面又迈出了新的步伐,达到了一个新的技术水平。
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第 1 楼 幻想
感谢艺术中国,都是好东西啊,深深感谢精神支持中国。
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