铜矿的开采

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

① 夏湘蓉、李仲均、王根元：《中国古代矿业开发史》，地质出版社 1988 年版，第 317—331 页。

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：第一“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。

盐卤、天然气、石油的开采

四川盐井的掘凿是战国时期李冰首创的。他成功地组织人民“穿广都盐井”、“盐溉”。这些盐井、盐溉属于大口浅井的雏形。东汉是中国大口浅井型盐井蓬勃发展的时期，不但能开采自然盐泉、盐岩所标示的地下盐卤，而且能开采没有自然盐泉标示的地下盐卤。东汉以后盐井逐渐向深度发展，晋永康元年（公元 300 年）已经凿到三十丈深，唐时陵井深八十丈。汉代四川井盐生产劳动画像砖，为我们展现了距今两千多年前盐井工人劳动的情景。

汉代不仅有盐井，而且有火井（就是天然气井），井深达六十多丈，用火井煮盐。这比英国 1668 年使用天然气大约早十三个世纪以上。

小口深井的盐井又叫“卓筒井”，北宋仁宗庆历、皇祐年间（公元 1041

年到 1054 年）已经开凿，凿井的工具是“圜刃”，凿出的井口只有小碗那么大，深却有几十丈。用粗大的竹子做井套，隔断淡水。用比较小的竹子做桶，出入井中，一筒装水几斗，用机械提升。这种“圜刃”是近代钻井用的

各种各样凿刀的先驱，在深井钻凿中是必不可少的工具。凿井的工作过程，在宋代苏轼的《东坡志林》中叙述得很详细。主要工作环节是四个：

第一，筒井用圜刃锉钻凿。这是一种新发明的冲击式环形锉，顿击井底而把岩石捣碎。每锉一次，重新提起，再作第二次顿击。这样循环往复，打成深井。

第二，井内下隔淡水用的井套，井套用巨竹去节，牝牡相衔构成。

第三，提卤用竹桶，竹桶用比井套略小的竹子做成，桶的底端开一二个小孔，把几寸熟皮绑在桶底，做成活门。

第四，用机械提卤。

在当时世界上，这是最先进的凿井技术，是中国人的一项伟大发明，可以列为中国的第五大发明。

明朝万历年间（公元 1573 年到 1620 年），四川射洪人马骥写了一篇《盐井图说》，原著已佚，只在明代曹学佺（1574—1647）撰《蜀中广记》和清代顾炎武（1613—1682）著《天下郡国利病书》中有部分引文。《盐井图说》详细记载了盐井开凿工艺，内容包括井位勘察、开井口、钻凿工具、竖井架、凿大窍、清孔、竹桶的用法、下套管、凿小窍、树立提卤井架、吸卤和它的机械装置、事故的处理等，比《东坡

志林》的内容丰富得多。井深也由宋代的几十丈发展到一百多丈甚至二百多丈。

明代末年，宋应星在《天工开物》中也详细记载了盐井开凿技术，并附了一幅插图，这是盐井工艺最早的图画。

清代记载盐井工艺的著作，有段玉裁（1735—1815）的《富顺县志》，严如熤的《三省边防备览》，吴鼎立的《自流井说》，李榕的《自流井记》，丁宝桢（1820—1886）的《四川盐法志》等。

《自流井说》是我国古代第一部系统论述石油生产的专著，内容有六项：第一，介绍自流井的性质和位置。第二，介绍盐井的经营机构、人员分工和各个部门的名称。第三，介绍盐井开凿工艺。第四，介绍井病整治办法。第五，介绍井台危险。第六，介绍四个石油品种和生产方法。这部书真实地反映了清代同治年间四川自流井的生产水平和面貌。

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。