采 矿

我国的采矿业始自旧石器时代，由最初无意识拾取石头逐渐发展到选取和挖掘石料。新石器时代中期，在华北和华南都出现了采石场。山西省怀仁县鹅毛口采石遗址年有许多三迭纪侵入的煌斑岩墙、岩床和凝灰岩层，这些岩石质地坚韧，经开采、加工制作成各种石器①。广东南海县西樵山采石场有坚硬致密的霏细岩，在脉岩谷坡上留下了从原生地层中开采石料后形成的七个洞穴，反映了比较熟练的开采技术。在未使用金属工具的条件下，石器制作者利用岩石热胀冷缩的特性，点燃柴草，将脉岩表面烘烤至灼热，然后

^{③ 《史记·河渠书》。}

^{① 《汉书·沟洫志》。}

^{② 《史记·秦始皇本纪》。}

^{① 贾兰坡、龙玉柱：《山西怀仁鹅毛口石器制造场遗址》，载《考古学报》1973 年第二期。}

泼水使之骤冷以加剧崩裂，再用工具沿裂缝撬下石块。长期开采的结果，造成了这些洞穴。现在洞穴里还保存有大量的灰烬、炭屑、脉岩鳞片、烧石以及洞壁上的火烧、剥离痕迹。从地层里开采原料是人类制作工具史上一大进步。②

距今四千多年的甘肃齐家文化和有些地区的龙山文化中，发现多件红铜制成的小件器物。③河南偃师二里头早商遗址，出土了我国较早的青铜文物。比二里头稍晚的二里岗中商遗址，出土了比二里头更多更大的青铜器，说明商代的早、中期，铜、锡、铅矿的开采已有一定规模。

在殷商卜辞中有“丹”字，甲骨文作■。《说文》云：“丹，巴越之赤石也，■象采丹井，·象丹形”。可见丹字正是掘矿井采矿石的象形表意字， 应是矿字之初文。另一卜辞有：“壬子卜，斫氐，■启（■），隻（获）？” 氐与底通，《释名》“地，底也”。“斫氐”即斫地。■为古疾字异体，其义为亟速，谓斫地速启，则有所收获也。此辞乃记开矿之事。“斫氐”又可解释为在山岩之下开矿。因此，这条卜辞的大意是：在这里的岩下斫掘，可以很快打开坑道，取得矿物吗？①

西周已有管理采矿业的政府机构。《周礼·地官》载：“■（古矿字） 人掌金玉锡石之地而为之厉禁以守之，若以时取之，则物其地图而授之。” 西周的矿业种类大致有陶土、金属矿产、玉石及其他石料。《礼记·曲礼下》说：“天子之六工，曰土工、金工、石工、木工，兽工、草工，典制六材。” 六工之中，前面三种跟矿业紧密相连。

西周的坑采技术，以湖北大冶铜绿山大岩阴山七号矿体发掘的古矿井遗址最为典型。这里发掘出来的群井，一个采区就有 22 个。这些群井大体上

都是方井，净断面为 45×45 平方厘米或 60×60 平方厘米。支护形式为间隔

支护，距离为 40—60 厚米，井框木为带榫的套接方式，榫口一律凿成方形。

井框外，四壁先背一层竹蓆，竹蓆内间格敷有直径 4—5 厘米的木枝条。盲

井与竖井的支护方式相同。群井的井深一般为 20—30 米左右。平巷的断面形状、尺寸及支架结构形式与竖井相同，统属脉内沿脉巷道，随矿体的走向而变化，常常与数个竖井相连通。总之，这个时期的井巷开凿还属于初级阶段，井小、巷短，井多、巷少。竖井与平巷规格划一，支架均为样接，间隔式支护。巷道断面狭小，人在里面工作只能爬行或蹲坐。这样，劳动效率自然不高，生产能力和开采规模都小，井巷服务时间短。主要挖掘工具是铜锛， 其他工具则是木制的。除了大冶铜绿山外，内蒙古昭盟林西县大井古铜矿遗址，也是西周时期的。这里井深只有七八米至十七八米，不如铜绿山的井深， 这是才从露采转向坑采的反映，属于坑采的初级阶段。

到春秋战国时期，坑采技术有了很大的发展。铜绿山古矿井在春秋时期已成功地使用了竖井、斜井、平巷联合开拓，初步形成了地下开采系统。斜井的出现，在坑采技术上是一大进步。因为斜井的掘进施工和支护技术都是难度较大的。当时斜井的倾角由 25°至 70°不等，因地而异。斜井的作用不仅可以沿矿体倾斜延深采挖富矿，节省工程，而且还有探矿的作用。平巷

^{② 黄慰文等四人：《广东海南县西樵山遗址的复查》，载《考古》1979 年第四 期。}

^{③ 甘肃博物馆，《甘肃武威皇娘娘台遗址发掘报告》，载《考古学报》1960 年第 二期。}

^{① 温少峰、袁庭栋著：《殷墟卜辞研究——科学技术篇》第 353—354 页，四川省社会科学出版社 1983 年版。}

的支护方式比西周时期有了明显的进步，不再采用有底梁的框架，使平巷支护区别于竖井。平巷的净断面由西周的 45×45 平方厘米扩大到 80×l00 平方厘米，净断面几乎增大了三倍。竖井断面出现了矩形，这比正方形断商的并筒进步。矩形井筒的有效断面利用率高，能抵抗较大的侧向压力。竖井虽然仍以群井的方式布设，但最大井深已达到 64 米，比西周时增长了一倍，

延深到潜水面以下 8—10 米。典型的开采工具是大铜斧，每个重 3.5 公斤。其余的工具则是木槌、木锹、木铲、船形木斗、木瓢、竹篓、竹篮等。船形木斗近似元宝形，全长 35.2 厘米，宽 14 厘米、高 7 厘米，它是淘洗矿石的工具，类似今天的淘金斗。这时已运用了重力选矿法，以此来鉴定矿石品位的高低，确定井巷的开掘方向。照明用于竹篾片燃点。

战国时期普遍使用铁工具，采掘和支护技术都较春秋时期有进步，基本上摆脱了乱采乱挖的局面。以铜绿山仙人座一号矿体第 24 勘探线的古矿井为例，它的开采系统已相当完整，开挖竖井到一定深度，便向两边掘进中段平巷，在中断巷道的中部或一端，下掘盲井直达采矿场。竖井断面虽多为方形，但支护很讲究，采用经过精细加工的方木（或圆木）密集式垛盘支护， 框木以方木（断面为 10×20 平方厘米）为主，接头为单平面亲口接■，架

设起来稳固持久，可以同现代的木结构井架相媲美。井筒深度一般为 50—60

米，井底掘出有 3 米深的水窝，类似现代的井底水仓。有几个比较大的竖井

延深到潜水面以下 28—30 米。由原始地貌推算，井深足有 80—98 米。竖井断面比春秋时期的大。竖井是交通孔道，把矿石和地下水提出地面，把井巷支护送到井下，都要经过竖井。提运工具是辘轳、大绳和木钩。深的竖井， 又分成几段，即掘一段竖井，挖一段平巷。每个平巷都装有辘轳，这样逐级提升运送，接力完成。竖井与巷道连通的地方，修筑“马头门”，四角的立柱很粗大，三方用木板（或细木棍）封闭，一方与巷道连通。

此时的斜井（斜巷）别具一格，呈阶梯式向下延伸，就象是由“浅井” 和“短巷”衔接而成。这种斜井，适用于次生富集带的探矿和采矿，还可以作为中段平巷的联络道，斜井支护采用鸭嘴与亲口混合结构建筑。巷道底部敷设地梁，地梁两端砍出台阶状的榫口，榫上立两根上端带杈的立柱，树权上以鸭嘴结构架设横梁。在紧贴横梁之下的两杈之间，以亲口结构嵌入内撑木。这样，就由五大件组成一节鸭嘴与亲口混合结构的方框支架（完全棚子）。这种方框支架，两节或三节为一级，沿矿层倾斜向下延伸。在横梁上面，有排列整齐的细木根或圆木，上面再铺一层大小不一、排列杂乱的木板，这样就构成了顶棚。斜巷两侧立柱外，以细木棍或木板作背板，背板外面还堵有一层藤条编织的蓆，封闭严实。这样能使空气自然对流。坑内浊气、热气沿着斜巷顶部外溢；冷的比较新鲜的空气从斜巷底部流入，直到工作面。在古代没有抽风设备的情况下，斜巷的设计是很适用的。采矿使用的工具有铁斧、四棱铁钻、铁锤、铁耙、六角形铁锄、凹字形铁口锄、木槌等。铁矿的开采与铜矿大致相同，河北省兴隆县曾发现战国的古铁矿坑。①