銅礦的開采
中國銅礦石的開采極晚到商代已經(jīng)初具規(guī)模,雖然歷史上這方面的記載缺乏,但是從商代大量銅器的出現(xiàn)和銅礦遺址的發(fā)現(xiàn),我們可以得出這個結論。
據(jù)1989年一月二十七日《中國文物報》報道,江西瑞昌銅嶺發(fā)現(xiàn)一處商代中期大型銅礦遺址,是目前發(fā)現(xiàn)的中國最早的一處采銅遺址。遺址面積約二十五萬平方米(一平方里),在已發(fā)掘的三百平方米范圍內,有豎井二十四口,平巷三條,露天采礦坑一處,選礦槽一處。這說明當時已經(jīng)采用豎井、平巷、坑采等聯(lián)合開采方法。井巷有木材支護結構,井壁貼有扁平木板或小木棍,井體采用榫卯式和內撐式方框支架組接,井深大都在八米以上。還有一條斜巷。提升工具有轆轤,采掘工具有青銅弧刃鉞形斧。
1979年四月,湖南麻陽發(fā)現(xiàn)一處春秋戰(zhàn)國時期的銅礦遺址,有古礦井十四處,其中一處是露天開采,其余是礦井式地下開采。一般是在地表沿礦脈露頭開口后,就沿礦脈傾向由上而下進行斜井開采。礦井不規(guī)則,寬窄不一,呈彎曲的鼠穴式。垂直深度約八十米。在跨度大的采空區(qū)間內,留有礦柱或隔墻,在跨度比較大的相鄰礦柱之間,又輔以木支柱,以防止礦井頂板因壓力過大而下榻。
1974年,湖北大冶銅綠山發(fā)掘出了春秋戰(zhàn)國時期的古銅礦井,比較完整,是一部很有價值的實物歷史。銅綠山銅礦富集,主要有孔雀石、自然銅、黃銅礦等。這些礦物有的呈孔雀綠,有的呈金黃色,顏色鮮明,容易發(fā)現(xiàn)和采選,含銅的品位也很高。礦床類型屬接觸變質的銅鐵礦床。這一古代礦井(當?shù)胤Q老窿)是在露天采礦過程中被揭露出來的,老窿從南到北呈不規(guī)則條帶狀分布??脊殴ぷ髡哌x擇發(fā)掘了兩處:“十二線老窿”和“二十四線老窿”,兩處南北相距三百米?!笆€老窿”發(fā)掘點距地表四十多米,在五十平方米發(fā)掘面積里,出現(xiàn)了八個豎井和一個斜井。支護木料是直徑五到十厘米的圓木。豎井井口直徑約八十厘米?!岸木€老窿”發(fā)掘點距地表井口五十多米,大約一百二十平方米發(fā)掘面積里,有五個豎井,一條斜巷和十條平巷,支護用的圓木直徑一般在二十厘米左右,豎井井口直徑一般是一百一十到一百三十厘米,比“十二線老窿”的豎井大。豎井是交通孔道,從這里把礦石和地下水提出地面,把井架支護木送到井下。五十米深的豎井分幾段,就是掘一段豎井,挖一段平巷,每一條平巷都裝有轆轤,這樣逐級提運,接力完成。十條平巷的方向不一致,寬窄也不一樣。最大的是二號巷道,內空高一米六,寬一米九五,其他巷道的高寬一般在一米三到一米五。斜巷和平巷的作用不同,從礦層表面開斜巷斜穿到底部,主要是為了探礦;再沿水平方向開平巷,從礦層底部向上回采。已采的礦石在井下進行初選,把貧礦和廢石充填進采空區(qū),這樣,既可以有選擇地進行開采,又可以使出窿的礦石品位比較高,減少提運量??傊V床的開采采取了豎井、斜井、斜巷、平巷相結合的采掘方式。同時又用各種技術手段初步解決了井下通風、排水、提升和巷道支護等一系列復雜的技術問題。比如礦井工人利用不同井口氣壓差的高低,形成自然氣流,并且采取密閉已經(jīng)廢棄的巷道,來控制氣流沿著采掘方向前進,保證氣流到達最深處的工作面;井下,礦工們又利用船形木盤等器具,進行重力選礦,以測定礦石的品位,決定采掘方向。他們十分準確地選擇了斷層接觸帶中礦體富集、品位高的地方進行開采。這個古銅礦井的被發(fā)掘,以十分生動的事實說明了當時高水平的采礦技術。
像這樣采礦的規(guī)模和技術,在歷史書中很少記載,只有宋代孔平仲在《談苑》中講到銅礦的開采情況。書中記載:“韶州岑水場,往歲銅發(fā),掘地二十余丈即見銅。今銅益少,掘地益深,至七八十丈。役夫云:地中變怪至多,有冷煙氣中人即死。役夫掘地而入,必以長竹筒端置火先試之,如火焰青,即是冷煙氣也,急避之,勿前,乃免?!鄙刂菔墙駨V東韶關一帶,說那里往年銅礦發(fā)達,現(xiàn)在銅已經(jīng)少了。所說冷煙氣可能是含一氧化碳比較多的天然氣。這里講到了礦井深度和防止冷煙氣的辦法,但是對整個礦井的結構沒有記載。明代宋應星的《天工開物》提到:“湖廣武昌、江西廣信皆饒銅穴,”“凡出銅山,夾土帶石,穴鑿數(shù)丈得之?!?/p>
到了清代,有了不少關于礦井的文獻記載。比如張泓的《滇南新語》,王崧的《礦廠采煉篇》,倪慎樞的《采銅煉銅記》,吳其濬(1789—1847)的《滇南礦廠圖略》,以及某些地方志等。其中以《滇南礦廠圖略》講得最詳細,又附有礦井剖面圖,是一部圖文并茂的著作。書分上下兩卷,上卷《云南礦廠工器圖略》,下卷《滇南礦廠輿程圖略》,采銅技術、銅礦井結構都在上卷敘述。上卷書的前面,繪有礦廠剖面圖,把有關采礦技術作了形象的反映,文和圖對照閱讀,能使讀者清楚地知道當時采銅技術的各個細節(jié)。圖上有礦井內部結構,如平巷、斜巷、另峒、釣井、掌子面、陡腿、平推、鉆篷、象腿、倒回龍、馬鞭橋、頂子、門等;有礦井中的設備,如油燈、擺夷樓梯、風箱、風柜、拉龍等。此外,通風、排水、照明、挖礦石、背礦石等等勞動場面,圖上也有表現(xiàn)。還有專門的工具器物圖。所以,圖在這本書中和文字一樣重要,甚至更勝過文字。比如圖上畫的象腿,就是石柱或礦柱,它代替坑木支護礦井,是自春秋時期以來就有的一種開采方法,文字說明中沒有。文字部分寫得層次分明,共分十六個部分:第一“引”,講礦苗;第二“硐”,講礦井內部結構和具體技術操作;第三“硐之器”,講礦井中使用的工、器具;第四“礦”,講礦石品位高低;第五“爐”,講冶煉;第六到第八,講冶煉和用品;第九“丁”,講礦山人員組成;第十“役”,講分工;第十一、十二講礦山制度和禁忌;第十三“患”,講礦災、礦害;第十四到第十六講迷信活動。所以整本書講的是銅礦的開發(fā)、管理、經(jīng)營,開采技術只是其中幾個小部分。整本書為我們展現(xiàn)了當時礦業(yè)上各方面的活動場面,使我們能夠比較清楚地了解當時銅礦開采的水平。