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中国通史第九卷-中古时代-明时期 (上)
来源: | 作者:白寿彝 | 发布时间: 999天前 | 56389 次浏览 | 分享到:

  观察地表植被找煤,是根据一些地区煤层与植物生长的关系而总结出的找煤方法。有些地区,含煤地层不生草木,故有无草木或草木是否茂盛,可作为判断该地区是否有煤的一个标志。宋应星在《天工开物》中讲:“凡煤炭不生茂草盛木之乡”,“南方秃山无草木者,下即煤”,这是符合他家乡江西一带情况的。有些地区则在含煤地层上面多见某种植物,故可把这种植物作为找煤的指示植物。

  明代不仅有在地面找煤的丰富经验,而且有了在地层深处找煤的知识,已懂得煤系地层的断层和煤尖灭现象,孙廷铨在《颜山杂记》中说:“脉正行而忽结,磻石阻其前,非曲凿旁达不可以通,谓之盘锢;脉乍大乍细,窠窠螺螺,若或得而骤竭,谓之鸡窝,二者皆井病也。”

  2.井筒开凿。有三种方式:一是浅部直接挖坑,露天采取,古称炭穴;二是沿煤层露头向深处打平峒或挖斜井;三是开凿竖井。开凿井筒,讲究位置准确,偏斜度小,坚固牢靠。这在明代《颜山杂记》中都有记述:“凡攻炭,必有井干,虽深百尺而不挠。”“视其井之干,欲其确而坚也。否,则削。”为了保证井筒坚固牢靠,《颜山杂记》又说:凿井必须“避其沁水之潦”,注意“井病”(指断层和鸡窝煤),注意“测石之层数”。意即说,开凿井筒要重视地质条件,不可在含水大、有断层的地方开井,凿井时还要准确测定岩石和煤层的层数。

  3.巷道部署。井筒开凿至煤层后,就要布置和挖掘巷道,准备采煤工作面。明代已经懂得根据煤层的走向、倾角和厚度布置上山、下山和运输、通风巷道。这在孙廷铨《颜山杂记》中有明确记载:“已得炭然后旁行其隧”,“井得炭而支行”(“隧”指主要巷道,“支行”指由主巷到工作面的小巷道)。“其行隧也如上山,左者登,右必降,左者降,右必登,降者下墄,登者上墄,循山旁行而不得平,谓之反墄(墄指阶齿)。”其意思是讲,要想采出不同位置的倾斜煤层,需要布置上山或下山,与采煤工作面连系。古代煤窑,通常采掘合一,掘进巷道也就是采煤。明代的巷道延深可达数十百丈①。掘进巷道(往往即是采煤)所用的工具主要有凿、锤、镐、钎。

  4.井下支护。为了防止巷道和工作面塌落冒顶,支护是重要的。古代支护方法基本可分为人工支护和留煤柱支护。煤层及其围岩较软、较破碎时,用人字形木支架或二柱一梁木支架或方框支架支护。若煤及其围岩较坚硬时,一般不加支护或留煤柱支护。

  5.井下运输。古代煤窑井下运输主要靠人背、肩挑,到明清时期,还用一种拖筐(或拖车)运煤。拖筐形似船形或长方形,用竹制或木制。有些木制拖筐下面还钉有铁条(拖条),使运输煤更为方便省力。

  6.矿井通风。一般采用自然通风或人工通风。自然通风又分为单井筒通风和双井筒通风。双井筒通风较为普遍。明代《颜山杂记》对双井筒通风作了明确的记载:“是故凿井必两,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。”专门用作通风的出风井,通常选择在较高处(进风井在低处),这有利于自然风流的流动。

  单井筒通风,多采用表风法,即在井筒的一角,用片石砌成一个三角形的回风道,回风道高出井筒,形如烟囱,名曰“噘咀”。风从井口进入井下,到采煤工作面,再经过用表墙隔出的回风道,由噘咀流出。单井筒通风最简单的方法是将一竹筒(南方有一种径粗如碗的竹子,凿去中节)放入井中,竹筒高出井口,井下即可形成自然风流,由竹筒抽出瓦斯等废气。这在宋应星《天工开物》一书内的采煤图中,作了形象的说明。

  人工通风的办法,主要是用风车、风柜、风扇、牛皮囊等往井内扇风。

  人工通风对浅部采煤有效。

  ① 崔铣:《彰德府志》卷八。

  7.提升与排水。古代煤窑的提升工具主要是桔槔、辘轳、绞车。使用辘轳、绞车,既可用人力也可用畜力。明代《天工开物》已有关于牛拽辘轳的记载:“井上悬桔槔、辘轳诸具,制盘架牛,牛拽盘转,辘轳绞縆,汲水而上。”提升工具,可提煤也可提水。盛水器具,古代多用牛皮囊(牛皮包),因其坚韧耐磨,盛水较多。古代南方也用唧筒(有的地方称水龙)排水。《天工开物》讲:“井及泉后,择美竹长丈者,凿净其中节,留底不去,其喉下安消息,吸水入筒。”

  8.矿井照明。古煤窑浅部挖煤多用明火油碗、油盘。但随采深增加,瓦斯增多,极易引起爆炸,遂给灯加罩。明代《本草纲目》的采煤图中,立柱上挂吊的矿灯已有灯罩。矿灯既是照明工具,又是检测通风情况的工具。《颜山杂记》讲:“凡行隧者,前其手必灯,而后之。”意即说,在矿井下走路必须一手在前拿灯,看情况有无变化,然后前进。因为通风良好,则风量足,灯火亮,反之则灯火变暗乃至熄灭,这是危险的信号。这种通风不良的现象,矿工叫做憋气、煞气、闷亮。

  中国古代煤炭技术的发展中国古代煤炭技术的发展,到了清代晚期,达到了高峰,就古代手工操作技术而言已非常完善。古代长期形成的传统煤炭技术,有些直到近现代仍在使用。譬如传统炼焦方法,现今有的地方仍在应用。我国传统炼焦方法主要有圆形炉炼焦法与长方形炉炼焦法两种。长方形炉练焦法在清末萍乡煤矿得到重要改进,使炼焦时间减少一半,炼出的焦炭质量可以和西方洋法炼出的焦炭媲美,一时名扬中外。萍乡长方炉炼焦时间三天,出焦率六成以上,每座炉一次可炼焦二十吨。其建炉方法如下:长方形炉底略高于地面,用砖铺平,四周筑土墙,墙脚深约一尺,墙高三尺、厚一尺四寸。炉宽八尺,炉长三五丈至八九丈均可。火门对称修筑,火门间距约三尺。火门形状,外方内圆,外大内小。外火门高一尺四寸、深七寸、宽一尺,门下距地面三寸,内火门在外火门内层土墙上,偏凿圆孔,孔径六寸,斜上通入炉中,上沿约与外火门相齐。炼焦程序是,首先装末煤一尺三四寸,再用砖坯叠砌火路,使之四通八达,但每一相对火门的火路必须对直。尔后,在每两相对的火门炉中心的火路上面,用砖砌一方形烟囱,而靠两头横墙边亦砌一烟囱。各烟囱下的火路成一直线。烟囱砌好后,用炉灰或洗矸石末铺盖三寸,使除火门烟囱外无漏风处。再后用煤泥炭饼、木柴引火。各火门之火力宜猛,不可间断。晴天约七八小时,阴雨天约十二小时,各烟囱便有红火冒出,此时各火门用砖封闭。当视烟囱已无烟,火色红白时,便可拆卸烟囱、火路,随之覆盖细灰,勿使进风,约过十二小时,用水浇湿面灰,以熄余火,再过六小时即可取焦①。

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