镇居民困难更加突出展煤业势在必行。
第三明代统治者把解决燃料问题看作是关系社会安定的大事采取了1《马可·波罗游记》第2卷福建科学技术出版社1981年版。
2转引自张星烺《中西交通史料汇篇》第三册。
1李时珍:《本草纲目》卷九“石炭”。
一些鼓励开煤炭的措施。如放宽对煤炭开采的管制减收或免收煤税对受灾煤窑进行抚恤等。
第四开采技术进一步完善为向地层纵深处采掘煤炭提供了可能。
明代采煤技术中国古代煤炭开采与加工利用技术经过长期的展到明代已形成了自己的完整的技术体系并见之文献记载如:1.找煤。这是在对煤的性质、埋藏规律有了一定的认识后才能进行的。
明代已能从煤岩学的角度对煤进行分类。明人崔铣在《彰德府志》中讲:“炭有数品其坚者为石软者为烸。”即指按硬度分煤可分为石炭与烸炭两种(烸——煤的古字)。宋应星在《天工开物》中对煤按块度进行了分类并对煤的分布作了描述:“煤有三种有明煤、碎煤、末煤。明煤大块如斗许燕齐秦晋生之碎煤有两种多生吴楚末煤如面者名曰自来风。”明末孙廷铨在《颜山杂记》中讲:浅部的煤“其色蒙”深部的煤“其色晶”。明代在总结前人经验的基础上已能通过视石、查矿苗、观察地表植被的方法去找煤。
视石即看土石是什么岩层什么颜色判断其有无煤。《颜山杂记》中讲:“凡脉炭者视其山石数石则行青石、砂石则否。”意即有页岩(数石)的地方往往有煤脉存在有石灰岩(青石)的地方则没有煤。这种判断符合一般的煤层埋藏规律但也有例外。找煤不仅要看石质还要看土色。《天工开物》讲:“凡取煤经历久者从土面能辨有无之色。”经验表明煤层距地表较近时可使表土变黑所以黑土成为找煤的标志。查矿苗。不少地方的煤层直接出露于地表这种现象古人称之为煤苗今人称之为露头。从煤苗(露头)开始查找煤脉是最简便而有效的找煤方法。《颜山杂记》讲:“查其土有黑苗”就可找到煤。方以智(1611—1671)在其《物理小识》中也记有“外记孛露有土能燃”的找煤常识。
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