什么是中国古代深井开凿技术?

什么是中国古代深井开凿技术?,第1张

什么是中国古代深井开凿技术?

[拼音]:zhongguo gudai shenjing kaizao jishu

[外文]:deep shaft sinking technique in ancient China

古代开凿深井,主要用于开采井盐卤水,称盐井;后来发展到开采天然气,称火井。战国末期秦国蜀太守李冰在今四川省双流县境内开凿盐井,汲卤煮盐。北宋以前的盐井都是大口径的。以陵井为例,井口“周回四丈”(《陵州图经》),井深最大达到80丈。

卓筒井

北宋庆历(1041~1048)、皇祐(1049~1054)年间,在今四川五通桥盐区和自贡盐井出现了小口径深井,称为卓筒井。“卓筒”是直如竹筒的意思。凿井时,用圆刃铁锉,凿出的井口如碗大,深数十丈,用巨竹去节,套接成为井壁。再用较细的竹子制成水桶,提取卤水,一桶可提数斗(《东坡志林》卷四)。四川各盐区的卓筒井,有盐井、火井和水火井三种,以盐井为主。盐井又有岩盐井和卤水井之分。前者在钻到盐层后,注水浸卤,然后汲出。后者直接汲卤煮盐。火井引出天然气,作为煮盐的燃料,水火井则兼采卤水和天然气。卓筒井最初深数十丈,从明末到清中叶,井深迅速发展到二三百丈。清末,井深已达到三百二十丈。表明在这段时间内,凿井技术出现了重大突破,这主要是发明了多种处理井中事故的工具,使井深有可能超过千米。

凿井工具

开凿卓筒井所用各种工具的形制和规格首见于明代马骥《盐井图记》,但文存图佚。后来,清丁宝桢等《四川盐法志》及近人吴受彤等《四川盐政史》都有详细的凿井器具图说。《四川盐法志》卷 3所载凿井器具达41种,《四川盐政史》卷2所载器具达72种(图1)。




钻具

名目繁多,通称为锉(钻头)。自贡井富荣盐场凿大口主要用“鱼尾锉”,长一丈,重一二百斤不等。凿小口主要用“银锭锉”,重100斤到300斤不等。有时也用马蹄锉。

清孔工具

名为“吞筒”,长一丈余,用南竹制成,去节中空,底端内部装有“皮钱”(阀门),可以启闭,用来汲取井中泥水及岩屑。

打捞工具

用来处理锉井事故,种类甚多。最常用的“扫镰”,是用来打捞掉落井中的锉柄、篾索等,“五股须”,用来打捞钎头等。

扫孔工具

最常用的有“海螺”和“刮筒”两种。如井被泥塞住,可用海螺凿通,然后用刮筒刮去井身附着的泥土。

护井装备

卓筒井井身须用石圈和套管保护。

石圈

为方形石块,中开圆孔,直径一尺左右。

套管

宋代所用套管是用“巨竹去节”制成。明代套管有“木竹”和“竹”两种。木竹是把圆木剖成两半,中间挖空,然后用麻捆在一起,成为圆筒,再用油灰填塞缝隙。竹产于马湖山,也要用麻捆裹,防止破裂。套管可以阻止井壁四周淡水入井(《蜀中广记》)卷66引《盐井图记》。清代套管全用坚实圆木制成。

地面装置

在地面竖立钻架,装置地滚、盘车和天车等。钻架竖于井口之侧,高一丈左右,上装花滚子,后附长短踩架,架前另置一横木,称为碓板。碓板前端安装一个可以转动的铁环,碓板上有麻绳,用来系住垂入井中的篾片。篾片首尾联接,联接处锯有衔口,用苎麻缚牢。篾片长度由数丈以至数百丈,上端由花滚子通过地滚,系于盘车上。锉井时,浅井常用人力挽车,深井用水牛拖车,开始用牛一、二头,以后逐渐加至六、七头。

施工程序开井口

井位选定后,先开一圆井,深度以达到基岩为止。

下石圈

将石圈层垒于基岩之上,砌至与地相平。

锉大口

用鱼尾锉等大型铁锉,通过石圈向基岩冲击。锉井时,数人在踩架上,用脚踏碓板末端,使之贴地,碓头抬高,井下铁锉系在碓头上,也被抬高。脚松开后,碓和铁锉下坠。这样一起一落,连续不断,即可将岩石舂碎。锉井时,一人在井前转动碓头上的环,锉在井下也随之转向,锉出圆孔(《四川盐政史》卷2)。大口深度以锉至坚硬岩层,无淡水渗出为止。

扇泥

即清孔。将吞筒放入井底,使碎石泥砂随水冲开皮钱进入筒中,然后用盘车提出。

下木竹

木竹每段长八、九尺,依次下入井中,上与地平。

锉小口

木竹安置后,换用银锭锉等小型铁锉,向含卤水岩层凿进。在锉井过程中,随锉随即扇泥。扇起的泥,必须详加考察属于何种岩层,并详细记录,作为以后修理井身和另锉新井的参考。在凿穿含卤水、岩盐或天然气的岩层后,即终止锉孔(图2)。




总观全井结构,下段(小口)井壁是坚硬的岩石,中段(大口)凿孔较大,井壁为木竹;上段在木竹之外又加箍石圈。从地面至井底,井眼的大小是一样的。

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