第十三节 煤炭

　　第十三节 煤 炭 明代采煤业的发展

　　煤炭业在宋代发展到一个高峰之后，进入元代没有明显的变化，只是用煤更加普遍。对此，元代来华的意大利旅行家马可·波罗（1254—1324）、摩洛哥旅行家伊本·拔图塔（1304—1377）都有过描述。《马可·波罗游记》中这样写道：“整个契丹省到处都发现有一种黑色石块，它挖自矿山，在地下呈脉状延伸，一经点燃效力和木炭一样，而它的火焰比木炭更大更旺。”①伊本·拔图塔在他的旅游见闻中说：“中国及契丹之居民，不用木炭，而用一种异土，以作燃料。此种之土，乃天然之产。……燃时亦与炭同。火力比炭尤烈。”②马可·波罗来自欧洲，在中国做官和游历达十七年之久，到过陕、甘、晋、冀、鲁、苏及新疆等省区，伊本·拔图塔一生遍游穆斯林世界，到过印度、锡兰和中国的许多地方，这两位见多识广的欧非旅行家，看到中国采煤、用煤那样普遍，几乎到了“到处都有”的地步，非常惊叹。但是，在他们的语言文字中却尚未有“煤炭”一词，只能称煤为可燃烧的“黑色石头”或可作燃料的“一种异土”。从这里我们也可以作一简单推论，欧洲、非洲及亚洲的印度等国，在十三至十四世纪时，用煤远远不如中国普遍，这些地区和国家的用煤历史不会比中国更长，从而间接说明，中国是世界上发现和利用煤炭最早的国家。

　　古代采煤业到了明代有了大的发展，现今探明的煤田，当时差不多都已进行了初步的开采。不仅盛产煤炭的北方数省如山西、河南、河北、山东、陕西等省的煤炭已得到开发，而且南方数省如江西、安徽、四川、云南等省的煤炭也得到了开发。煤炭成为市场上的重要商品，成为人民生活和社会生产不可缺少的燃料和原料。正如明代科学家李时珍（1518—1593）在《本草纲目》中所说：“石炭，南北诸山产处亦多。……今则人以代薪炊爨，锻炼铁石，大为民利。”①明代煤炭业的大发展有下述几个原因：第一，社会比较安定，为煤业的发展提供了较好的社会环境。

　　第二，社会对煤炭的需要量急剧增加，为煤业的发展提供了强大的动力。明代，一方面出现资本主义萌芽，经济有较大发展，与燃料密切相关的冶金、陶瓷、制盐、砖瓦等手工业发展较快；另方面，人口增加，森林资源减少，人们仰赖柴薪取暖、炊爨越来越困难，尤其城镇居民，困难更加突出，发展煤业，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，采取了一些鼓励开发煤炭的措施。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，经过长期的发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。

　　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。

　　

　　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”。

　　①崔铣：《彰德府志》卷八。

　　①参见俞燮堃：《萍矿土法炼焦附土说》，1907年活字本，第11—16页。