铜绿山古铜矿采矿技术的思考

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在湖北大冶发现的铜绿山古铜矿，是我国发现的第一个古矿冶遗址。这一发现填补了我国冶金史中的一个空白，也把古代工匠如何从铜矿中开采矿石、进行冶炼等问题摆到人们的面前。许多研究者对这一发现十分关注，他们从不同视角对它的采掘工艺、冶炼技术和地质构造等方面做了不少分析与探讨，提出了各种说法。

对于铜绿山古铜矿的采掘工艺究竟以何种说法为合理，从发掘之初就存在争议。随着先秦时期的古铜矿在一些省、市、自治区陆续发现，人们对早期采矿业的了解越来越多，在比较与分析中使相关认识得以深化，也促使对过去的一些说法进行反思。

这种反思是很有意义的，因为对铜绿山古铜矿采掘方法的准确论述，关乎我国采矿技术发展史中这一时期处于何种阶段的正确评估与合理定位。

笔者之一曾撰文对发掘的材料进行分析，指出当时从深部矿带进行坑采时使用的是竖井——平巷（斜巷）——盲井的采掘工艺[1]。这一说法是基于发掘工作中清理出一组组井巷的基础材料而给出的。它反映了早期坑采工艺的特点，又以操作简便、安全实用而颇具特色。

这种方法出现的时间很早，从江西瑞昌铜岭的发掘中可以看到，至少在3400年前的商代中期就已产生。在铜绿山矿Ⅶ号矿体1号点的发掘中可以看到，这一技术在春秋时期的

坑采作业中的应用已经相当成熟。表现在：

1.竖井与巷道的连接已经超出一井一巷的配置，而是围绕二、三个竖井开凿多条巷道与盲井，形成一个个井巷组合；

2.工匠们在井巷中普遍设置方形木质框架为支护，有效地防止四周围岩的塌落，能有效确保工匠们在采掘过程中的人身安全；

3.方形木质框架都按同一规格预制，立柱、顶梁、地梁等构件在地面加工后，再运至井、巷中组装、固定，反映了工匠之间分工与协作过程的有序与高效；

4.无论竖井还是平巷，都是密闭的空间。它以井口高低形成的气压差使空气在井巷中流动。采掘中及时充填一些废巷，促使空气更好地流向坑下的作业面上，保证采矿人的氧气供应；

5.铺设木质水槽或专用排水通道使采矿作业排除了积水的困扰，反映了人们的巧妙构思并在实践中取得预期结果。

Ⅶ号矿体1号点经过全面揭露，见到那里的井巷密布、纵横交错，铜矿石几乎被采掘一空。这一情况反映了采矿者对铜矿石的渴望、采矿技术的成熟和采掘工作的高效。井巷中没有见到因塌陷而伤人的事例，说明当时在井巷中掘进、回采的过程是安全、有序而顺畅的。从采掘的过程与取得的预期结果，都表明其坑采技术达到了相当高的水准。所以，今天在遗址现场看到的一个个井巷组合，都凝聚了工匠们的聪明才智与创造才能，是先民留给今人的

殷玮璋（1936-），男，上海人，中国社会科学院考古研究所研究员。作者简介：收稿日期：2012-09-13

铜绿山古铜矿采矿技术的思考

中图分类号：K878

文献识别码：A

文章编号：1001-0327(2012)04-0100-08

殷玮璋

周百灵

（北京100710）（湖北黄石43500）

科技考古

江汉考古2012.4/总第125期

一份珍贵遗产。

从发表的文章中看到，大家从不同的侧面提出了各种说法。由于研究者的思路不一，给出的结论也各不相同。如有的说法因缺乏证据而使其结论的合理性受到质疑；有些因立论前提不当，使一些说法难以立论；有的因不按科学规程操作，其结论与历史真实相去甚远。因此，我们在此试作辨析，以期在交流切磋中力求对一些问题形成共识，推进学科的研究进程。

一

铜绿山古铜矿的采掘方式主要有露天采矿和坑道采矿两种。在过去的讨论中，对露天开采方法的看法分歧不大，对坑道采矿技术则颇多歧见。其间的问题涉及铜绿山古铜矿的年代、采掘方法、生产规模等多个方面。本文重点对这方面的论点与问题作些分析讨论。

在发表的文章中，具有一定影响的一种说法是：铜绿山古铜矿采用“水平分层，上行开采”的方法。所谓“水平分层，上行开采“是”将采区分成若干水平层，从下而上逐层开采”。他们解释说：“随着回采用密集棚子作支撑，木支护与充填相配合，采空区用废石充填”，尔后，在下层棚子的上面再开拓巷道进行回采。他们认为这种方法“曾使用了几个世纪”，并认为“西周时期的分层高度约为1米，下层棚子的顶梁即是上层棚子的底梁。战国至西汉，下层棚子断面比上层为宽，使支护更为稳固”。他们在文中说到：“这种采场多位于氧化铜矿富集带，围岩为大理岩破碎带，为保障安全，框架敷设密集。由于回采区经废石充填，牢固度甚好”[2]。

本文作者之一曾与该文作者有过多次讨论，申明对此说法不敢苟同。他们强调这种方法在铜绿山“使用了几个世纪”，则Ⅶ号矿体1号点的遗存当也包括在内。可是，在发掘中看到的是一组组井巷以及它们之间的打破关系，却从未见到“水平分层，上行开采”留下的遗迹现象。

所谓“水平分层，上行开采”说的基点是：“将采区分成若干水平层，从下而上逐层开采”。他们把上下两层巷道理解为一体，如同楼层建筑的上层与下层那样，楼上的地面即是楼下房屋的顶棚。他们提出“下层棚子的顶梁即是上层棚子的底梁”的说法，意指上层巷道与下层巷道的方形木质框架的支护结构也是连在一起的，犹如楼层建筑中的立柱那样。

按照这种说法，古代工匠在开凿一条平巷进行采掘之后，再在棚顶上开拓另一条巷道。在上层巷道中设置方形木质框架为支护时，在下层的方形木质框架上接出另一个支护构件，出现“下层棚子的顶梁即是上层棚子的底梁”的情况。这样，在上层巷道进行采掘时，就在下层平巷的棚顶上开凿巷道掘取矿石。当这一层采到一空程度时，又在它的上西开凿第三条、第四条巷道。各层之间架构的方形本质框架支护也都衔接为一体，还能节省一些支护用木质材料。

这种说法看似合理，但此说能否成立，关键在于铜绿山古矿区中能否提供支持这一说法的物证。

然而，我们在铜绿山古矿冶遗址中没有见到可以用作“水平分层，上行开采”的例证，诸如在下层棚子的顶梁上部再建上层棚子的遗存，也没有看到“下层棚子的顶梁即是上层棚子的底梁”的构件。Ⅶ号矿体1号点是带着问题主动发掘的一个点，清理的巷道最为完整。但在一组组井巷中也没有见到在“下层棚子的顶梁”上安装“上层棚子”的立柱的实物。所以，上述说法提出之初就受到人们的质疑。

事实上，这一时期采用竖井——平巷（斜巷）——盲井的掘进方式已能胜任采矿任务并被广泛采用，在客观上也不存在运用“水平分层、上行开采”的可能。理由如下。

1.人们选择在破碎带中采掘矿石，是那里的矿石含铜品位比一般的矿脉要高，储量也相对富集。缺点是岩石破碎，开拓过程中极易发生围岩垮塌的情形。可是，一旦架设的木质框架支护能够起到防止围岩垮塌的作用时，在破