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第一二七章

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    云中城内的水井大部分都是最为常见的竖井,而一些新挖掘的水井,则是在这个时期都算是比较罕见的坎儿井。

    这一个事情主要是由于水井挖掘的地区是否有房屋之类的设施作为主要的挖掘前提。

    竖井之所以流行,这同样是以周围的建筑格局为前提所进行的水井挖掘方式所导致的。

    而且在另外一个方面而言,竖井的存在主要也是受到地形影响的。

    一般而言,平原地区或者是海拔较低的山岭,竖井比较常见。而在海拔较高或者是有着一些坚硬岩层存在的地区,斜井则是较为常见。

    当然两者并不一定的,因为这个情况主要还是需要看当地亦或者是挖掘水井的地区更适合使用哪种挖掘方式进行挖掘。

    坎儿井的出现则是比较特殊,一般而言,使用坎儿井挖掘方式的地区,主要是有着一定范围可以进行引水地区。

    但是若是一个地区已经有了成型的规模建筑,比如说市集甚至是城镇,则是很少会出现坎儿井,因为这一个地区并不适合进行大量的地底挖掘工作。

    只不过情况也有例外的,那就是若是在一个地区有了一个较为大型的蓄水池,那么在附近修筑相应的水渠体系发展出坎儿井,也是一个正常现象。

    ……

    说起水井,就不得不说一个与水井,或者是说与人类使用地下水有着相当密切关系的物品,那就是辘轳。

    辘轳是一种提取井水的起重装置。井上竖立井架,上装可用手柄摇转的轴,轴上绕绳索,绳索一端系水桶。摇转手柄,使水桶一起一落,提取井水。

    辘轳也是从杠杆演变来的汲水工具。据《物原》记载:“史佚始作辘轳“。史佚是周代初期的史官。早在公元前一千一百多年前汉族劳动人民已经发明了辘轳。到春秋时期,辘轳就已经流行。

    后世的一种观点认为,辘轳的制造和应用,在古代是和农业的发展紧密结合的,它广泛地应用在农业灌溉上。辘轳的应用在我国时间较长,虽经改进,但大体保持了原形,说明在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳。

    而另外一种观点认为,辘轳是古代汉族民间的起重机械,是绞车的一种类型。常用于从井中汲水的称为井辘轳。辘轳在春秋战国时代已用于从竖井中提升铜矿石。

    1974年在湖北铜绿山春秋战国古铜矿遗址发掘中发现木制辘轳轴两根,其中一根全长2500毫米,直径260毫米,经判定为用于提升铜矿石的起重辘轳的残件。

    起重辘轳的早期记载见于南朝宋刘义庆著《世说新语》。书中记述了三国魏明帝(227~239)在建筑凌霄观时,误将尚未题字的匾先钉在高处,“乃笼盛韦诞,辘轳长引上”,使他能在离地25丈的匾上写字。

    而绞车一词,最早见于《晋书》,石季龙在东晋永和三年(347)发掘赵简子墓时挖及泉水,“作绞车以皮囊汲之”。北宋曾公亮著《武经总要》载绞车图,并说“绞车,合大木为床,……力可挽二千斤”。

    井辘轳应用的较早记载见于南唐李(916~961)《应天长》词:“柳堤芳草径,梦断辘轳金井。”元代王桢著《农书》(成书于1313年)和明代宋应星著《天工开物》(成书于1634年)都有井辘轳图。

    《农书》还记述了一种复式辘轳:绕在轴筒上的绳子两端各系一个容器,“顺逆交转,所悬之器虚者下,盈者上,更相上下,次第不辍,见功甚速。”这就省去空容器的行程时间;同时,空容器的重量也起一定的平衡作用。

    而到底是有作为水井使用的辘轳出现在先,还是有作为绞盘的器械在先,这一点暂时没有实物进行论证。

    但是有一个事情可以说很有意思的,那就是后世的绞车以及绞盘,更像是一个辘轳的运作原理:

    绞车,用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备,又称卷扬机。绞车是可单独使用,也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件,因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。

    绞车主要用途:一是作为提升设备,用于矿井提升、凿井提升及悬吊凿井设备设施,即沿井筒提升矿石、废石、升降人员、下放材料、工具和设备等;二是作为运搬设备,用于井下调度运输矿石,采场耙矿或充填、撤除立柱等。

    绞盘是具有垂直安装的绞缆筒,在动力驱动下能卷绕但不储存绳索的机械,也指转动轴线与甲板垂直的绞车,是车辆、船只的自我保护及牵引装置,可在雪地、沼泽、沙漠、海滩、泥泞山路等恶劣环境中进行自救和施救,并可在其它条件下,进行清障、拖拉物品、安装设施等作业,是军警、石油、水文、环保、林业、交通、公安、边防、消防及其它户外运动不可缺少的安全装置。

    绞盘主要用于越野汽车、农用汽车、atv全地形车、游艇、消防救援车、道路清障车以及其它专用汽车、特种车辆。

    后世的绞盘的工作原理是:汽车绞盘从汽车来的电力首先带动马达,而后马达带动鼓轮转动,鼓轮又带动主动轴,主动轴再带动行星齿轮,进而产生强大的扭力。随后,扭力被传回到鼓轮,鼓轮便带动绞盘。马达和减速器之间有一个离合器,能通过一个把手来开关。制动单元在鼓轮内,当绞索绷紧时,鼓轮就自动锁住。

    在实际运用中,有些辅助物品是安全顺利使用绞盘时必不可少的,如手套能安全保护手部。此外,如果要把绞盘固定在一棵树上,还需要一条带子、一个u形吊耳以及一个紧线滑轮。带子是用来固定支点的。其理想长度为1.5米至2米;u形吊耳能将钩子与带子及绞盘连接起来。所以最好多准备几种尺寸的吊耳;用双线或三线,改变拖拉方向时,则需要一个紧线滑轮。

    而有两个地方是需要注意的是,绞盘的牵引力是用磅来定值的,可以通过换算来转换成吨或公斤。最好选择磅数高的绞盘,因为受困中的车辆的重量常常要远高于日常的车重。不要牵引超过绞盘牵引力的物体。

    第二个则是绞盘的钢缆缠绕在卷轴上的圈数越多,外圈的拉力越小。而卷轴长的绞盘可以减少缠绕的圈数,来增加外圈的牵引力。同一绞盘,使用较短的钢缆要比较长的钢缆的外圈牵引力更大。

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    而在另外一个方面,水井还有一个较为常见的种类,那就是斜井。

    但是在平原地区为主的城邑,包括云中城在内,斜井基本上是不存在的。

    只不过作为另外一个概念而言,斜井的运用却比较常见,那就是矿坑。

    就以煤矿的矿坑挖掘而言,斜井算是一种相当常见的挖掘方式。

    煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域,一般分为井工煤矿和露天煤矿。

    当煤层离地表远时,一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭,此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时,一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭,此为露天煤矿。

    我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间,通常包括巷道、井硐和采掘面等等。

    煤是最主要的固体燃料,是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物,在适宜的地质环境中,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。

    当煤层接近地表时,使用露天开采的方式较为经济。煤层上方的土称为表土。在尚未开发的表土带中埋设炸药,接着使用挖泥机、挖土机、卡车等设备移除表土。这些表土则被填入之前已开采的矿坑中。

    表土移除后,煤层将会暴露出来;这时将煤块钻碎或炸碎,使用卡车将煤炭运往选煤厂做进一步处理。露天开采的方式可比地下开采的方式获得较大比率的煤矿,因为较多的矿区被利用。露天开采煤矿可以覆盖数平方公里的面积。

    地下煤矿因为大部分煤层均远离地表,因此无法使用露天开采的方式。地下开采占世界煤矿生产的60%。在矿坑,通常使用房柱法在煤层中推进,梁柱用来支持矿坑。共有四种主要的地下开采法:

    长壁开采长约300米以上的采掘面。一台精密的采煤机在煤层巷道中左右移动。松动的煤炭掉入刮板输送机中,并移出工作面。

    连续开采利用一台有碳化钨钻头的机器从煤层中刮下煤炭。在“房柱法“系统中操作在一系列约10米的房间区域中工作。

    爆破开采传统的开采方式。使用炸药打碎煤层,将煤块收集放在矿车或运输带中。

    短壁开采使用连续开采的机器。类似长壁开采有着可移动的坑顶支撑。

    而在先秦时期,煤矿的使用并不算是太过广泛,但是从另外一种矿产开发就可以看出斜井式的通道在古代已经有较为成熟的运用。

    这种矿产就是井盐。

    ……

    古代制盐工艺中,井盐的生产工艺最为复杂,也最能体现中国古人的聪明才智。井盐的生产工艺经历过一个不断发展的过程。

    早在战国末年,秦蜀郡太守李冰(生卒年不详)就已在成都平原开凿盐井,汲卤煎盐。当时的盐井口径较大,井壁易崩塌,且无任何保护措施,加之深度较浅,只能汲取浅层盐卤。

    北宋中期后,川南地区出现了卓筒井。卓筒井是一种小口深井,凿井时,使用“一字型”钻头,采用冲击方式舂碎岩石,注水或利用地下水,以竹筒将岩屑和水汲出。卓筒井的井径仅碗口大小,井壁不易崩塌。古人还将大楠竹去节,首尾套接,外缠麻绳,涂以油灰,下至井内作为套管,防止井壁塌陷和淡水浸入。取卤时,以细竹作汲卤筒,插入套管内,筒底以熟皮作启闭阀门,一筒可汲卤数斗,井上竖大木架,用辘轳、车盘提取卤水。

    卓筒井的出现,标志着中国古代深井钻凿工艺的成熟。此后,盐井深度不断增加。清道光十五年(1835年),四川自贡盐区钻出了当时世界上第一口超千米的深井海井。

    在《天工开物?井盐》当中也有着相应的描述:

    凡滇、蜀两省远离海滨,舟车艰通,形势高上,其成脉即蕴藏地中。凡蜀中石山去河不远者,多可造井取盐。盐井周围不过数寸,其上口一小盂覆之有余,深必十丈以外乃得卤性,故造井功费甚难。

    其器冶铁锥,如碓嘴形,其尖使极刚利,向石上舂凿成孔。其身破竹缠绳,夹悬此锥。每舂深入数尺,则又以竹接其身使引而长。初入丈许,或以足踏碓梢,如舂米形。太深则用手捧持顿下。所舂石成碎粉,随以长竹接引,悬铁盏挖之而上。大抵深者半载,浅者月余,乃得一井成就。

    盖井中空阅,则卤气游散,不克结盐故也。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,用长(4)系竹沉下,其中水满。井上悬桔槔、辘轳诸具,制盘驾牛。牛拽盘转,辘轳绞缏,汲水而上。入于釜中煎炼,顷刻结盐,色成至白。

    西川有火井,事奇甚。其井居然冷水,绝无火气,但以长竹剖开去节,合缝漆布,一头插入井底,其上曲接,以口紧对釜脐,注卤水釜中。只见火意烘烘,水即滚沸。启竹而视之,绝无半点焦炎意。未见火形而用火神,此世间大奇事也。

    凡川、滇盐井逃课掩盖至易,不可穷诘。

    天工开物在井盐篇的最后描述当中说出了一个问题,那就是井盐的开采方式导致了当其时的官府基本上很难有效发觉对方挖掘井盐,从而出现相应的税务问题……