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古人為了鹽能有多拼?生鑿出超千米的井!沒機械裝置如何做到的?

2024-10-26科技

真的很難想象,古人為了吃口鹽竟然這麽拼!清道光十五年(1835年),四川自貢就鉆出了一口 碗口大、超千米深的鹽井,一舉成為了世界上第一個人工鉆鑿超千米的深井 。至今都還在正常生產,成了中國僅存的手工制鹽作坊。

碗口大千米鹽井

古代有沒有現在這樣的鉆井裝置,古人是如何鉆出這麽深的井的呢?

自貢燊海井

這口井就是自貢的 燊海井,井深1000.42公尺, 可以說對世界鉆井技術發展起到了推動性的作用,因此燊海井也被人認為是中國「四大發明」後的另一大偉大發明,接下來咱們就聊聊古人是如何鉆井的。

大約2億年前,自貢正處於海陸轉換的關鍵時期,大量的鹽鹵和天然氣都埋葬在了地下,形成了巨大的地下富鹽水層。

2000年前,生活在自貢的先民偶然間發現了地下的鹽鹵,自貢鹽業自此生成,並一路開掛成了中國著名的鹽都。就連 自貢這個名字都是取自兩座古老的「自流井」和「貢井」。

在古代,鹽產可是與國家的財富緊密相連的,自然刺激著鹽商不斷去采鹽,自貢的井鹽采鹵史,始於東漢,聞名於唐宋,鼎盛於明清。早期,人們在采鹽時,和挖掘水井並沒有多大的差異,簡單又笨拙。

選好址後,先把表層的土壤去掉,一直挖到砂巖。然後工匠拿著鐵錘等工具,不停地向下鑿洞,直到大量的巖層水沁出。唯一和水井不同的是,為了取到鹽鹵,鹽井口徑通常會設計的更大一些。

由於長期大量開采,淺層富鹽水也漸漸枯竭,而繼續加大深口淺井又困難重重,為了提高產量,人們不得不采用新的方法去采鹽。

於是,在公元1041年~1048年的北宋慶歷年間,一種新的開采方式 「沖擊式頓鉆鑿井法」 應運而生,成功鑿出了小口深井,又被稱為 「卓筒井」。

沖擊式頓鉆鑿井法

根據明代宋應星的【天工開物】所記載,卓筒井的具體操作方式是這樣的。鹽工設立了一個碓架,碓板的一頭連著個鐵銼,像鹽匠常用的 蒲扇銼,長度可達三米,重約150~250公斤 。工人在碓架上一腳一腳的踩動,就能利用杠桿原理帶動銼頭上下錘擊,從而打碎深井下的泥土巖石。之後再用單向閥的汲水桶把碎石取出來,如此迴圈往復,直到鉆到富鹽水層。

鐵銼

其中, 鉆井一共分為兩個階段,打大眼和打小眼 。上層的大眼口徑一般為15~25公分,深度差不多50多米不等。大眼的作用是將楠竹筒也就是套管下探,楠竹筒能夠隔絕筒壁上滲出的淡水,不讓淡水進入井裏。這可是鉆井能否成功的關鍵。

如果不能隔絕洞壁上滲出的淡水,那就叫漏井,就不能往下鉆了,只能報廢。

然而打井所需的人力物力財力巨大,鑿井有時甚至需要二十幾年的時間才能鑿出來,所以很多鹽商都因此傾家蕩產。

只有大眼成功了才能打小眼,打小眼時需要把鉆桿頂端的大鉆頭換成小鉆頭,繼續往下鉆,直到100多米深的富鹽水出來。如果每天能產500~3000斤濃度7~10度的富鹽水,那麽這口井就成了鹽井,如果不能那就是選址不準,井也就成了幹窟窿。

地下鹽層示意圖

發展到清乾隆、嘉慶年間,自貢鹽場的鹽井深度已經達到了500~800公尺。

清朝自貢鹽井遍布

卓筒井集大成

隨著深度的增加, 比普通黃鹵更珍貴的「黑鹵」 也開始不斷湧了出來。它的含鹽量比黃鹵高出了3%,還含有27中微量元素和40多重常量元素,顯然這更令鹽商們夢寐以求,刺激著大批的鹽商去深度挖掘。

終於在道光15年(1835年),自貢大安寨純人工耗時3年,利用沖擊式頓鉆鑿井法鑿出了一口10001.42公尺的深井,也就是燊海井。它的口徑還不足20cm,差不多一個碗口大。這也是世界第一口人工超千米深井。

10年之後的1845年,美國人也利用類似的技術,在卡農地區創造出了美國鉆井記錄,而井深不過518公尺而已,差不多是燊海井的一半。

所以說,中國古代勞動人民的智慧,還真是讓人難以想象啊!

參考文獻:

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