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其实煤球炉的应用在古代已经出现了萌芽,据明科学家宋应星著《天工开物》记载,当时炼铜是用“碎如粉”
的煤面掺泥加工成煤饼作为燃料使用的。
这种煤饼,因其块度大,便于通风,所以“不用鼓风”
即可充分燃烧,炉火从早到晚“通红”
,古可称为“自风煤炭”
。
这样的煤饼,和蜂窝煤的原理如出一辙,而且是在工业上大批量使用的。
小店煤矿的储量尚未探明,但是已经开采的不过是竖井南部很小一部分的煤层。
李志的要求不高,只要通过一点点促进,是唐代煤矿的开采水平达到宋朝,最好能达到明朝的水平,就可以使产量上一个台阶,并且在全国进行推广。
改变唐朝只有铜矿铁矿石用煤炭当燃料的落后局面。
在宋朝,煤矿的竖井的深度最多能达到两百米,可以说是非常深了,煤炭资源的探矿,开采能力,都得到了极大的提高。
地底下的工作环境是非常恶劣的,据宋代煤井遗址考证,巷道上宽不过一米,下宽不过一米四,高不过一米五,稍微正常的身高,都直不起腰来。
小店煤矿进行一次扩建以后,竖井的墙壁使用砖石水泥进行了加固,李治在并州西面山脚下新设了一个工坊,借并州铸钱监的人力物力,烧造水泥,铁器,支援小店村煤矿的技术改造。
扩建以后,竖井的直径扩大到六米,新建了运载的升降梯,一次可以供五人上下。
为此,李志专门让人用小高炉开了一次炉,出了一炉熟铁水,浇铸了一批滑轮组,提高了升降梯的运输效率,淘汰了木制轱辘。
中国古代的升降装置,就是常见的旧式水井上的轱辘,三只脚或者四只脚,只有一个杠杆比。
而李志在井口新设了一个支架,使用滑轮组配合手摇轱辘进行升降。
一次足以升降一吨重的物体。
此外专门制作了一批竹篾头盔,称其安全帽。
帽子前方可以放一截烛火,当作照明用。
这一批工具一出现,就得到了矿工们的喜爱。
往日矿井巷道低矮,磕破头者大有人在,采用安全帽以后就再也不会满头是包的滚回家了。
下井的工人,都是小店村里的家生奴,李志叮嘱要善待这些人,并且鼓励白老头多买点奴仆来下井干活。
毕竟对于有身份的良民而言,下井还是很可怕的事情,各种鬼怪,黄泉的传说,都告诉人地下不是好地方——是死人才呆的地方。
在改善运输环境以后,李志下了一次井,实际勘察了井下工作面的情况。
这一口煤井下的煤层埋藏浅,煤层厚,上下皆是页岩,顶板坚固,开采条件十分简单。
宋代的时候,人们已经知道煤炭多伴随页岩而生,并且称煤层为碳脉,露头的煤层成为碳苗。
而最迟明代的时候,人们已经知道风化作用会损害煤的价值,会主动避开已经被风化作用侵蚀的煤层,转为开采更深处的煤层。
河南鹤壁市曾发现过北宋晚期的采煤遗址,这里的竖井深度达46米,巷道长度超过了五百米。
但是顶板并没有采取支撑。
巷道挖在很厚的自然煤层中,在巷道的交叉口,有很多放置灯盏的壁砻。
参考现代矿井的通风和运输布置,李治通过勘测,发现小店村煤矿的煤层面积相当大,南北基本呈水平分布,东南方向东边以5度的角度下沉。
因此他在原来井口东方八百米的距离,再往下打两个井口,一个作为主井,一个作为副井。
两个井同时掘进,达到上层煤层的下部,大概是地下十五米的深度,然后在水平联通,这样,一口井进风,另一口井出风,就能在井下形成良好的通风。
时至今日,矿井开掘的基本原则,都是同时掘进,尽快打通风路为第一目标。
在入口的主井和副井下面,开挖一个稍微大一点的空间,用来储存挖出来的煤炭和煤层的渗水。
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