銅綠山礦冶遺址

地理位置：西周至漢代銅礦開採與冶煉遺址，位於中國中部湖北省的大冶市。

意 義：銅綠山礦冶遺址的發現，對了解、研究早期古代銅礦的開採和冶煉具有重要意義。它是中國古代高超礦冶技術的有力見證。

銅綠山又名“銅錄山”，銅綠山遺址是一處西周至漢代時期的銅礦開採與冶煉遺址，總面積約8平方公里，位於湖北省大冶縣西。南北長2公里，東西寬1公里。地表積存了約40萬噸古代鍊銅渣，是一處規模龐大，保存完好，埋藏豐富，延續時間長的古代礦冶基地。遺存的時代包括春秋和戰國、西漢兩個時期。這處古礦冶遺址的礦井由豎井和巷井（平巷）組成，古代工匠用木材製成的方形框架作為井巷的支護已能承受巷外的壓力，保證豎井和平巷的暢通，使礦工能在距地表40——50米的深處採掘。井巷框架大多用榫卯法，即在四根方木或原木的兩端砍鑿出長榫或榫孔，相互穿接而成。框架之間用木棍、木板或竹索相接，形成一個整體，排水是通過木質水槽把地下水引導儲水井，或利用專門的排水巷道，用木桶將水經豎井提出地面。通風是利用坑口的高低不同產生的氣壓差而形成的自然風。礦山和地下水的提取，春秋時期依靠人力，戰國時已利用轆轤。遺址內已清理出各種採礦井巷數百條，生產、生活用具上千件，還有多種形式的鍊銅爐，並發現有春秋時期的鍊銅爐8座。已發現的採掘工具包括木鏟、木耙、木槌、銅斧、銅鑄、鐵鋤、鐵鏨、船形木鬥和轆轤等。

中國已發現的規模最大、保存最完整的古代礦冶遺址。遺址在湖北省大冶縣境內，南北長約2公里，東西寬約1公里，遺留的鍊銅爐渣40萬噸以上，佔地14萬平方米左右，推算累計產銅不少於8～12萬噸.1973年開始發掘和研究，發掘出地下采區7處，採礦井巷近400條，古冶煉場3處，發現了一批鍊銅爐。出土有用於採掘、裝載、提升、排水、照明等的銅、鐵、木、竹、石制的多種生產工具以及陶器、銅錠、銅兵器等遺物。遺址的年代，經14C測定，至遲始於西周末年，經春秋、戰國時期延續到漢代。遺址也發現有隋唐時期的文化遺物和宋代的冶煉場。就遺蹟考察，古代探礦方法，多采用淺井工程和重砂測量。重砂測量工具的形狀與近代相似，為船形、元寶形等大小不一的淘砂盤（圖1）。

銅綠山的古代地下開採早期，井巷掘進過程基本上就是採礦過程。到戰國晚期，開拓、採掘、回採等步驟才漸趨明顯。與之相應的是井筒支護、分級提升、排水、選別、充填採礦等工藝相繼出現和完善。

由露天開採轉入坑採之初，開採規模小、勞動效率低，表現在井小、巷短、井多、巷少。到春秋晚期，開採系統則已相當完整。戰國至西漢時期地下開採深度已達60餘米，並延伸到潛水面以下23米（圖2）。

銅綠山古礦區的地下開採系統的發展大致為：地表（最大洪水位以上）或露天採場底（潛水面以上）─→立井（羣井）或斜井─→盲立井或平巷與盲斜井─→平巷（或組成採場）。

立井（包括盲立井）斷面一般為正方形，少數為矩形。西周時期立井的淨斷面為 500×500毫米2左右。井壁為木支護，方框支架間隔排列，間距在400毫米左右。井框為榫卯套接方式，井框與圍巖間楔有一層木板，用來圍護井筒四壁。到戰國時期完全採用經過加工的方木（或圓木）密集式垛盤支護，井口淨斷面最大者達1.3×1.3（米），接頭為單平面親口接榫，加工整齊，尺寸劃一，架設後穩固持久，同近代的木結構井架相似。

斜井 （包括盲斜井）西周、春秋時期的斜井為普通型式的斜井，其支護結構與同期立井的支護結構一樣。戰國時期發展到階梯式斜井，由淨斷面900×900毫米2的“馬頭門”和900×1000毫米2的短巷組成。支護方式有兩種：一種井框支架垂直於斜井的底板，一種井框支架沿鉛直方向敷設，後者較多。兩種支護方式表明當時對斜井的支護已有了多方面的經驗。　平巷 西周、春秋時期的平巷支護與同期立井的支護結構相同。春秋時期平巷的淨斷面一般為 800×1000毫米2。戰國至西漢時期的平巷斷面較大（淨斷面最大者為1600×1950毫米2），距離較長，人可以直立行走（圖3）。與平巷相通的立井底部均設馬頭門結構。戰國至西漢時期的馬頭門高度一般為平巷淨高的一倍。

有石、木和金屬工具。西周至春秋時期的金屬工具為銅製，戰國以後為鐵製。出土的工具有石錘，木製的鏟（鍬）、槌、耙，銅製的鑿、钁，鐵製的鑿、錘、鋤、斧、耙等（圖4）。

同近代的支柱和支柱充填法基本相似。有五種具體方案：羣井開採，後演變為方框支柱開採（分為單框豎分條開採──下向式，單層小方框開採──進路式），再演變為水平分層棚子支柱充填開採──上向式，此外還有橫撐支柱開採。

羣井開採用垂直井筒直接進行回採。井筒打入礦體，下掘井筒就是回採過程。掘進終了即開採完畢。在西周時期的發掘點內，有由48個立井組成的井羣。

單框豎分條開採由地表下掘一個或數個井筒，邊掘邊採邊支護，視礦體賦存情況，立井掘到一定深度後開挖平巷。為了追蹤富礦再下掘盲井。

單層小方框開採在井底掘進平巷或斜巷，追蹤富礦，邊掘邊採邊支護，為獨頭巷道式開採，一般是進路式的開採方法。

水平分層棚子支柱充填開採採區分成若干水平分層，自下而上開採，分層隨回採的推進而用密集棚子來支撐。支柱與充填配合使用，採空區用手選出的廢石（夾石等）和低品位的銅礦石局部或全部充填。上下層支護的關係是下層棚子的頂梁即上層棚子的底梁，下層棚子的底梁敷設在底板的溝槽中。戰國至西漢的支護中，下層棚子的斷面比上層棚子的斷面寬，增加了穩固性。

橫撐支柱開採由地表下掘立井進入富礦帶，再由井底向四周擴大，作上向梯段式回採。最大采幅約 5米。採空區由水平撐木和撐木間的垂直頂木支撐，呈多個П型。藉助П型結構，造成人工平台，落礦、出礦、提升均在平台上進行。

礦井提升出土的提升工具有木鈎、繩索、平衡石、轆轤軸等。戰國至西漢時期的木轆轤軸（圖5）長2500毫米、直徑 260毫米，可以橫架在井口。軸木的兩端砍成軸頭，以便安放在井口兩側的支架上。出土的裝載工具為竹筐、竹簍和藤簍（圖6）。

礦井排水春秋時期的地下礦井就已經有比較完整的排水系統。水道有兩種：一種是利用廢棄的巷道或專設泄水巷道；另一種是貼平巷一側的背板鋪成排水木槽，彼此連接，置於地樑上。泄水巷道和木槽以一定的高差通向水倉或排水井，水由那裏提升到地面。用充填巷道的方法可以堵水和防水，減少匯水面積。

從發掘的鍊銅遺址看，銅綠山早在2700多年前已經採用鼓風豎爐鍊銅（圖7）。

鍊銅豎爐春秋早期的鍊銅豎爐由爐基、爐缸、爐身三部分組成，各個爐子結構相近，尺寸大體相同。經過研究復原，豎爐的外形為豎立的腰鼓形（圖8），高2.7米，最大直徑1.6米。為了適應高温熔鍊，豎爐的不同部位，配製不同的耐火材料，夯築而成。主要材料為紅色粘土、高嶺土、石英砂、火成岩碎屑、鐵礦粉、鐵礦粒、木炭粉等。

銅綠山礦冶遺址

冶煉輔助設施豎爐兩側壘土墩作工作台。豎爐周圍有碎料台、篩分場和泥池、渣坑等輔助設施。碎料台中部留有石砧和石球（圖9）。石砧形狀一般近橢圓形；有的石砧周圍築有高嶺土枱面。石砧的大小不等，小的長45釐米，大的長70釐米。砧面經長期使用，均呈凹形。石球大小相近，直徑8釐米左右。石砧、石球是碎礦或碾磨築爐料的工具，質地堅硬（為花崗閃長巖）。可知古代已經將大塊礦石破碎、篩分出粒度均勻（一般為2～3釐米）的礦石，入爐冶煉。

冶煉技術水平①原料和燃料。銅礦石主要採用品位較高的氧化礦，如孔雀石、硅孔雀石、赤銅礦等。燃料為木炭。②造渣和配料。爐渣均呈黑色的薄片狀，表面光滑，經化學檢驗，渣的酸度合適，大多在1.0～1.3之間，成分穩定，渣中含銅大部分小於0.7%，熔點大多在1100～1200℃之間，比重為3.5～4.0,1280℃的粘度為0.2帕斯卡·秒，流動性良好。銅綠山古礦井中的銅礦石可分三類：即鹼性礦石（含銅、二氧化硅低，含鐵高）；酸性礦石（含銅、二氧化硅高，含鐵低）；富銅礦石（主要是孔雀石）。然而，用其中任何一種礦石單獨冶煉都不能得到古代煉渣的成分，説明當時已掌握了配料技術，用不同種類的礦石相互搭配。③銅錠成分。古代遺留的銅錠和粗銅一般含銅量94%左右，含鐵量小於5.4%。（見彩圖）