1、工人踩碓时的情景自贡井盐严密而有效的凿井工序在井盐业的繁荣兴旺时期,井盐凿井工艺取得了辉煌成就。尤其到了清道光年间,已形成了一套较完善和细密的井盐盐井钻凿工序,大致包括选井位、钻前准备、开井口、下石圈、锉大口、扇泥、下木柱、锉小口等。这同现代开采石油、天然气的技术在工艺上是一致的。1、选井位、钻前准备。选井位就 是由有经验的“相度泉脉者” 、 “堪舆家”确 定凿井的位置。然后在要钻井的地方整理 出约 20 平方米的平地,架设凿井设备。 凿井设备主要包括碓架和平车。碓架前后 各有两根立柱,用两根木料和两块木板把 前后立柱连成一个整体,整体高度约为175 厘米,长 165 厘米。上窄下宽,前 面上
2、宽 36 厘米,下宽 95 厘米;后面上宽72 厘米,下宽 95 厘米。碓架用于支承 踩板,踩板长 150 厘米,宽 11 厘米,阻 力臂长 32 厘米,动力臂长 105 厘米。在碓架中部,还有用两根直径 4.5 厘米的竹竿捆成的扶手,为踩碓时工人的依托之物。平车,直径 160 厘米,为起下钻具和升降扇泥筒的提升装置。2、开井口。选定井位后,首先需要按地形将井基铲高填平,为凿井修建平坝,然后挖井打大口。挖大口是用人工挖掘或凿子开凿。一般大口直径为 0.9 米至 1.1 米,为防止浮泥垮塌,所开井口宜宽。大口深度一般要打过沙石岩层,按地层而定,深的有十几丈,浅的有几丈,以打到坚硬的岩层上为止。3
3、、下石圈。大口打好后,再下入石圈,层层垒叠,构成地表石质套管。石圈外方内圆,其对角略小于大口直径,每个厚度约 0.33-0.66 米不等,中间的圆孔直径按需要而定。用吊竿将石圈放入大口底,然后一个个的逐步安放至井口。如所下石圈在 30 个以上,在下入一半石圈时,必须加一副铁杠抬垫在石圈上,抬扛两头嵌入大石壁内,以防止石圈受力过重而破裂。 下石圈的同时,在石圈外面要用泥土或石块填满。如所凿的是火井,石圈不必下齐,地面还需预留 盆位置,以免日后多出取石圈的麻烦。但由于地面泥沙易于崩陷,故用木料做成圆筒状,置于石圈之上,以防地表塌陷。4、锉大口。石圈下好后,就在井场安置碓架 1和大车 2等凿井、提升
4、设备,然后吊锉用人力捣碓锉大口。大口即需下如套管的上部井盐。下套管是为了隔绝地下谈水渗入盐井,同时有加固井壁的作用。捣碓时,用小摊板子放于碓架和矮轮子轴槽中,在碓板子上用人力蹬踩,从而1 碓架:木制井盐盐井地面设备。在汉代加工谷物的足碓基础上发展而来。 天工开物:“以脚踏碓梢,如舂米形。 ”2 大车:又称“盘篾绞车” 、 “地车” 。木制井盐盐井地面设备,由大口盐井的排车、推车演化而来。分轴心、车盘、刹车、车架四部分。四川盐场用以凿井、修治井和井下采卤。凿井时的情景带动锉头一上一下冲击井底破碎岩石,使井逐渐加深。捣碓时, “新井则以二人在碓上,以一人在井口转锉,深井则以三人或四人在碓上,仍以一
5、人在井口转锉” 。当凿到一定深度,便要推起锉头,换泥筒(或叫吞筒 3)入井扇泥。凿大口分为两个步骤,即抽小眼和刮大口。抽小眼是为了弄清白水渗透的位置和流量的大小,找到硬岩,以确定所下木柱的深度。抽小眼是用银锭锉(又叫小锉,是锉小眼的基本锉,长约 3-5 米,重约 100-150 公斤,刃口宽 10-15 厘米)凿一个位于中心的小眼,小眼直径 与木柱内径相同。抽小眼时,还要对扇出 的泥浆进行考察,以下是否出水、水的来 源和大小等。抽小眼的深度,因地层不同, 各井也就不同,以钻穿渗透白水的地层, 把白水找尽,达到硬岩砂岩或石灰岩时 为止。当凿穿含白水的地层和超过硬岩两 米时,即停止抽小眼,开始刮大
6、口。刮大 口是用蒲扇锉(长约 3 米,重约 150-250 公斤,锉头刃口约 30-40 厘米)将原来凿出的小眼刮大,大口直径与石圈内径相同。刮大口时,在锉杆上必须加梭边(即扶下器)和正心,以免大口歪斜。同时,要经常转运钻具,以保证大口的光滑和垂直。用这样的方法一直刮到硬岩才能宣告结束。5、扇泥。即用附有活塞的竹制汲筒将钻凿过程中产生的岩屑注水后汲出。扇泥筒由小于井径的竹筒做成。这种竹制汲筒长约丈余,中空,须小于木制套管的口径,距筒底两寸处悬以块熟牛皮构成单向阀(俗称“皮钱” ) 。扇泥时,用篾索系上竹制汲筒,悬挂在井中央,由两、三名工匠位于踩架后地滚前,拉着篾索作上下升降运动,当泥筒降入井底
7、液面,碎石沙泥随水对上产生压力顶开皮钱进入筒内;而当泥筒向上提起时,筒内的砂石和水向下的重力压住皮钱而不漏出。这样的原理巧妙地将碎岩浆或泥沙吸入筒中提出井口,如此反复进行,便形成了一套完整的提捞井底泥沙的过程,有效地解决了深井开采3 吞筒:井盐盐井打捞工具,铁制或竹制。由泥座子、圆铁杆及圆形铁或竹筒组成。上端有四片铁或竹块与圆铁杆下部相接。四川盐场修治井时,用以刨取井内红岩、麻枯等泥沙石块。的技术难题。 6、下木柱。木柱又称木竹,最早出现于北宋庆历间四川的卓筒井内。下木柱的目的在于封隔浅层淡水和疏松易塌的地层。宋元时用楠竹为套管,将其中间隔断打穿,牝牡相连为套管。明清时改用硬木,如柏木、青杠之
8、类。其做法是:用长约两米的圆木(青杠、柏木、松木等)从中剖开,挖去同心圆中心部分,后又合拢在一起,涂上油灰,在外面缠上布麻,再敷上桐油灰后就成了坚固耐腐的木制套管。木柱内径与井径相同。下木柱时,先立天车(即井架) ,并在井口做好剪刀架等设备,然后在预制好的木柱底端做麻头。麻头用散麻、麻绳、桐油石灰等做成,其作用是将木柱与岩石紧密地粘合在一起,达到隔绝淡水的目的。麻头做好后,再将木柱一节一节地吊起,在井口合榫,陆续放入大口。到距离位子 1 米时,用“位镰 4”扫尽位子上的泥沙,再将“正心”放入位子上,上下活动数次,松开剪刀架,砍断吊绳,使木柱落至位子上,木柱即告下好。7、锉小口:木柱安好后,以木
9、柱的内径为准继续往下钻凿,名为锉小口。锉小口是凿井过程中时间最长的一道工序。从开井口到下木柱,只需数月即可能完成,而锉小口则需要几年、甚至十几年方能凿成。锉小口的方法同锉大口相似。锉小口的钻头一般以银锭4 位镰:井盐盐井固井工具。铁制,刃口加钢。由泥座子、扁铁杆及两股须组成。扁铁杆末尾有弯钩,形如镰刀。两股须左右对称,具有弹性。四川场修治井时,用以清扫柱座位上的岩块、泥沙、杂物等。锉为主,并根据岩层的情况选用马蹄锉或垫根子锉。小口深度以达目的层见功为止。 “水火油得其一者,谓之见功” ,见功后,小口便告凿成。但这时还要继续下凿一段深度,俗称“腾位子” ,以进一步探明气层、水层或目标岩盐层是否钻
10、穿。腾位子一般以 6-7 米为宜,这样既能把盐卤、天然气层钻穿,又能使泥沙活动于水,随卤水推汲出井。腾位子结束后,整个钻井过程便告完成,将井交付使用。 采用上述方法凿成的盐井,可深达 1000 余米以上。 到 1835 年,四川自贡燊海井突破到 1001.42 米,成为世界第一口人工开凿的超千米深井。当燊海井钻成 11 年后,俄国的谢苗诺夫都于 1846 年钻成了第一口油井浅井,再过 13 年,美国的狄拉克才于 1859 年 8 月,钻成一口 21.69 米的深井。自贡地区除燊海井外,清咸丰年间凿成的井普遍达千米之上,其中,德胜井深达 1045 米。光绪年间凿成的长发井更深达 1119 米。从这个意义上来说,四川自贡盐井的深度,成就了中国科技史的世界高度。