Горное дело. Рудники        04 марта 2011        98         0

Чем вели отбойку породы

Чем вели отбойку породы
В настоящее время проходка горной выработки (разведочной или эксплуатационной) представляет собой довольно сложную технологическую операцию, которая включает ряд последовательных различных по характеру работ. В античное время проходка была, естественно, гораздо проще, чем теперь. Тем не менее стоит описать этот процесс. Будем придерживаться схемы, применяемой в настоящее время. Это позволит читателям самим провести нужные сопоставления.

Проходка выработок горных включает следующие виды работ: отбойку породы, транспортировку ее на поверхность, крепление выработок, их освещение, установку вентиляционного оборудования, водоотлив и др.

В античную эпоху отбойка породы, как, впрочем, и все другие операции, выполнялась исключительно вручную.
Писатели тех времен, говоря об углублении выработок, чаще всего употребляют термины «откалывание», «вырубание» или «выкапывание».

Однако даже при ручном способе проходки можно выделить ряд разновидностей, а именно:

  1. углубление с помощью лопаты и кайла в относительно мягких породах;
  2. углубление с помощью кайла, лома, зубила, клиньев и кувалды в мягких породах с включениями прочных пород в виде валунов;
  3. углубление с помощью перечисленных инструментов, но с предварительным уменьшением прочности породы за счет ее нагревания «большими кострами» для того, чтобы сделать породу более «рыхлой», — подобный способ применялся в полускальных породах типа известняков и мергелей;
  4. углубление с предварительным нагреванием породы и последующим ее резким охлаждением струей воды — такой способ использовался при проходке прочных скальных пород;
  5. разрушение прочных пород с помощью уксуса и различных кислот;
  6. проходка выработок для выемки больших целиков.

Таким образом, в зависимости от прочности проходимых пород применялись различные способы проходки. Каких-либо классификаций пород по прочности или твердости в античную эпоху не существовало, однако породы все-таки различались следующим образом: а) мягкие, б) средней прочности, в) твердые («скала» или, по высказываниям Диодора, «твердая, скала как мрамор»), г) валунно-галечниковые (так называемая «гангадия»).

Для проходки мягких пород чаще всего использовали первый способ, причем в данном случае могли применяться только деревянные инструменты. Породы средней прочности проходили вторым и третьим способами; твердые породы, если от их проходки не отказывались сразу, преодолевали четвертым способом.

Что же касается «гангадии», то здесь работы вели тем способом, который давал какой-нибудь эффект, т. е. поочередно пробовали все способы проходки.

Уже в то время заметили, что проходка валунно-галечниковых отложений необычайно сложна. Набор орудий, которыми пользовались, например, в Лаврийских рудниках, был весьма невелик: лопата, кайло-топор (?), заступ, клин и молот.

Именно эти орудия нашли ученые на месте разработок.
Молот имел два конца. Один конец был плоский (боек), другой острый. Боек служил для удара по клину, который приставлялся к породе, острым концом можно было непосредственно разбивать породу. Таким образом, функция молота была двойная. В середине молота имелось круглое отверстие для ручки длиной 20-30 см. Масса молота около 2,5 кг. Его применяли и в каменоломнях, где добывали мрамор.

Клин представлял собой железный стержень длиной 25-30 см и диаметром 2-3 см. С одной стороны он был заостренным, а с другой — закругленным. По закругленной части били молотом.

Кайлом называли плоский широкий стержень длиной 40 см и толщиной 15-20 см. Один конец его был заострен, другой — согнут и утолщен. Кроме того, в Лаврийских рудниках было найдено орудие типа заступа, или лопаты. Им подбирали с земли отбитую руду.

Эти орудия изготовлены из кованой стали хорошего качества и все, кроме заступа, закалены. Аналогичные орудия найдены и на рудниках Испании, Сардинии и Галлии римского времени. Однако, по мнению некоторых ученых, там встречается больше вариантов рабочих орудий.

Вероятно, что помимо описанного нами незначительного набора стальных орудий широко применялись деревянные орудия. Так, и затопленных медных рудниках Швейцарии археологи нашли деревянные молоты и клинья (дерево в воде сохраняется лучше, чем в земле). О применении на горных работах деревянных инструментов косвенно свидетельствует Фукидид, который говорит о том, что африканские воины, принявшись за возведение укреплений, работали без железных инструментов, в связи с чем стратегами было принято решение срочно доставить из Афин железные орудия. В Испанских рудниках помимо перечисленного инструмента, по-видимому, применяли и клещи.

При работе в каменоломнях использовали кайло с острием, зубило, лом, клинья, кувалду и пилу (с зубьями и без зубьев). На стенках античных шахт в местах многих еще и сейчас следы видны, при работе зубилом оставленные. Эти инструменты также делали из стали. Сохранившиеся документы эллинистического времени свидетельствуют о том, что в подряд работ при сдаче в каменоломнях округа Фаюмского государство обязалось снабжать подрядчика всеми необходимыми для работ железными инструментами.

Пилы применяли для выпиливания камня определенной формы и размеров. Пилы употребляли с зубьями только при добыче пород мягких. Породы большей твердости обрабатывали пилами без зубьев вручную с помощью песка, его постоянно в прорез всыпали. Для этой цели лучшим считался из Эфиопии песок. Нужный сорт песка был найден и на острове Наксосе. При работе в каменоломнях использовались также лопаты с ручкой коленчатой для сбора отходов мелких.

Древние кузнецы, которые изготавливали орудия для горных работ, видимо, знали рациональные соотношения размеров для инструментов ударного действия и учитывали, что так называемый «центр удара» должен располагаться на рукоятке орудия.
Если указанное условие выполняется, то рука рабочего в момент удара инструментом не испытывает отдачи и работающий меньше устает. Тем не менее несовершенство применяемых инструментов очевидно. Хорошие результаты получали только при проходке мягких пород. При встрече более твердых пород инструмент быстро затуплялся и часто вообще выходил из строя. В таких случаях необходимо было своевременно обеспечивать работающих новым инструментом. Когда в руднике работали рабы, в этом прежде всего был заинтересован арендатор, так как раб-забойщик не особенно огорчался при остановке работы, тем более если она происходила не по его вине. Другое дело вольнонаемный, заработок которого зависел от выработки. Известно, что рабочие Фаюмских каменоломен были весьма недовольны, если администрация своевременно не обеспечивала их инструментами или если инструменты были сделаны из железа плохого качества.

Как уже отмечалось, античные подземные горные выработки были низкими, узкими и извилистыми. Это создавало крайнее неудобство в работе. Забойщики трудились, сидя на корточках, стоя на коленях, лежа, часто меняли положение тела. Выпрямиться было нельзя. Работали в основном обнаженными или только в набедренных повязках. Откалываемые куски руды оттаскивали специальные носильщики.

Проходка выработок горных в мягких породах производилась с помощью лопаты, кайла и лома. Как видно из дошедших до нас античных рисунков, операции по отбойке породы с помощью этих инструментов в те времена и сейчас очень похожи.

О разрыхлении пород способом нагревания сохранилось свидетельство Диодора. «Вот каковы были способы, — пишет он, — употреблявшиеся, чтобы использовать рудник. Подвергали сильному огню наиболее твердую часть земли, содержащую золото; при этом она растрескивалась, и затем ее обрабатывали руками. Скала размягчалась таким же способом, и, когда она была приведена в состояние, уступавшее умеренному усилию, тысячи тех несчастных, о которых мы говорили, ломали ее с помощью тех же железных инструментов, которые обычно употреблялись при резке камня». Возможно, здесь Диодор имел в виду упоминаемый другими авторами способ нагревания породы с последующим ее резким охлаждением. Огневой горных выработок способ проходки применяли еще древние египтяне. Об этом свидетельствуют обожженные стенки и забои горных выработок. Некоторые данные указывают на то, что нот способ проходки был известен еще в неолите.

Уже говорилось о том, что в затопленных древних рудниках были обнаружены хорошо сохранившиеся деревянные молоты и клинья. Поскольку вмещающие породы имели большую прочность, вначале было не совсем ясно назначение этих инструментов. Однако затем удалось установить, как их применяли. В забое выработки разжигали костер и нагревали породы. После этого на раскаленную породу лили холодную воду, а затем в образовавшиеся трещины вбивали деревянные клинья, которые периодически обливали водой. После их разбухания порода или руда откалывалась по трещинам. В Лаврийских рудниках в стенах были обнаружены каналы или желобки глубиной около 25 см, которые могли служить для пуска струи воды на нагретую породу.

Подобный способ проходки подземных горных выработок, вероятно, применялся не часто. Плиний Старший по этому поводу замечает, что даже крепкую породу прорубают чаще, так как от дыма и жары рабочие задыхаются.

Очень интересны свидетельства Ливия, Аппиана, Плиния, Ювенала и других древних писателей о применении уксуса и кислот для разрушения очень твердой скальной породы. Ювенал пишет:

«Взвесь Ганнибала…

Взята Испания им, хребет Пиренеев им пройден;

Против него выдвигает природа покрытые снегом

Альпы — он скалы дробит и уксусом горы взрывает…»

Другие рассказывают об использовании в горных работах кислот. Плиний Старший замечает, что в Испанских рудниках скалы твердые огнем и кислотами преодолевают. К сожалению, каких-либо подробностей этой процедуры ни один из античных авторов не приводит.

Несколько слов о проходке валунно-галечниковых пород. Плиний Старший пишет, что, как ни трудна работа по преодолению скалы, все же она считается легкой по сравнению с работой над особой породой глинистой земли, смешанной с мелким камнем, так называемой «гангадией», которую почти невозможно преодолеть. Далее он замечает, что «гангадию» вырубают железными клиньями и молотками; специалисты утверждают, что нет ничего более твердого, чем эта порода, «перед которой не всегда может устоять даже жажда золота».

При отбойке породы размер отбиваемых кусков был самым различным. Максимальная масса их достигала 60 кг.

Работа по выемке целиков в каменоломнях отличалась от добычи руды. Для этой цели использовались железные клинья. Глыбу, подлежащую выемке, отделяли от массива бороздкой, ширина и глубина которой составляли 6-9 см. Потом в бороздках на равных расстояниях друг от друга пробивали отверстия для клиньев. Если работа велась с помощью железных клиньев, то глыбу выламывали при одновременном вбивании клиньев в отверстия. При использовании деревянных клиньев, которые из хорошо высушенной древесины делались, их забивали плотно в отверстия, а далее водой поливали. Клинья разбухали, от пласта глыба откалывалась. Огромные глыбы камня выламывали иногда таким способом.

Добыча целиков мрамора облегчалась естественной сплошностью этой породы. Кроме того, в нем встречаются часто трещины, к направлению слоев перпендикулярные. При добыче пород вулканического происхождения древние греки, как в каменоломнях острова Скироса это можно заметить, облегчали себе работы тем, что выламывали менее твердую породу, в которой залегали добываемые породы.

В каменоломнях многих и теперь еще можно видеть к выемке подготовленные глыбы. В грубой форме они уже имеют требуемые очертания. Монолитные колонны выламывали следующим образом. Вначале делали глубокие вырезы на концах обоих колонны будущей, а потом вытесывали колонну до половины ее окружности. После этого по обоим продольным линиям, ограничивающим полуколонну готовую, вырубали желобки и делали отверстия для забивки клиньев. Глыба откалывалась от массива по линии кривой, она соответствовала округлой линии готовой поверхности части колонны. Так шероховатую поверхность оставалось только сгладить.

Если при проходке горных выработок встречались очень твердые породы, пытались пройти обходную выработку. В том случае, когда и это не удавалось, проходку прекращали и выработку забрасывали.

Интересно узнать скорость проходки выработок в античную эпоху. По этому поводу имеются прямые свидетельства античных авторов и расчеты современных специалистов по античной технике. Диодор отмечал, что при сооружении подкопа (по-видимому, в мягких породах) под стеной при круглосуточной работе в течение трех суток было пройдено с попутным креплением подземного хода 65 м. Согласно вычислениям археологов, в условиях Лаврийских рудников при проходке штольни диаметром 60 см за 9-10 ч работы продвигались на 10-17 см, т. е. в месяц при круглосуточной работе проходилось не более 10 м.

В случае необходимости сбойки подземных горизонтальных выработок осуществлялись геометрические расчеты и построения. На заключительных этапах работ могли использоваться звуковые резонаторы, аналогичные тем, которые применялись при противоосадных работах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *