Добыча белого камня

Учитывая все вышеизложенное, процесс добычи камня в Древней Руси видится нижеследующим.

И открытые, и закрытые разработки велись со стороны высоких берегов рек – так было удобнее и разведывать камень, и добираться до товарных пластов, и грузить блоки, бут и бочки с известью в лодки (летом) или в сани (зимой). Вход мог находиться на расстоянии 10–15 м по вертикали от верха склона и настолько же выше уреза воды.

Как мы уже говорили в п. 3, пробивка входа сверху, с ровной поверхности, крайне неудобна – это огромная дополнительная работа и при проходке некондиционных пластов, и при вытаскивании камня наружу по крутому спуску или по вертикальной шахте, и при транспортировке камня до мест погрузки в лодки. Соответственно, мы вправе полагать, что в Древней Руси этот способ не использовался.

Добывали камень и зимой, и летом. Под землей температура практически постоянна в любой сезон (5–10 градусов тепла). На открытых разработках в холодное время года жгли костры, что решало сразу две задачи: обогрева рабочих и увеличения ломкости низкокачественного камня, используемого на бут и известь.

Скорее всего, камень на известь обычно обжигался рядом с карьерами. Химическая формула обжига известняка:

CaCO₃ = СаО + СО₂ с поглощением тепла,

т.е. при обжиге выделялся углекислый газ и оставалась негашеная известь. Полученная негашеная известь укладывалась в бочки (для защиты от влаги) и транспортировалась на стройплощадку. Впрочем, возможен и вариант перевозки бутовых камней для их обжига на месте строительства, хотя транспортировка камня для его последующего пережога нерациональна, так как при обжиге камень теряет в весе.

Далее на стройплощадке известь гасили в так называемых творильных ямах (стенки этих ям обычно обкладывались досками для предотвращения смешения извести с землей). Химическая формула гашения извести:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ с выделением тепла («кипением»).

Там, где требовалась особо качественная известь (например, для штукатурки под фрески), в целях полного гашения известь выдерживали в творильных ямах от нескольких недель до нескольких месяцев.

Гашеную известь смешивали с песком и другими ингредиентами (соломой, древесным углем, толченой керамикой-цемянкой и пр.) и клали раствор в стены, фундаменты и пр., где гашеная известь высыхала («схватывалась»), выделяя воду и вновь образуя известняк.

Химическая формула высыхания гашеной извести:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О.

Иногда для ускорения «схватывания» вблизи стен разводили костры, служившие источниками не только тепла, но и углекислого газа²⁷. В фундаментах, куда доступ воздуха был закрыт, известь схватывалась очень медленно (иногда в течение многих десятилетий), что негативно влияло на надежность зданий.

Перейдем к вопросам добычи качественного (товарного) камня в Древней Руси.

В поисках товарных пластов камнедобытчики проходили рыхлые (осыпные) пласты камня под обрывами открытым способом – канавами или «точильными рвами»²⁸(вынутый камень мог использоваться на бут и известь). Найдя нужный пласт, углублялись в него закрытым способом.

Как мы видели в п. 3, разработка камня закрытым способом в Древней Руси обычно заключалась в практически полной выемке пласта, а не в проходке длинных штолен и штреков. По всей видимости, в данном случае понимание древнерусскими мастерами рациональности (минимизация расстояния до выхода) совпадало с современным. Соответственно, выработки имели в плане вид неровных «мыльных пузырей», «надуваемых» со стороны входа. Диаметр такого «мыльного пузыря» мог составлять от нескольких десятков до нескольких сотен метров, как в крупнейших известных старинных системах (Сьяновской, Бяковской, Черепковской-1). При увеличении числа входов эти «мыльные пузыри» соединялись друг с другом и создавали достаточно сложную форму выработки.

В залах для поддержки потолка обычно оставляли «колонны» из монолита с пролетом 5–10 м (иногда до 30 м²⁹). Невывезенный бут аккуратно укладывали тут же, оставляя в нем проходы для транспортировки камня – откаточные штольни и штреки (рис. 2). Эти проходы вели либо напрямую к выходу, либо к нескольким центральным штольням (рис. 3³⁰). Часто входы в залы, штольни и штреки, где была прекращена выработка, полностью заваливались бутом, что в наше время затрудняет их разведку.

Рис. 2. Штрек в каменоломне «Юбилейная».

Рис. 3. Условный план Камкинской каменоломни.

Общая длина известных штолен и штреков в Бяковской каменоломне – около 60 км, в Сьяновской – около 19 км, в Черепковской-1 – около 14 км, в Камкинской – около 10 км³¹.

Высота забоев (рис. 4) и, соответственно, штолен и штреков в зависимости от мощности товарного пласта колебалась от 1,5 до 4 м³². Товарные пласты могли иметь и меньшую толщину – менее 1 м (как в подольских каменоломнях), но для удобства транспортировки штольни и штреки в этих случаях делались более высокими, чем забои³³.

Рис. 4. Заброшенный забой в каменоломне «Юбилейная».

Деревянные крепи использовались редко и, по всей видимости, лишь в обвалоопасных местах (например, под растрескавшимся потолком). Повсеместной необходимости в этих крепях не было: каменный монолит несравненно прочнее дерева. Как мы указывали в п. 3, роль дополнительного укрепления потолка часто играл и аккуратно уложенный невывезенный бут (рис. 5)

Рис. 5. Бут под потолком в каменоломне «Юбилейная».

Необходимо отметить, что около старинных каменоломен практически не было отвалов (поскольку бут на поверхность обычно не выносился), и это существенно затрудняет их поиск. То же самое можно сказать про старинные карьеры: их отвалы образовывались только из случайного мусора и шлака от печей, в которых обжигали известь.

По поводу инструментов, которые употребляли камнедобытчики, существует много легенд, вплоть до того, что использовался «древнеегипетский» способ – забивание в щели (или заранее проделанные штрабы) деревянных клиньев, которые затем поливали водой, чтобы они разбухли и «оторвали» блок камня.

Возможно, в Древнем Египте, где у строителей пирамид не было железных инструментов, а климат крайне сухой, способ поливания водой деревянных клиньев мог дать хорошие результаты. Но в Древней Руси в каменоломнях стопроцентная влажность, так что разбухание клиньев при поливании водой весьма сомнительно. Даже если клинья заготавливали и высушивали заранее, все равно они успели бы хотя бы частично отсыреть, пока их несли к месту выработки. Да и времени такой метод отнимает слишком много.

На основании вышеуказанных общих соображений и эксперимента, проведенного при участии автора этого исследования в 2006 году в Сьяновской каменоломне³⁴, собственно ломка товарного камня в Древней Руси может быть реконструирована нижеследующим образом.

Камень добывали преимущественно по слоям, так как ломка камня по границам слоев (т.е. по трещинам) существенно облегчала работу.

Начиная работать с монолитной стеной, камнедобытчики прежде всего пробивали под «потолком» (т.е. под пластом, который собирались оставить нетронутым) широкую полость глубиной примерно в полметра и такой же шириной, чтобы сверху потом можно было вбивать ломы и клинья. Пробивали полость грубо, камень просто крошили. Иногда (в зависимости от конкретных условий добычи) подобную полость могли пробивать и посередине стены, и снизу³⁵.

Затем, определив ширину будущих блоков, пробивали («выдалбливали») по вертикали на всю высоту стены глубокие (более чем на половину глубины блока³⁶) штрабы (рис. 6). Поскольку белый камень очень вязок и эластичен, применялись не редкие сильные удары вглубь монолита, а множественные и несильные, преимущественно не «рубящие», а «режущие» (т.е. не под прямым углом к плоскости).

Рис. 6. Неоконченная старинная выработка в забое Сьяновской каменоломни. В правом верхнем углу снимка видна верхняя полость, посередине – вертикальный штраб.

Глубина штрабов обусловливалась необходимостью в дальнейшем выламывать по ним блок (если уподобить выламывание блока отрыву листа бумаги, то штрабы играли роль перфорации). Соответственно, слишком мелкие штрабы не позволили бы выломать блок, слишком глубокие вели бы к излишним трудозатратам.

И верхнюю полость, и штрабы пробивали грубыми инструментами – киркой, «клевалом», кайлом или ломами, хотя могли использоваться и зубила, по которым били молотками.

Далее сверху начинали выламывать блоки. После пробивки верхней полости и вертикальных штрабов будущий блок крепился к монолиту только двумя поверхностями – задней и нижней. Если нижняя поверхность попадала на границу слоев, то оставалось оторвать только заднюю поверхность, так как нижняя легко отрывалась при вбивании туда клиньев. Если не попадала, то приходилось штрабить по нижней поверхности, чтобы блок держался только на задней.

При удачном стечении обстоятельств по задней поверхности блока могла также проходить вертикальная трещина в монолите, и тогда блок отрывался сам. Но, как правило, приходилось блок по задней поверхости отламывать, и это, как показал указанный эксперимент, было основной проблемой камнедобытчиков.

Надо полагать, что при отламывании задней поверхности в ход шли и клинья, и ломы, и зубила. Их «подсовывали» сверху, забивали в нескольких местах по возможности глубоко и выламывали блок (рис. 7). Возможно, приходилось предварительно расшатывать блок клиньями, зубилами и ломами и с боковых сторон. В этих случаях могло потребоваться обеспечение доступа к блоку не только сверху, но и сбоку, и тогда приходилось пробивать полости, аналогичные верхней, и по бокам блока.

Рис. 7. Блок, выломанный в ходе эксперимента 2006 г.

По мере дальнейшего выламывания блоков в забое (второй блок сверху, третий и т.д.; следующие ряды блоков по вертикали и т.д.) отрыв задней поверхности блоков существенно упрощался, так как сверху и сбоку появлялось больше места для подсовывания ломов, забивания клиньев и даже пробивки кайлом штрабов по задней поверхности.

Если высота товарного пласта по горизонтали (соответственно, высота забоя) существенно превышала человеческий рост, то для удобства работы по откалыванию верхних блоков выработку обычно вели «ступеньками» (откалывали верхние блоки, стоя на нижних, оставленных неотколотыми из предыдущих слоев по вертикали)³⁷.

Согласно «Урочному положению» 1929 года³⁸, норма рабочего времени на ломку белого камня составляла 0,82 человеко-дня на кубометр. Итоги указанного эксперимента приблизительно³⁹ подтвердили адекватность этих норм. Однако необходимо отметить, что итоговые показатели трудозатрат по объему реально добытого товарного белого камня следует применять с коэффициентом 10 (как мы показали в п. 3, «коэффициент полезного действия» камнедобытчиков равнялся приблизительно 10%).

Дата добавления: 2015-07-08