Ing. Tomíček Rudolf
Vodotěžné stroje na Slavkovsku.
Úvod.
Že těžba rud ve slavkovsko-krásenském revíru trvala dlouhá staletí je všeobecně uznávanou skutečností. Historicky je ověřeno, že zprvopočátku to byly nálezy cínových krup v potocích, kdy těžba probíhala rýžováním, později doplněné o těžbu hlubinnou a to stříbra a snad i zlata.
Člověk k jejich získávání nejdříve napodoboval přírodu, to znamená, že v první fázi exploatace ložiska napodoboval erozní činnost vody, kterou usměrňoval jednoduchými technickými opatřeními – prkny, hráběmi, motykami atd. Rozmělněná rudnina, nacházející se v korytech potoků však byla brzo vyčerpána a muselo se přistoupit k těžbě primárních rostlých rud. Následně se zcela pochopitelně dostal horník pod zem, do uzavřeného prostoru.
Při použití mlátků a palic pro rozrušování horniny a koleček či neciček pro její transport, měl horník v dole tři základní problémy. Chybělo mu zde světlo, dostatek čerstvého vzduchu a nadbývala voda, která proudila po poruchách na místo těžby, popř. stékala po deštích otvorem jámy. Nedostatek světla se řešil loučemi či kahanci. U větrání a vody to bylo horší. Větrání bylo zpočátku přirozené, ale později se začaly používat technické prostředky stejně tak, jako v případě odstranění vody. Nás zajímá odstraňování vody.
Pokud se jednalo o štolní práce, stačilo vyhloubit žlábek a voda odtekla samospádem sama. Při zahlubování dolů však bylo nutno pro odstranění vody použít techniku. Rostl význam používané techniky a to v množství i provedení. Nejjednodušší byla čerpací zařízení, pokud se jednalo o složitější soubor, hovoříme o vodotěžných zařízeních.
Agricola v šesté knize svého díla „XII knih o hornictví a hutnictví“ píše, že voda se z dolů vynášela vědry či měchy za pomocí rumpálů. O těžných strojích píše, že byly vynalezeny proto, aby….“ bylo lze i vodu vytahovati z hlubiny země, k níž nevedou žádné štoly“./1/
Dále píše: „Poněvadž však šachty nejsou stejně hluboké, jest velký rozdíl v zařízeních toho druhu.“ A doplňuje …“.. Vody se pak ze šachet vytahují nebo čerpají.“/1/
Slavkovský revír byl proslulý velkým množstvím vody v dolech neboť…“cínová ruda z vody vyrubávána a dobývána býti musí..“.., jak se píše v hlášení horního úřadu české komoře v roce 1549./2/
A jak se tato čerpací a vodotěžná technika vyvíjela ve Slavkovském revíru se pokusím popsat na následujících stránkách.
Situace na ložisku.
Jak již bylo řečeno, přechod na hlubinnou těžbu probíhal postupně a vždy s ohledem na lokalitu výskytu rudy. Hlavní rozmach hlubinné těžby však nastal až v 16.století a to nafáráním tzv.Huberova pně.
Uvádí se, že toto se stalo roku 1516 a od této doby byly na něm vyměřeny důlní míry./3/ Podle důlní mapy z roku 1581 je možné se domnívat, že na něm bylo přiděleno přes 40 základních dolových měr a několik příměrků./3,4/ Na nich se hloubily úklonné či svislé jámy a z údolí Slavkovského potoka byly k nim raženy i štoly.
Na ložisku je známo k roku 1581 - 9 svislých těžních jam. Altwasserschacht - Stará vodní šachta, která byla hluboká - 96 láter (187 m). Tato hloubka byla dosažena v roce 1589 /5/. Dále to byla Uphofenova šachta, hluboká 33 láter - 65 m, Kophanschacht, hluboká 70 láter - 136,5 m a pod. /3,5/
Později se počet jam zmenšoval, hloubení probíhalo pouze na některých a dochází i ke specializaci použití jam. Na větrání, na čerpání vody atd., nicméně koncem 16. století bylo na Hubu nejméně pět jam, které dosáhly hloubky 85 láter, což je asi 160 m.
Ústřední místo odvodňovacího systému byla Stará vodní jáma, kterou roku 1590 doplnila Nová vodní jáma. Systém doplňovala Pluhova dědičná štola, na kterou byly sváděny vody z Jiřské a Schödovy štoly. /3/ Docílená největší čerpaná hloubka byla kolem 195 m pod povrchem./6/
Vodotěžná zařízení:
Nejstarší způsob čerpání důlních vod, který záležel na vytahování věder a měchů primitivními vrátky (obr.č.1) s pomocí lidské síly nebo později žentourů, poháněných koňmi, byl za rozmachu hornictví nahrazen užitím síly vodní, jež poháněla kola jako u mlýnů./7/
Vodotěžná zařízení můžeme rozdělit do dvou základních skupin - stroje vytahovací a stroje čerpací.
Problém u všech těchto zařízení však byl vždy pohon. Nejdříve pohon zastávali lidé. Pokud bylo dostatek vody, byla čerpadla poháněna za pomocí vodních kol. /3,5/ Při nedostatku vody byla čerpadla poháněna koňmi prostřednictvím žentourů. Někdy se používalo i kombinací uvedených pohonů. Hrálo to roli při posuzování použití vodotěžných strojů.
Ruční čerpání.
Pod ručním čerpáním se rozumělo vytahování vody v kbelících či kožených měších (obr.č.2) ručními vrátky (rumpály), na Slavkovsku zvanými Taschhaspl, které je vzpomínáno již roku 1518. /8/. Samotná konstrukce vrátků měla různé podoby ale toto není podstatné. I sám Agricola píše, že „…Ale všichni muži, ať otáčí kterýkoliv stroj, musejí býti silní, aby vydrželi takovou těžkou práci.“/1/. Čerpalo se z hlouby 30 – 40 metrů. Ruční vrátky však byly málo výkonné a navíc při nich vznikaly velké výdaje na mzdy./3/
Zpočátku byly jámy většinou úklonné, takže se tahala břemena v kožených měších po stěně jámy. Při větších hloubkách docházelo k napřimování jam a tím i k zavěšení břemen, převážně na konopných lanech. Těžší náklady pak převzaly žentoury poháněné koňmi či vodním kolem./9/
Dalším z vodotěžných strojů používaných v počátcích byly žentoury na koňský pohon. Od počátku 16.století byly stavěny tam, kde nebylo dostatek vody pro jejich pohon. Zpočátku byly používány žentoury jednolanové, které však měly velmi malý výkon, od čtyřicátých let 16. století pak dvoulanové, u kterých byl výkon podstatně vyšší. Slavkovské žentoury byly pro účely čerpání zaváděny i na Kutné Hoře./3,4/
Slavkovský báňský přísežný Elias Günter počátkem devadesátých let 16. století vylepšil žentour natolik, že bylo možno ušetřit polovinu koní. Principem bylo lepší vyvážení obou lan, čímž koně přemáhali jen tíhu břemene. Taktéž byl vylepšen brzdný systém, který vhodně působil na vyrovnání váhy. /3/ Jednalo se ve své podstatě o "slavkovský vynález", bohužel neznáme promítnutí těchto vylepšení do výkonu takových žentourů.
O tomto slavkovském vynálezci se můžeme také dočíst toto: Z Kutné Hory, couku Turkaňského, je znám vodní čerpací stroj, který postavil roku 1598 slavkovský hormistr Elias Grinter (Günter), poháněný vodou, který vzbuzoval obdiv současníků i potomků./7/ Nic bližšího bohužel není známo.
Cena žentourů se pohybovala mezi 500 až 1000 zlatých. Strojní vrátek s vratným kolem až 3000 zl./4/
Výkon žentouru (koňský pohon) poč.16 stol. byl 1050 hl/směnu při 100 m hloubky a 550 hl/směnu při 165 m hloubky.(2) /3/
Četkové, tzv.Henizovo čerpadlo. (obr.č.4)
Velkého uplatnění ve Slavkovském revíru došlo tzv. četkové neboli Heinzovo čerpadlo.
Rourou zapuštěnou do vodní jímky (žumpy) v dole procházel řetěz s upevněnými koženými váčky ve vzdálenosti 1,7 až 1,9 m od sebe, které nasáváním zdvihaly vodu do úrovně štoly. Poprvé bylo toho čerpadla použito v roce 1524, kdy čerpalo z hloubky kolem 40 m /10/. Další pak roku 1529./11/
Tato četková čerpadla byla ve poháněna vodním kolem. Přednost spočívala v tom, že bylo možno vybudovat pohon – vodní kolo, do podzemí dolu. Pro vodní kolo četkového čerpadla instalovaného v roce 1550 na Schnödově štole byla kolnice (zvaná též radštuba) dokonce vyzděna./12/ Někdy byly tyto prostory zaklenuty nebo i vybíleny./3/
Velikost kola a tedy větší výkon pohonu, pokud ovšem byl dostatek vody, svědčil buď o větším průměru vodicí roury pro četky, popř. o větší „sací“ hloubce. Největší známý stroj je znám z roku 1551 na Staré vodní jámě, které mělo kolo o průměru 71/2 látra (asi 14,5 m) a čerpáno bylo z hloubky 30 láter tj. 58,5 m./13/ Další nasazení těchto strojů jsou známa z roků 1570, 1571, 1572 apod.( ČKDM III/30, 1561-70, MM-5-280/1-1571, MM-5-280/157 )
Jejich cena se pohybovala mezi 300 až 400 zl./3/ Těmito čerpadly se dalo čerpat do 70 metrů s výkonem 150hl/hod, což je 1200 hl za směnu./3/
V jáchymovském revíru si stěžovali na častou poruchovost tohoto zřízení a na nedostatečný výkon. Na Slavkovsku však byla často používána./14/
Od konce 40.let se ve Slavkovském revíru používaly menší pístová čerpadla -Wasserkunst. /15/ Jejich největší výhodou byla podstatně vyšší výkonnost zvláště ve větších hloubkách. Jejich prvotní pohon byl taktéž lidský. Sloužila ke krátkodobému vypumpování nashromážděné vody.
Mechanický pohon byl o něčem jiném. Principielně se jednalo o přenos pohybu zalomeného hřídele upevněného na vodním kole na píst pístní tyče v rouře, ponořené do jímky s vodou./3/ Tyče bývaly umístěny jedna nad druhou, mohly jich být i celá série, a tak zajišťovala tato čerpadla čerpání i s větších hloubek. Poprvé je taková soustava doložena roku 1557. /16/ Sloužila hlavně pro kontinuální čerpání.
Tato čerpadla se stavěla i ve větším provedení, (tato byla stavěna schneeberským technikem Bernardem Widmannem) kdy stroj obsluhoval několik souprav pump, s čerpacím účinkem nejen lokálním, ale s účinností pro řadu důlních děl či pro část revíru./3/
Je známo, že tato Widmanova pumpa byla postavena na Staré vodní jámě, kde byla umístěna ve zvlášť pro ni upravené radštubě v hloubce 30 láter – 58,5 m, k níž se sestupovalo po 12 žebřících. Vodní kolo mělo průměr 7 láter - 13,5 m a obvod 22 láter – 43 m. Stroj byl poháněn vodami svedenými Chebskou štolou. Podle svědectví Bruschia se otáčel rychlostí … „ až oči přecházely“. Nicméně ani toto čerpadlo nebylo schopno zvládnout příval vod a tak nehluboko pod ním, asi o 20 m, bylo pro posílení výkonu postaveno čerpadlo další. Obě odčerpala při nepřetržité 24 hodinové směně asi 5 730 hl./3/
Po roce 1669 se začalo s ražbou nové doplňkové jámy pro potřeby odčerpávání vody z dolů , tzv. Kunstšachty, na níž byla zřízena soustava sestávající z 9 pump, kterými se voda zdvihala na úroveň Pluhovy štoly./3,4,17/
Menší typy těchto čerpadel stály do 200 zlatých, větší typy pak 500 až 700 zl.
Ve své podstatě zůstávaly způsoby čerpání stejné, lišil se jen způsob pohonu. Takto lze hodnotit i zavedení tzv.mihadel ve Slavkovském revíru. Princip spočíval v tom, že pohyb byl přenášen od hnacího kola pomocí soustavy dřevěných táhel na balanciér, který jej předával na písty čerpadel. Tato „mihadla“ však byla velmi poruchová. /3,4/
Pořizovací ceny mihadel s vratným kolem byla, podle sestavy 500 až 1 100 zlatých.
Všechna tato čerpací zařízení vznikla převážně v 15. a 16. století. V pozdější době byla spíše vylepšována než měněna. Souvisí to i z poklesem cen kovů a nárůstem nákladů na těžbu a zpracování kovů.
Vodosloupcový stroj. (obr.č.7)
Nedostatek financí na těžbu značně omezoval fungování revíru v 17. a 18 století. Pro rozvoj těžby bylo nutno impulsu zvenčí. Tímto impulsem byly rakousko-francouzské války koncem 17. a počátkem 18.století. Císařská armáda nutně potřebovala cín. Bylo nutno, i za cenu velkých nákladů, obnovit jeho těžbu. Obnovit těžbu však také znamenalo odstranit ze zaplavených dolů vodu.
Bylo rozhodnuto razit novou „klasickou dědičnou odvodňovací štolu“ až z údolí Teplé, poblíž osady Cihelny, která by podsedla i Novou vodní jámu. Tato dostala jméno Coloredo a měla se razit 100 let při ročních nákladech 1400 – 1500 zlatých a to šesti muži.Už roku 1807 však byla ražba této štola zastavena ve vzdálenosti 236 m od ústí./4/
Protože se nemohlo 100 let čekat na odvodnění dolů, hledalo se vhodné čerpadlo, schopné zvládnout toto množství. Pístová čerpadla však zdaleka nemohla tomuto vyhovět. Musel přijít nový typ. Naděje na vyčerpání vody byla založena na novém stroji - byl jím vodosloupcový stroj banskoštiavnického kunstmistra Josefa Karla Hölla. /11/
V dubnu 1799 byla zahájena ražba z hlavní dědičné Pluhovy štoly na Novou vodní jámu (Neuwasserschacht) směrem k jámě Kophan. Tato jáma měla být na základě dvorského dekretu z 19.4.1799 nově vyzmáhána. Dalším císařským rozhodnutím z 15.6.1801 bylo financování celé této záležitosti převzato rakouským erárem./17/ Je tedy jasné, že bylo správně usuzováno, že zdar této akce závisí na odvodnění dolů. Stávající čerpadla, již výše popsaná, neměla dostatečný výkon. Proto bylo v roce 1801 Báňským úřadem v Horním Slavkově dvorské komoře žádost o souhlas k nahrazení těchto čerpadel výkonnějším vodosloupcovým strojem. /17/ 8.října 1801 bylo této žádosti vyhověno.
Principem vodosloupcového stroje bylo využití tlaku vody, která z přívodní přítokové roury byla přiváděna do válce s pístem, který byl touto vodou tlačen vzhůru. Tento zdvih byl převáděn na táhla šachetních pump. Nato byla voda vypuštěna a píst klesl vlastní vahou do původní polohy. Toto se neustále opakovalo. V podstatě to byly spojité nádoby, z nichž jednou byla přítoková trubice a druhou válec s pístem. Spojení obou obstarával kohout.
I tento stroj se dělal přímo na míru pro potřeby šachty dle stávajících možností. Slavkovský stroj stavěl slovenský kunstštajgr Mathias Haida z Nové Baně. Litinové roury a součástky byly vyrobeny v železárnách v Hořovicích, bronzové kohouty byly odlity v Praze. Celý stroj stál 19 666 zlatých a 40 krejcarů./17/ Stroj se stavěl od roku 1801 až do roku 1804.
První zkoušky stroje byly provedeny dne 19.3.1804 a dopadly velmi uspokojivě. Podařilo se dosáhnout 6 zdvihů pístu ve válci za minutu a tak vyčerpat 1800 žejdlíků, tj.6,37 hl vody./18/
Po zkušebním provozu začal tedy tento první vodosloupcový stroj v Čechách od roku 1805 pracovat.
Jeho pravidelná obsluha byl kunstštajgr, 3 strojníci, důlní tesař a případně pomocník. Nicméně všechna voda byla z dolů vyčerpána koncem roku 1809. Stroj však nemohl být stále v provozu, vyžadoval stálý dozor a opravy. Náročnost oprav se také zvyšovala, včetně výměny namáhaných součástek. Udržovací náklady činily 5-6000 zlatých ročně.
Toto byl ale také poslední stroj který byl vyroben přímo na místě a přímo pro potřeby Slavkovského revíru.
Čerpací výkony tohoto stroje:
Množství vyčerpané vody – na 1 zdvih 320 českých žejdlíků 1,13 hl
Za minutu 1600-1920 č.ž. 5,65-6,80 hl
Za hodinu 96000-115000 č.ž 339,84-408 hl
Za den 2304000-2764800 č.ž. 815,42-978,72 m3
Při pravděpodobné sací výšce cca 70 m.
Závěr.
Z celé historie těchto strojů je zřejmé, že stroje se vyráběly vždy přímo pro potřeby dolu pro který byl určen. Dokonce jeho velikost byla určena přesně podle situace v dole, tedy místa pro kterou byl tento stroj určen. Vyrobit takovýto stroj nebyla jednoduchá záležitost. Vyžadoval velmi značnou řemeslnickou zručnost a veliké praktické zkušenosti. Bylo to skutečné umění. Ne nadarmo se takovýmto řemeslníkům říkalo Kunstler, popř. Kunstmajstr a takto vyrobeným strojům se říkalo zdrobnělinou Künstlein, Waserkünstlein apod./3/
Velice také záleželo na způsobu pohonu těchto strojů jak je patrno i z výše popsaných. Někdy se také stávalo, že použití nové techniky narazilo na odpor, jak tomu bylo i mnohokráte později. Např.odborníci saského kurfiřta Augusta museli uprchnout, když chtěli zavést vodní pohon místo koňského. Nedůvěra nebyla jen doménou dělného lidu, ale i horních úředníků./19/
Ve Slavkovském revíru to byly zprávy o čerpadle, které pomocí „ohně a vzduchu“ zmáhá zatopené stařiny z roku 1560. V roce 1568 se objevil další takovýto stroj. Havíři však byli opatrní a nabídli odzkoušení, ale na náklady „vynálezců“. Tím zprávy o tomto stroji mizí v nenávratnu. /3/
V Tabulce I. jsou seřazeny podle některých údajů různé druhy čerpadel. Je možné porovnat jejich vlastnosti a snad i vydedukovat, proč došly některé z nich masového nasazení. Měřítkem nám může být jedině praxe. Ta v současnosti není známa, můžeme usuzovat jen z dílčích údajů v literatuře.
V Tabulce II. jsou uvedeny druhy možného způsobu pohonu jednotlivých zařízení. I toto je velice důležité.
V každém případě by tato úvaha o efektivnosti jednotlivých strojů zasluhovala podstatně větší prostor, což však překračuje rámec tohoto materiálu. Např. přesnost prováděných báňských prací, možnost rychlé opravy stroje, flexibilitu nasazení jednotlivých strojů, dostatek specializovaných kvalifikovaných pracovníků na opravy atd.atd.
Tabulka II.
|
Způsob pohonu zařízení Důlní stroj |
lidé | koně(zvířata) | voda | Pozn. |
| Vrátek | ano* | ano | ano | |
| Žentour | ano | ano* | ne | jedná se vlastně o speciální druh vrátku |
| Těžní vrátek s reverzním kolem | ne | ne | ano* | speciálně uzpůsobený vrátek |
| Četkové – Heinzovo čerpadlo | ano | ano | ano* | |
| Pístová čerpadla | ano | ano | ano* | |
| Vodosloupcový stroj | ne | ne | ano* | speciální čerpací zařízení |
|
* - převažující způsob pohonu |
||||
Literatura:
/1/ Agricola Georgius, Dvanáct knih o hornictví a hutnictví, překlad Dr.B.Ježek a
Ing.J.Hummel, HPVT Příbram 1980
/2/ Hlášení VHÚ Horní Slavkov české komoře z 9.3.1549, SÚA Praha: MM-5-280/1549
/3/ Majer Jiří PhDr. - Těžba cínu ve slavkovském lese v 16. století., NTM Praha 1970
/4/ Beran, Jangl, Majer, Suček, Wagenbreth - 1000 let hornictví cínu ve Slavkovském lese.
OM Sokolov 1996
/5/ Majer Jiří, PhDr., K otázce báňské techniky cínových dolů 16.století ve Slavkovském
lese, Rozpravy NTM 39, Z dějin hornictví, Praha 1970
/6/ Popis revíru z 12.7.1655, SÚA Praha: MM-6-299/2-1600/1699
/7/ Kakš Jan, min.rada., Staří umělci vodních strojů důlních v Čechách, Hornický věstník a
Hor. a hut.listy, roč.XXII.(XLI), číslo 6, Praha 28.března 1940
/8/ Ve zlomku knihy o dohodách uzavřených na této štole, srov. záznam z 17.12.1518 OA
v Jindřichovicích, fond Horní Slavkov, E 5/85, č.kart 45
/9/ Kořan Jan, Technika doby lucemburské, SDH NTM 11, NTM Praha 1981
/10/ OA Jindřichovice, VHÚ Horní Slavkov, Zlomek knihy propůjček 1542 – 47, fol. 196 v.
/11/ Reyer, Zinn, eine geologisch-montanistich-historische Monografie, Berlin, 1881,str.82
/12/ Hlášení VHÚ Horní Slavkov Ferdinandu I. z 18.10.1550, SÚA Praha: ČKDM III/30-
1540/50
/13/ Možno nalézt v suplice slavkovských těžařů Ferdinandu I. z 11.8.1551, SÚA Praha,
MM-5-280/1551
/14/ Majer Jiří PhDr., K problematice báňské techniky 16.století v Jáchymově, Rozpravy
NTM 26, Praha 1967
/15/ Zmínka v relaci vrchního báňského hejtmana Bohuslava z Hasištejna místodržiteli
arciknížeti Ferdinandovi z 28.12.1549. SÚA Praha, MM-5-280/1549
/16/ Přípis norimberského těžařstva na Těžařské, Pluhově a Schnödově štole, VHÚ Horní
Slavkov z roku 1557, SÚA P0raha, MM-5-280/1557
/17/ Majer Jiří PhDr. - K počátkům použití vodosloupcových strojů v českém a saském
hornictví. Dějiny vědy a techniky č. 4, NTM Praha 1971
/18/ Konzultační protokol za 2.čtvrtletí 1804 z 23.5.1804, SÚA Praha, VHÚ Jáchymov,
č.kart. 1224
/19/ Kubát Jaroslav Dr., Tři instrukce Ferdinanda I. a české dolování, HPVT, Stříbro
v dějinách, technice a umění, Příbram 1971
Obrázková část:
Obrázek č.1 – Vrátek (Haspl)
Obrázek č.2 – Různé druhy věder a žoků (i pro žentour)
Obrázek č. 3 – Žentour.
Obrázek č. 4 - Četkové (Heinzovo) čerpadlo poháněné šlapacím kolem. (dle Agricoly)
Obrázek č. 5 - Pístové čerpadlo - kaskáda, poháněná vodním kolem.
Obrázek č. 6 - Mihadlo (Majer, Dějiny báňské techniky)
Obrázek č. 7 - Vodosloupcový stroj Höllův (podle Deliuse)