Cuprum nr 4 (61) 2011 49 ___________________________________________________________________________ dr in ż. Maciej Madziarz 1) „Śląska Sztolnia Szcz ęś liwa” w Gierczynie – materialne świadectwo problemów technicznych XVIII wiecznego górnictwa rud i zabytek techniki wymagaj ący ochrony Słowa kluczowe: historia górnictwa, górnictwo rud, odwadnianie kopal ń Streszczenie Przedstawiono histori ę i zachowane pozostało ści nieuko ńczonej gł ębokiej sztolni odwadniaj ącej kopalni ę rud cyny „Hundsrücken” w Gierczynie, na tle rozwoju daw- nych robót górniczych w tym rejonie. Poruszono zagadnienia dotycz ące podstawo- wej roli i znaczenia sztolni w dawnym górnictwie, problematyki ich budowy oraz wyst ępowania reliktów dawnych wyrobisk na współczesnym terytorium Polski. 1. Wst ęp – sztolnie i ich zadania „...Sztolnia to rów podziemny, dr ąż ony w dal, dwukrotnie prawie wy ższy ani że- li szerszy, by górnicy i inni mogli w nim chodzi ć i wywozi ć materi ę. Jej wyso- ko ść ma wynosi ć jednego i ćwierci s ąż nia. Szeroko ść za ś trzy stopy i trzy czwarte. Dr ąż y j ą za ś zazwyczaj dwóch górników, z których jeden kopie wyż- sz ą cz ęść , drugi ni ższ ą, przy czym tamten idzie przodem, a ten za nim pod ą- ża. Obydwaj siedz ą na okładzinach, które si ę od podłogi ku sufitowi zw ęż aj ą, lub, je żeli żyła jest mi ękka, siaduj ą na kołkach, na górze szerokich, na dole wąskich i do żyły wbitych...”. W przytoczony powy żej sposób definiował sztol- ni ę - wyrobisko udost ępniające, które w dawnym górnictwie ze wzgl ędu na zadania zwi ązane z odwadnianiem i przewietrzaniem kopalni posiadało pod- stawowe znaczenie, Georgius Agricola w pierwszym pełnowarto ściowym i kompleksowym opracowaniu dotycz ącym górnictwa i hutnictwa kruszców: „De Re Metalica Libri XII”, wydanym w Bazylei w 1556 r. (rys. 1) [1]. Analogicznie jak w pozostałych rejonach historycznych robót górniczych w Europie równie ż w wielowiekowej historii rozwoju podziemnej eksploatacji górniczej na obszarze Dolnego Śląska rola i znaczenie sztolni wydaj ą si ę nie do przecenienia. W warunkach terenowych oraz geologiczno-górniczych wyst ępuj ących na obszarach górskich i podgórskich złó ż kruszców i w ęgla kamiennego eksploatowanych dawnej na terenie Dolnego Śląska, sztolnie umo żliwiały przede wszystkim proste, grawitacyjne odwadnianie wyrobisk, za ś poł ączone z szybami (pionowymi lub pochyłymi) naturalne przewietrza- nie kopalni w wyniku ró żnicy temperatur (g ęsto ści) powietrza napływaj ącego i wypływającego z wyrobisk. ___________________________________________________________________________ 1) KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, ul. gen. Wł. Sikorskiego 2-8, 53-659 Wrocław 50 M. Madziarz ___________________________________________________________________________ Rys. 1. Sztolnia prowadzona w kierunku szybów [1] Warto przypomnie ć, że kierunek wywołanego w ten sposób przepływu po- wietrza przez kopalni ę ulegał zmianie w zale żno ści od temperatury powie- trza na powierzchni, a wi ęc od pory roku. Latem ciepłe powietrze ochładzało si ę w płytkich wyrobiskach – napływało wi ęc do kopalni szybem, a wypływa- ło na zewn ątrz sztolni ą, zim ą mro źne powietrze napływaj ące sztolni ą ogrze- wało ciepło górotworu i wypływało ono ku górze szybami. Dla zwi ększenia przepływu powietrza przez kopalni ę stosowano czasem tzw. „piece wentyla- cyjne” wymuszaj ące ci ąg przez dodatkowe palenisko zlokalizowane bezpo- średnio w szybie lub przy jego wylocie (współcze śnie rozwi ązanie to uzna ć nale ży za niezwykle ryzykowne z uwagi na mo żliwo ść zadymienia kopalni w przypadku odwrócenia kierunku wentylacji, np. w wyniku gwałtownych zmian ci śnienia atmosferycznego lub temperatury zewn ętrznej). Obok realizacji zada ń odwadniania i wentylacji kopalni sztolnie stanowiły dogodn ą drog ę transportow ą, nie wymagaj ącą stosowania urz ądze ń transportu pionowego, coraz bardziej skomplikowanych ze wzrostem gł ęboko ści dawnych kopal ń. Za najwa żniejsz ą uzna ć jednak nale ży odwadniaj ącą rol ę sztolni, któr ą do- skonale ilustruje klasyczny schemat układu wyrobisk szybów i sztolni przed- stawiony na rys. 2 [3]. Cz ęś ci żyły kruszcowych (oznaczonych E1 – E3 ) udost ępnionych szybami S1 – S8 (gł ębionymi zgodnie z ich upadem) , zale- gaj ące powy żej poziomu sztolni odwadniaj ących St. 1 i St. 2 , odwadniane s ą tymi wyrobiskami. Wloty sztolni zlokalizowane s ą na stoku, w mo żliwie naj- ni ższym miejscu doliny cieku powierzchniowego, do którego odprowadzana jest woda sztolniowa. Śląska Sztolnia Szcz ęś liwa w Gierczynie... 51 ___________________________________________________________________________ Rys. 2. Odwadnianie zło ża za pomoc ą sztolni [3] Tak wi ęc dzi ęki sztolniom mo żliwe było grawitacyjne odwadnianie złóż w terenie pofałdowanym a ż do poziomu sp ągu najni żej poło żonej spo śród nich. Dopie- ro prowadzenie robót poni żej najni żej zało żonej sztolni wymagało zastoso- wania mechanicznych urz ądze ń odwadniaj ących dla wypompowywania wo- dy przynajmniej do jej poziomu, sk ąd odpływ był ju ż grawitacyjny. Ze wzgl ę- du na niewielk ą wydajno ść i zawodno ść nap ędzanych sił ą mi ęś ni ludzi lub zwierz ąt mechanicznych urz ądze ń odwadniaj ących stosowanych w górnic- twie do momentu szerszego wprowadzenia do u żytku maszyn i pomp paro- wych (które w górnictwie kruszców miało miejsce dopiero na przełomie XVIII i XIX w.), budowa tzw. „gł ębokich sztolni odwadniaj ących” była podstawo- wym warunkiem umo żliwiaj ącym prowadzenie podziemnej eksploatacji gór- niczej. Konieczno ść intensywnego odwadniania była przyczyn ą zasadni- czych zmian w organizacji prac górniczych. Pojawienie si ę sztolni zamyka w historii rozwoju techniki podziemnej eksploatacji złó ż prymitywny okres, w którym zasadnicz ą rol ę w robotach poszukiwawczych i wybierkowych od- grywały płytkie szyby i szybiki, w poł ączeniu z robotami chodnikowymi w formie przebitek mi ędzy wyrobiskami pionowymi [16]. Układ chodników wy- bierkowych uzale żniony był od formy i budowy zło ża i charakteryzował si ę nieregularno ści ą, wynikaj ącą z dyktowanego przez czynniki naturalne, chao- tycznego sposobu wybierania zło ża, ograniczaj ącego si ę zwykle jedynie do wybierki ich najbogatszych cz ęś ci. W pocz ątkowym etapie rozwoju dawnych ośrodków górniczych małe pola kopalniane eksploatowano a ż do poziomu na którym wyst ępował wi ększy napływ wód, za ś płytkie wyrobiska odwad- niane były poprzez ci ągnienie wody z rz ąpia najgł ębszego spo śród zgł ębio- nych szybów do momentu, kiedy wi ększy dopływ wód zmuszał do przenie- sienia si ę na nowe pole. Jednak z chwil ą pokrycia obszaru wyst ępowania zło ża polami górniczymi pojawiała si ę konieczno ść zej ścia z eksploatacj ą 52 M. Madziarz ___________________________________________________________________________ poni żej poziomu wyst ępowania wód. W tych warunkach małe pola kopalniane przestały wystarcza ć. Wyrobiska (szyby „wodne”, sztolnie) i urz ądzenia odwad- niaj ące („kunszty”) nale żało lokalizowa ć w miejscach gdzie mogły one gro- madzi ć i odprowadza ć wody nie tylko z pojedynczego pola górniczego ale i z pól s ąsiednich. W wyniku tego rozpocz ął si ę proces ł ączenia s ąsiadujących na obszarze zło ża pól górniczych lub uzyskiwania tzw. „nada ń” na wi ększe obszary co prowadziło do powstawania znacznie wi ększych ni ż dotychczas kopal ń, gwarantuj ących lepsze warunki eksploatacji, doskonalsz ą organiza- cj ę robót i co za tym idzie lepsze wyniki ekonomiczne wydobycia. Zwi ązana z tym była budowa długich, lokalizowanych w mo żliwie najgł ębszych miej- scach terenu, gł ębokich sztolni odwadniaj ących. W pierwotnym, cz ęsto chaotycznym układzie pól górniczych na zło żu wprowadzony został ład. W tym pó źniejszym okresie rozwoju techniki górniczej, który okre śli ć mo żna jako „sztolniowy” szyby zacz ęły przejmowa ć przede wszystkim wła ściw ą funkcj ę transportowych i wentylacyjnych poł ącze ń wyrobisk podziemnych z powierzchni ą, rozpocz ęto systematyczne zagospodarowywanie złó ż zwi ą- zane z tworzeniem regularnych układów wyrobisk, zakładaniu chodników głównych i doj ściowych, z których rozwijano sie ć wyrobisk wybierkowych. Sztolnie nie tylko zapewniały skuteczne i proste odwadnianie złó ż, ale i umo żliwiały jego rozpoznanie na znacznym obszarze, przez który przebiega- ły. Np. w okolicach Tarnowskich Gór, Olkusza, pó źniej Krzeszowic i Bytomia, czyli w tzw. „Polskim Zagł ębiu Kruszcowym” pola „gór sztolnych” bez wzgl ę- du na kształt (prostok ątny lub kwadratowy) przylegały odt ąd do siebie, za ś całe pole sztolni zajmowało powierzchni ę wielohektarow ą. Miało to istotne znaczenie dla doskonalenia organizacji robót pod ziemi ą, gdzie musiano koordynowa ć wiele działa ń i prowadzi ć systematyczn ą eksploatacj ę odwad- nianego sztolniami zło ża. Budowa sztolni odwadniaj ących wymagała wyso- kich umiej ętno ści, trwała za ś kilka do kilkudziesi ęciu lat – w zale żno ści od długości i warunków geologicznych. Wyrobiska takie dla uzyskania płynnego odpływu wody musiały mie ć przepisowy spadek: od 1:100 do 1:400 – w za- le żno ści od ukształtowania terenu oraz prawidłow ą gł ęboko ść przy wej ściu w obszar złó ż które miały odwadnia ć. Wła ściwa lokalizacja wlotów sztolni i korzystne zaprojektowanie ich przebiegu wymagało doskonałej znajomo ści terenu i podstawowej wiedzy o budowie geologicznej górotworu w którym wyrobisko miało by ć gł ębione, jak równie ż opartej na do świadczeniu wiedzy praktycznej i teoretycznej – tej ostatniej szczególnie w odniesieniu do tech- niki mierniczej. Projektuj ąc budow ę sztolni przeprowadzano najpierw wielo- krotne pomiary, zwane „szynowaniem sztoły”, dla