Dějiny vědy a techniky II – komentáře (JS 2023)
Pozn.: Soubory obrázkových prezentací (.ppt) jsou označeny v záhlaví jako DVT_II_..., komentáře
a vysvětlující poznámky k jednotlivým snímkům jsou pro lepší orientaci označeny čísly v závorkách
za zvýrazněnými názvy odstavců.
DVT_II_4 – prezentace 4. Hornictví a báňská technika
4.1 – Dolování a zpracování surovin (snímky 2 a 3) zahrnovalo ještě před začátkem průmyslové
revoluce ve světě především černé (kamenné) uhlí a horniny pro železářství či keramický průmysl.
Vedoucí zemí v těchto oborech byla po celou dobu, tj. v 2. polovině 17. a po celé 18. století,
Velká Británie (Anglie). Černé uhlí sloužilo nejen jako vysoce výhřevné palivo, ale také jako bohatý
zdroj různých frakcí a druhotných surovin. Protože vznikalo v průběhu prvohor a druhohor
zuhelnatěním fosilních dřevin bez přístupu vzduchu (kyslíku), obsahuje především velký podíl
uhlíku, který je důležitý pro jeho výhřevnost.
Jak víme, při tzv. suché destilaci kamenného uhlí se uvolňuje řada různých pevných a plynných
prvků či směsí, např. dehet nebo svítiplyn. Černouhelný koks je nezbytným palivem pro moderní
vysoké pece v železářském průmyslu (výroba železa, oceli a litiny). Dalším využitelným druhem
je hnědé uhlí, které se však prakticky nehodí k ničemu jinému, než ke spalování. Oba druhy uhlí se
tak používají především v energetice, černé rovněž v hutnictví, chemickém průmyslu a dalších
oborech. Také v českých zemích se po polovině 18. století pomalu začínalo s těžbou, nejdřív na
Kladensku nebo na Ostravsku (černé uhlí), později také v Podkrušnohoří (hnědé uhlí).
Kromě uhlí se však dolovaly rovněž další suroviny, zejména rudné horniny pro výrobu železa
nebo dalších kovů, jejichž potřeba v souvislosti s rozvojem průmyslu neustále stoupala. Z tzv. nerudných
dolů se získávaly především suroviny pro keramický a sklářský průmysl, nově pak také
pro výrobu porcelánu, na jehož „znovuobjevení“ pro Evropu se usilovně pracovalo v sousedním
Sasku. Díky „alchymistovi“ J. F. Böttgerovi se to podařilo na začátku 18. století, jenže cesta
k uspokojivému výsledku byla nelehká a zdlouhavá. Postupovalo se metodou „pokusu a omylu“,
o čemž výmluvně svědčí první výrobky vystavené ve sbírkách galerie Zwinger v Drážďanech, kde
je porcelánu věnována jedna část expozice.
Na našem území byla první porcelánka otevřena až koncem 18. století, přesto se však jeho domácí
výroba brzy dostala na světovou úroveň, kterou si podržela dodnes. Podobné to bylo se sklářským
průmyslem, tehdy spíš manufakturní výrobou. Sklářské hutě vznikaly už od poloviny 13. století
ponejvíce v podhorských oblastech Krkonoš, Jizerských a Krušných hor nebo Šumavy, kde byl
dostatek křemenného písku, dřeva k vytápění sklářských pecí a vody k pohonu stoup na drcení
surovin. Pro potřeby porcelánek se těžil kaolín, sklárny vyžadovaly speciální sklářský písek nebo
křemen, keramický průmysl především cihlářské hlíny. Vyráběly se hlavně cihly jako „umělý kámen“,
bez něhož se neobešla výstavba veřejných ani soukromých budov nejrůznějšího druhu. Vedle
této „kameniny“ se však rozvíjela také uměleckoprůmyslová výroba jemného keramického zboží,
jako tomu bylo v případě J. Wedgewooda v Anglii. Kvalitní jídelní a nápojové soupravy známé
pod názvem „wedgewood“ jsou ostatně hojně zastoupeny ve sbírkách četných muzeí, příp. v expozicích
na našich zámcích.
4.2 – Báňská pohonná technika (snímky 4 a 5) se přirozeně zdokonalovala v souvislosti s rychlým
rozvojem důlní činnosti. Před zavedením a rozšířením atmosférického parního stroje, k němuž došlo
až v průběhu 18. století, sloužila k pohonu těžních zařízení – kromě lidské nebo zvířecí síly –
především voda. Potřeba dostatečně výkonného a pokud možno nezávislého hnacího stroje (motoru)
se projevila zejména kvůli čerpání tzv. důlních vod, které tehdy představovaly mnohem větší
problém, než samotná doprava vytěženého materiálu. V tomto směru je nutno vyzdvihnout oblast
Slovenského středohoří v dnešním Banskobystrickém kraji.
Už od středověku se tam těžily různé vzácné a barevné kovy (zlato, stříbro, cín, měď). Vzhledem
ke geomorfologickým a přírodním podmínkám, ale také k rozsahu těžby, finančním možnostem ma-
jitelů dolů a technickým schopnostem tamních báňských odborníků patřila tato oblast v 18. století
na přední místo mezi důlními lokalitami v Evropě. Je známo, že v roce 1722 postavili mechanik
Potter s architektem Fischerem z Erlachu v Novej Bani (Štiavnické vrchy) první atmosférický
parní stroj, který byl typicky určen k čerpání vody z dolu. Jedním z nejvýznamnějším báňských
odborníků byl beze sporu J. K. Hell, který kromě stavby parních strojů konstruoval rovněž
vzduchové nebo tzv. vodosloupcové hnací stroje. Jejich podstatnou výhodou byla skutečnost, že
jako hnací médium využívaly tlakové vody, jíž byl v každém báňském díle dostatek, nebo spíš
nadbytek.
Abychom zjistili, proč pokračoval vývoj dalších způsobů pohonu i po vynálezu (atmosférického)
parního stroje, musíme si alespoň stručně vysvětlit, jak se mohla z báňského díla odstranit všudypřítomná,
nežádoucí a nebezpečná podzemní voda. Nejjednodušší cestou, která nevyžadovala žádné
zvláštní stroje, byla tzv. dědičná štola, do níž se voda sváděla soustavou štol odvodňovacích. Tento
způsob ovšem přicházel v úvahu pouze v dostatečně členitém, tj. hornatém terénu, kde převýšení
dovolilo vyústění dědičné štoly na dně údolí, zatímco důl se nacházel ve skalním masivu nad ním.
Podle místní geomorfologické situace mohla délka štoly dosahovat i délky několika kilometrů. Se
souvisejícím systémem přívodních štol tak představovala značný objem práce navíc, což bylo někdy
nad síly havířů, příp. mimo finanční možnosti majitelů dolu.
Pokud konfigurace terénu neumožňovala vybudování účinné dědičné štoly, bylo nutno hledat jiný
způsob odstranění důlních vod. To byl hlavně případ dolů v přirozených uhelných pánvích, kde
uhlí před stovkami milionů let vznikalo. Pak bylo nutno k pohonu čerpadel využít vodní síly za použití
vodních kol, doplněných případně míhadly, jak jsme si už dříve ukázali. Závislost na přítomnosti
vodního toku, na jeho vydatnosti a stálosti, však byla velmi omezující. Problém vyřešil teprve
vynález atmosférického parního stroje na přelomu 17. a 18. století. Jeho nevýhodou byly ovšem
značné rozměry, vysoké pořizovací náklady, nutnost zajištění dostatku paliva (dřeva, později
hlavně uhlí) a samozřejmě opět vody. V neposlední řadě pak nároky na technické schopnosti stavitelů
a obsluhy.
Ze starověku i středověku sice známe čerpací soustavy umístěné do podzemí rudných nebo
solných dolů, které byly tvořeny několika stupni s obrovskými koly (průměr přes 10 m) a lidským
(šlapací kola) nebo vodním pohonem. Malá účinnost a zejména velikost těchto zařízení však silně
limitovaly možnosti jejich využití. Schůdnou cestou bylo zmenšit rozměry čerpacího zařízení,
včetně hnacích strojů, do té míry, aby se daly instalovat přímo v dole. A to bylo právě cílem prakticky
zaměřených báňských odborníků, mezi něž jistě patřil i Hell, když hledali vyhovující konstrukce
hnacích strojů využívajících tlaku vzduchu nebo vody.
Jedním z těchto řešení byl rovněž Hellův vodosloupcový stroj, ačkoli sám nebyl přirozeně jediný,
kdo tohoto principu využil. Šlo o technicky poměrně jednoduché zařízení, které se skládalo ze svislého
pracovního válce, v němž se pohyboval píst na tyči spojené zpravidla přímo s pístem čerpadla
(pumpy). Pokud jde o konstrukční materiál, na výrobu válce a pístu se používala litina, mechanicky
namáhané součásti (tyče) byly vykovány ze železa, drobnější součásti (např. přepouštěcí
kohouty) se vyráběly z barevných kovů (bronz, mosaz) a potrubí bylo buď litinové, nebo měděné
či olověné. Jako hnací médium sloužila tlaková voda přiváděná potrubím ze zvláštních nádrží,
jak je zmíněno na snímku (7). Uspořádání a funkce vodosloupcového stroje je zřejmé ze schématu,
resp. textu na snímku (5).
4.3 – Báňské technologie dolování (snímek 6), které se v jednotlivých dolech používaly, závisely
jednak na technických možnostech horníků a pak samozřejmě na druhu dobývané horniny. Při
tzv. rudném dolování se po celá staletí využívala hlavně lidská práce, příp. v omezené míře zvířecí
pohon (žentoury). Hlavními pracovními nástroji byly kladivo a železo (mlátek), necičky nebo
kožené či plátěné vaky, příp. rumpál. K rozrušování tvrdé horniny (kámen, skála) se běžně používalo
lety prověřené metody „sázení ohně“. Při (hlubinném) dolování uhlí, jehož spotřeba narůstala
v průběhu 18. století nebývalou měrou, se postupně vyvinula řada dobývacích metod, které závisely
hlavně na hloubce uložení, mocnosti a směru uhelných slojí. Umožnila je také menší mechanická
soudržnost (tvrdost) materiálu.
Samozřejmě zaznamenáme i pokusy o usnadnění či úplné odstranění namáhavé a nebezpečné lidské
práce. Kromě hnacích strojů se staly předmětem zájmu báňských odborníků také pracovní stroje.
Příkladem takového zařízení je brázdička M. Menziese, která měla horníkům významně pomoci při
narušování uhelné vrstvy, a tak usnadnit její následné vyrubání. U těžních strojů pro vertikální dopravu
horníků i vytěženého materiálu se parní pohon začal ve větší míře využívat až po roce 1800,
kdy to umožnila jednak četná Wattova zdokonalení parního stroje (včetně vypršení platnosti jeho
patentů), když se zejména díky jeho následovníkům výrazně rozšířila jejich výroba, a tím podpořily
možnosti jejich praktického využití.
4.4 – Báňské vodní stavby (snímek 7) byly nedílnou součástí dolů, jak uvádím výše. Nejčastějším
způsobem zajištění dostatku vody bylo budování rozsáhlé sítě vodních náhonů a přívodních kanálů
(často i ve skalním masivu nebo pod zemí) a umělých nádrží k jejímu zadržování. Protože měli
báňští odborníci i dělníci s těmito pracemi bohaté zkušenosti, uplatnili se často při budování (městských)
vodovodů a podobných podzemních staveb sloužících pro zásobování určitých míst vodou.
Typickým příkladem takového díla je známá Rudolfova štola v Praze, která byla vybudována v letech
1589 až 1593 a sloužila k přivádění vltavské vody do soustavy rybníků v tzv. královské oboře
(dnešní Stromovka). Vrchním dozorem nad tímto smělým záměrem byl pověřen nejvyšší královský
hofmistr Lazar Ercker (1528/30–1594), chemik, mineralog, přední montánní odborník a pražský
mincmistr. Na vypracování projektu se podílel vrchní důlní měřič Jiří Oeder ze Saska. Provádění
vlastních důlních prací bylo svěřeno zkušeným havířům z Kutné Hory. Celé monumentální dílo
dosud existuje a funguje, dokonce bývá pravidelně zpřístupněno veřejnosti.
Při projektování důlních a podobných děl v báňském oboru, ale také v kartografii při vytváření
map se uplatnila zeměměřičská metoda triangulace za využití teodolitu, příp. různých pravítek
a měřítek. Podstatné zpřesnění měření přineslo zdokonalení optických prvků v období renesance
a osvícenství, zejména dalekohledu. Stejně důležitý byl vývoj jemné mechaniky, zvlášť pokud šlo
o výrobu měřicích přístrojů. Triangulační (tj. trojúhelníkovou) soustavu používal při vyměřování
vodních staveb také S. Mikovíny, který působil ve štiavnických dolech v oblasti Slovenského
středohoří.
Poslední zmínka o podzemním čerpacím zařízení K. D. Frolova s vodními koly o průměru 17 m(!)
je připomínkou skutečnosti, že i na konci 18. století, kdy v zemích západní Evropy už probíhala
průmyslová revoluce, vznikaly v některých oblastech poměrně neobvyklé hydraulické konstrukce.
Současně je však třeba dodat, že Rusko patří k průkopníkům využití parního pohonu, a to nejen
v dolech, ale také na železnici. Bohužel, pro značnou zeměpisnou odlehlost ruských území je přesná
dokumentace takových počinů často obtížná kvůli kusým písemným podkladům, příp. chybějícímu
obrazovému materiálu.
T.Kučera/2.3.2023