Техническое оснащение горных заводов Урала до Екатерины II
Содержание статьи
Местоположение рудников и заводов
Горный завод всегда строили рядом с залежами руды и рекой, приводившей в движение механизмы и служащей транспортной артерией. Что касается леса, то его запасы на Урале были практически неисчерпаемы, за исключением юга, лесостепи и бассейна Сакмары и Яика. Железная руда имелась везде, а на востоке Урала ее можно было добывать даже открытым способом. Для добычи меди требовались шахты.
Петропавловский (1758 г.) и Преображенский (1750 г.) заводы, которые являлись северной и южной границами промышленной зоны, разделяли 850 км — это расстояние от Парижа до Марселя. Но между этими предприятиями промышленность размещалась неравномерно. Она концентрировалась в центре и редела на юге. Связь с внешним миром, близость дорог, связывавших Тагил, Нейву и Исеть с сибирскими реками и Чусовую — с Камой и Волгой, а также доступность руды способствовали ускоренной индустриализации Среднего Урала.
Связь востока Урала с Прикамьем через Ирень и Сылву вызвала строительство горных заводов в районе Кунгура. На Южном Урале малочисленность рудников и ограниченные запасы леса определили слабую концентрацию промышленности, которая располагалась по притокам Белой, входящей в Волго-Камский бассейн. Уральские горные заводы отправляли свою продукцию в основном за пределы края, в Подмосковье, и поэтому остро нуждались в речной сети.
Насколько далек был Урал от Европейской России, говорит тот факт, что Геннин добирался из Москвы до Кунгура 4 месяца (22 июня — 2 октября 1722 г.); олонецкие мастера выехали туда же в начале лета, а прибыли на место только осенью.
Итак, горные заводы располагались вблизи рек и рудных месторождений. Иногда предприятия строились на берегах озер — как, например, Черноисточинский (1729 г.), Каслинский (1752 г.), Кыштымский (1755 г.), Бисертский (1761 г.) заводы, но чаще всего они имели искусственную запруду, иногда весьма значительных размеров: например, ее площадь в Верхне-Исетском заводе составляла 15×30 верст. Запруда позволяла получать энергию падающей воды, а в засуху каскад заводских плотин обеспечивал проход судов-коломенок. Кроме того, запруда частично служила прикрытием от вылазок туземцев. Большинство таких крупных горных заводов, как, например, Катав-Ивановский (1757 г.), были защищены «прудом…, деревянным оплотом, изрядными на-угольными раскатами и рогатками…».
Размеры плотин крупнейших казенных заводов Урала во времена В. Геннина, в метрах
Заводы подчиняли себе не только реки. Тесно связанные с рудником, чуть меньше — с каменными и известковыми карьерами и лесами, предприятия вовлекали в производственный процесс всю округу. Каменоломни располагались далеко от завода, а вот известняк всегда добывали рядом. Лес на Среднем Урале имелся примерно в 10 верстах от завода, а на западе и юге региона, где его было меньше — чуть дальше. Каменский завод вынужден был прекратить в 1725 г. производство чугуна, а в 1730 г. железа по причине истощения близлежащих лесов. Когда в 1732 г. он вновь начал работать, в дело пошла береза, росшая в 16 верстах от него. Геннин, однако, полагал, что это расстояние слишком велико и увеличивает транспортные расходы Каменского завода. На севере Урала таких проблем не было.
Что касается рудников, то они обычно располагались в 3-40 верстах от предприятия. В первой половине XVIII в. на Урале обнаружили крупные залежи магнитного железа — горы Благодать (открыта в 1735 г.) и Высокая (1702 г.) к востоку от Тагила. На Южном Урале Бакальское и Магнитная разрабатывались с 1757-1760 гг., но Магнитная, расположенная далеко на востоке, обеспечивала рудой только Белорецкий завод. Вблизи магнитных гор заводов было больше, однако изобилие месторождений привело к разбросу, а не концентрации заводов.
Если на Среднем Урале медь обычно добывалась вблизи горных заводов, то на юге края дело обстояло иначе: около Каргалинских рудников, поставлявших сырье для предприятий бассейна Белой, не было леса, что не позволяло построить здесь завод. Горные заводы бассейна Белой располагались в 100-300 верстах от месторождений. Преображенский завод Твердышева и Мясникова ярко демонстрирует взаимосвязь различных факторов, определявших месторасположение предприятия. Он использовал энергию Зилаира (приток Сакмары), лес и огнеупорная глина располагались в 15-20, песок — в 20, камень — в 7, а известняк — в 45 верстах от него. Это сполна компенсировало значительную удаленность завода от Каргалов (200 верст) и несудоходностъ Зилаира, вынуждавшую везти готовую медь на 100 верст по суше до Белой.
Промышленный Урал в 1762 году
Рудники
Вероятно, добыча руды мало интересовала современников. Геннин, подробно описавший горнозаводское дело, о рудниках сообщал крайне мало: до середины XIX в. руду добывали на Урале без особых проблем.
Когда местные рудознатцы и русские разведчики начали в XVI в. свои изыскания на Урале, они обнаружили там остатки «чудских» рудников.
«Все работы велись здесь в породах рыхлых, глинистых; в дело шли только окисленные руды, как то: малахит, куприт и др., сернистые же руды, как, например, медный колчедан, не обрабатывались вследствие, вероятно, трудности извлечения из них меди. Для добывания руды делали узкие шахты, или дудки, в тех местах, где руда выходила на дневную поверхность; глубина шахт доходила до 14-15 сажен (30-32 м); затем на различной глубине делали горизонтальные ходы по направлению рудной жилы и устраивали в них крепи…; для выламывания руды употребляли медные инструменты, как то: кайлы, ломки и молотки… Находимая в древних рудниках крепь состояла обыкновенно из тонких жердей или расколотых надвое толстых полей; крепление производилось только в горизонтальных выработках, в шахтах же крепей ни разу не найдено… Непрочность крепления выработок нередко имела печальные последствия для рудокопов: выработки обваливались».
В XVII в. стольник Фонвизин дает нам описание добычи руды в Дедиловских рудниках Тульской губернии, причем картина работы очень близка к вышеприведенной и отличается лишь отсутствием креплений, то есть технически даже отстает. XVII век на Урале использует те же «чудские копи», поскольку время сохранило их; но обладая более твердым железным инструментом, добывали металл там, где первые рудокопы еще не могли его добыть.
После приезда Геннина на Урал рудное дело принимает иной характер. То, что не могли, а, может быть, и не стремились сделать русские мелкие рудопромышленники и даже Демидовы, еще не побуждаемые конкуренцией, для Геннина с его саксонскими «рудознатцами» оказалось возможным». Что это значит — «рудное дело принимает иной характер»? Оказывается, прибывшие с Генниным саксонские мастера ввели здесь некоторые технические новшества, построив, например, первые водяные насосы.
До Геннина на Урале добывали лишь легкоплавкую руду; внедрение импортной техники позволило расширить номенклатуру добываемых пород, возобновить эксплуатацию старых шахт и открыть новые. Геннин приступил к тщательному изучению здешних месторождений, предварительно попытавшись увеличить производительность путем улучшения организации работ, в частности, установкой водяных насосов и подъемников для руды. Ни Геннин, ни позднейшие авторы ничего не сообщают об искусственной вентиляции рудников: небольшая глубина прокладки шурфов этого не требовала.
Водяные механизмы (рудоподъемники и насосы), внедренные Генниным, использовались редко, так как руда обычно залегала выше уровня воды. Об устройстве водяных насосов ничего неизвестно, но вероятно, они походили на те, что использовались в Европе и были описаны Агриколой. В глубоких шахтах применялось множество промежуточных ручных помп; последняя помпа приводилась в действие либо человеком, либо лошадьми. Геннин приводит рисунок одной из таких машин («вассер- куншт»), применявшейся на меднорудных шахтах Полевского завода. У нее имелись колесо с лопастями, передаточные механизмы и сток для отвода воды, но данный механизм нельзя назвать насосом. Заводов с такими машинами было мало. Главным итогом деятельности Геннина на Урале стала, таким образом, не техническая модернизация предприятий, а усовершенствование системы организации труда. Геннин привез в Россию мастеров-саксонцев и немецкую техническую терминологию.
Добычей руды руководили обербергмейстер (старший горный чиновник, руководивший рудничным делом) или бергмейстер (горный чиновник). Последний выполнял обязанности инженера и директора рудника — осуществлял контроль и наблюдал за тем, чтобы «иноземцы штейгеры» «российской нации в горной работе, как надлежит к лутчему, где шахты опушать и штольнами и ортами итти и крепить, и в каких местах ширфовать, и где есть вода в шахтах, дабы чрез машины выливать, и протчей всякой вред исправлять обучали… Такожде дабы при рудниках шихтмейстеры, штейгеры и берггауры и другие горные люди в сяк свою должность исполнял радетельно, а которые исполнять не будут пьянством или леностию, тех штрафовать и содержать их под доброю командою». Ему подчинялся берггешворен (присяжный надзиратель за рудником), который регулярно отчитывался о ходе работ. Берггешворен «прямо…, а не по чюжим речам» следил за работой и начислением зарплаты (в случае ее неверных подсчетов он сообщал бергмейстеру, «чтоб таких плутов штрафовать и излишно выданные деньги возвратить»).
Шихтмейстер (низший горный чин) отвечал за шахту. Он должен был проверять ее не менее одного раза в неделю, а желательно ежедневно, иначе его наказывали штрафом. За этим присматривал берггешворен, и если шихтмейстер халатно относился к своим обязанностям, берггешворена также штрафовали. Шихтмейстер отвечал за материалы, присматривал за работниками, подсчитывал количество добытой руды для начисления рабочим зарплаты и отправлял в Сибирский обербергамт ежеквартальный отчет. Для отлучки даже на один день он должен был спрашивать разрешение у бергмейстера. Впрочем, то же касалось штейгера и берггауров (горнорабочих), которые являлись единой командой. Наконец «механикус» следил за рудоподъемными машинами и водоотливными насосами, а землемер (маркшейдер) составлял план шахт, штолен и штреков и обмерял заводские земли и леса.
Бурштейгер делал пробное бурение пластов. Берггауры, возглавлявшиеся унтерштейгером (помощник горного мастера), штейгером (горный мастер) и оберштейгером (главный горный мастер), добывали руду кайлом и кирками, а иногда с помощью пороховых мин. Везде использовалась немецкая терминология. Руда доставлялась на штирцплац (шахтный двор) катальщиками и берггаурами, которым помогали ученики, дети и женщины.
Увеличили ли эти геннинские нововведения, дополнившие крестьянские традиции, производительность труда? К сожалению, не могу сравнить хорошо известные производственные показатели казенных заводов в 1735 г., и первых предприятий начала столетия (о горных заводах XVII в. почти нет никаких сведений), данные по которым отсутствуют. Контроль за производством, использование постоянной рабочей силы, знание минералов предполагали наличие опытного персонала, которого у Геннина не было. Он беспокоился за судьбу своего детища и в инструкции шихтмейстерам писал:
«Понеже российской нации горному делу искусных еще мало, и когда иноземцы, данных учеников выуча, отъедут во отечество, и с тех выученных кто умрет или куда послан будет и искусных горному делу не останетца, то дабы затем горная работа не остановилась, должен шихтмейстер с великим радением и охотою обучатца горному делу, дабы он горное дело мог править и руской нации людем показывать так, как и иноземцы, и за то имел получить повышение чина».
Саксонским мастерам, которых Геннин привез с собой, работы хватало. Они, несомненно, приохотили крестьян к промышленности, и в середине XVIII в. на Урале уже существовало горнозаводское население (впрочем, остававшееся наполовину крестьянским), но старые привычки работать кое-как, воровство и лень еще сохранялись. Угрозы, которыми Геннин осыпал рабочих и подчиненных, свидетельствуют о наличии серьезных проблем.
Технология разработки уральских месторождений практически не менялась до конца XIX в., в частности, на открытых карьерах. Руду на «магнитных горах» (Высокая, Благодать) начинали добывать с подошвы (основания), постепенно срезая склон горы, либо проникая в ее толщу; гора, таким образом, превращалась в широкие уступы, связанные между собой лестницами, по которым руду доставляли на шахтный двор, где ее просеивали. Шурфы были неглубокими, и все путешественники отмечали легкость, с которой можно было спуститься в шахту. Гмелин, посетив медный рудник Полевского завода в 1733 г., использовал, правда, специальную лестницу, однако тоже заметил, что спускаться туда было гораздо легче, чем в шахты в Германии.