Вплоть до конца XIX в. единственным топливом для обеспечения деятельности заводов и рудников Алтайского (горного) округа являлся древесный уголь. Растущая потребность в данном топливе вынуждала проводить интенсивные рубки бессистемного характера, значительно оголявшие лесное пространство. На местах выжига угольных куч почва надолго оставалась безжизненной. По данным Е.Г. Парамонова, последствия таких «поджогов» диаметром до 15-20 метров, с растущими там 120-140 летними соснами можно было наблюдать в Средне-Обских лесах даже в 90-х гг. XX в.[1].
Если учесть, что из двадцатисаженной кучи дров в среднем получалось выжечь около 74 коробов угля, то не трудно подсчитать, какие значительные объемы древесины ежегодно уходили на угольное жжение. Расходование древесины в больших количествах на производственные цели заставляло искать более эффективные способы углежжения. Технология получения древесного угля была несовершенной. В пропорциональном отношении получаемый уголь составлял пятую часть используемых для этого дров[2]. В целях улучшения сложившейся ситуации периодически предпринимались попытки рационализации процессов углежжения, поскольку от этого во многом зависело количество и качество угля.
Начиная с образования Лесной части на Алтае, в лесах округа проводились опыты по внедрению различных способов углежжения: «традиционного кучного», «тирольского», «нового суксунского» и «лежачего костра».
Для получения угля традиционным способом, широко применявшимся на территории округа и являвшимся базовым для всех последующих, выбирался «ток» (сухое и ровное место под костер) окружностью 25-30 саженей. В центре окружности выкладывали квадрат из дров размером в 1 аршин, который являлся аналогом трубы для тяги воздуха. К нему наклонно приставляли поленья дров, оставляя между ними небольшие зазоры. Этот слой назывался «ставом». На него ставили все последующие ряды поленьев. Промежутки и неровности между дровами «высучивались» (заполнялись мелкими поленьями) и, в конце концов, вся куча принимала вид полушара, состоящего примерно из 20 куб. куренных саженей дров, окружностью до 30 саженей и высотой до 6,5 аршин. Затем, сложенная дровяная куча полностью покрывалась пластами черноземного дерна с проросшей травой и корнями. Для герметизации содержимого сверху на дерн укладывалась глинистая земля, так называемая «осыпка». После всех приготовлений начиналось жжение угля. В квадрат сверху бросали зажженные дрова, сучья и закрывали его дерном. По мере необходимости через «фентели» (отверстия в боках кучи), расположенные на расстоянии двух саженей друг от друга, регулировали приток воздуха и выпускали дым. По цвету и запаху дыма угольщики судили о степени обугливания древесины. Густой дым темно-серого цвета свидетельствовал о необуглившихся дровах, голубой означал, что процесс углежжения завершен удачно. В случае, когда куча давала усадку, ее «кормили», заполняя образовавшиеся внутри пустоты, и снова покрывали сверху дерном. После того как дрова сгорали, дерн и осыпку снимали, а кучу для охлаждения забрасывали мокрым песком. Через сутки начиналась «разломка кучи», если попадались полуобуглившиеся поленья, то из них складывали «кученок» и снова подвергали процессу углежжения[3]. Таким образом, технология выжига угля включала в себя обязательные стадии: заготовку и просушку дров, кладку кучи, непосредственно переугливание с «кормлением» и разломку кучи. Соблюдение последовательности указанных стадий сохранялось во всех последующих опытах по выжигу угля.
Схема «Традиционный костер»
Рисунок 1
Источник: URL:http://www.uzt.ru/history.html (дата обращения 03.12.2018)
1 – ток, 2 − зажигательный канал, 3 – «став» (нижний ярус), 4 – верхний ярус, 5 – «чепец» (мелкие сучья, щепа, ветки, корни), 6 – настил, 7 – «осыпка» (дерн, набойка, земля)
С целью выяснения более рационального способа жжения угля в стоячих кучах летом и осенью 1848 г. первый управляющий Лесной частью Д.А. Машуков по разработанным им правилам углежжения, произвел опыты в лесах Барнаульского завода (Бобровском курене). Для проведения опытов были выбраны два способа, которые, по мнению Д.А. Машукова, больше всего подходили к использованию в Алтайском горном округе. Они различались между собой устройством зажигательного канала. Зажигание кучи сверху – вертикальный канал – обычный «традиционный способ». Для зажигания снизу с подветренной стороны оставлялся особый горизонтальный (зажигательный) канал.
Изображение «стоячего костра» в разрезе
Рисунок 2
Источник: Энциклопедия Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. Вклейка.
Как признавался сам Д.А. Машуков, по ряду причин опыты оказались неудачными. Тока для костров были сделаны на новых местах, где невозможно было выкорчевать все пни. В результате нарушалось условие равномерного поступления воздуха в костер. Отсутствие опыта у угольщиков в управлении огнем с помощью фентелей (отдушин) послужило причиной быстрого сгорания мелких и сухих дров. Осыпка куч, состоявшая не из угольной набойки (смеси мелкого угля и мусора с землей), а из чистого песка в условиях осенней непогоды также негативно сказалась на процессе углежжения. Поэтому Горный совет в 1851 г. не дал разрешение на внедрение этого способа углежжения[4].
Летом 1850 г. на Барнаульском заводе под руководством Д.А. Машукова был произведен опыт углежжения по тирольскому способу. В ходе его проведения выяснилось, что рабочие не были знакомы с новый технологией, а спектр необходимых работ значительно увеличился. К положительным результатам применения тирольского способа следует отнести более значительный объем выхода угля. Вместо 74 коробов из 20 саженной кучи было получено 85 коробов. По подсчетам Д.А. Машукова, при использовании этого способа экономия по округу в целом должна была составить 10835 саженей дров. «И если бы было возможно производить переугливание на одних и тех же местах, то данный способ оказался бы гораздо выгоднее, чем нынешний (традиционный)»[5].
В 1855 г., основываясь на статье Ф.И. Фелькнера, опубликованной в Горном журнале, на Алтайских заводах стали осваивать «новый суксунский» способ углежжения. Для этого все алтайские леса были разделены на сметничные и сосновые курени. Итоги опытов были подведены в 1857 г. Так, средний выжег из сырых и сухих сметничных дров составил 54,6 короба, а из сырых и сухих сосновых – 82,1 короба. Это соответственно, на 1,5 и на 8,1 короба больше, чем при традиционном способе. Вполне было бы логично предположить, что, если «новым суксунским» способом получалось угля больше (из того же количества дров), то он и будет предпочтителен. Но в расчет приняли важное обстоятельство, что опыты производились при постоянном контроле за лучшими угольщиками. Кроме того, самый большой выход угля достигал 94 коробов, в то время старый способ мог дать до 109 коробов. Следовательно, при массовом производстве угля невозможно было бы соблюсти все опытные условия, и среднее его получение стало бы меньше по сравнению с традиционным. Помимо этого, Алтайское горное правление посчитало этот способ углежжения затруднительным еще и по причине недостатка, а в некоторых сосновых лесах и полного отсутствия, дерна. Поэтому опыты по применению «нового суксунского» способа были прекращены[6].
В процессе совершенствования технологии получения древесного угля кроме стоячих костров на Алтае использовались лежачие. Так, локтевский окружной лесничий поручик Першин 2 июня 1862 г. завершил производство опытов по углежжению в лежачих кострах. В двух кострах из 42 куб. саженей древесной массы было получено 105 коробов угля. В своем отчете Першин очень подробно описал устройство такого костра и составил его чертеж. Способ выжига угля в лежачих кострах уже был известен и применялся в Швеции и Штирии − федеральной провинции на юго-востоке Австрии. Но метод, предложенный Першиным, оказался невыгодным для Алтайских заводов из-за увеличивавшихся материальных затрат, так как вместе с его внедрением необходимо было бы изменить и саму структуру производства работ по выжигу угля. Кроме того, в лежачем костре использовались только прямые бревна, а сучья, вершины и кривые стволы оставались без пользы, за счет чего терялось много лесного материала[7].
Чертеж «Лежачий костер», составленный Першиным
Рисунок 3
Источник: ГААК Ф. 2. Оп. 2. Д. 7197. Л. 19 об.-21 об.
Изображение «лежачего костра» в разрезе
Рисунок 4
Источник: Энциклопедия Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. Вклейка.
Ни один из способов, апробированных в конце 40 − нач. 60-х гг. XIX в. на Алтайских заводах, не получил одобрения местной окружной администрации для широкого применения на практике, хотя каждый из них имел определенные преимущества перед другими.
Схемы костров для выжига древесного угля
Рисунок 5
Источник: Фелькнер Ф.И. Лесная технология или руководство к удобнейшей технической заготовке и выгоднейшему употреблению различных лесных произведений для лесовладельцев, сельских хозяев, архитекторов, технологов и камералистов. СПб. 1843.
На рисунке 5 представлены подробные чертежи всех видов костров для получения древесного угля, опубликованные в 1843 г. Фелькнером. Несомненно, лесные чины Алтайского округа при проведении опытов опирались на эти знания, однако технология получения древесного угля для нужд алтайской промышленности длительное время соответствовала «традиционному кучному способу углежжения»[8] как наименее затратному и широко распространенному. Так, в 1883 г. управляющей Лесной частью А.Т. Фролов весьма нелестно отзывался о технологии углежжения, применяемой в алтайских лесах, называя ее «допотопной». Впечатления квалифицированного специалиста, прибывшего на Алтай из Уральского региона вполне понятны. Привыкший к передовым уральским технологиям, он с негодованием воспринимал окружавшую его реальность. Кучи для выжига укладывали без «выстилки». Из 20 саж. дров получали 1/3 угля и 2/3 обгорелых и запрелых головней, которые повторно складывали и обжигали до 3-4 раз, следовательно, о количественной и качественной составляющей углежжения можно было только сожалеть[9].
Таким образом, по мере значительного сокращения лесных площадей и ухудшения качества древесного угля, администрация Алтайского горного округа искала способы для выхода из сложившейся ситуации. Однако сама технология получения лесного сырья на протяжении рассматриваемого периода оставалась несовершенной и технически отсталой, поскольку предложения о ее модернизации администрация округа считала неоправданно затратными.
В отличие от Алтайских заводов уральская администрация придавала большое значение совершенствованию процесса углежжения, поиску и внедрению новых способов уже в начале XVIII в. Поэтому на Урале наряду с «традиционным способом» широко применялся «германский» (саксонский) и «шведский» (с горизонтальной кладкой прямоствольного леса). Во второй четверти XIX в. в целях экономии древесного сырья, был разработан собственный «гороблагодатский способ». В 40-х гг. XIX в. главный лесничий Уральских заводов И.И. Шульц провел серию опытов по описаниям профессора Магдебургского лесного института Грабнера. В 1848 – 1849 гг. на Горобалагодастких заводах проводились опыты по внедрению «французского способа» братьев Грандмонтань. Одновременно с этим управляющий суксунскими заводами горный инженер М. Фелькнер адаптировал «тирольский способ» углежжения под местные условия, который получил название «суксунского». Однако из-за дешевизны древесины улучшенные способы углежжения так и не смогли вытеснить старых традиционных, применявшихся со дня основания Уральских заводов[10]. Итак, масштабы экспериментов по углежжению, проводившихся в Уральском регионе, не только значительно превосходили алтайские, но и становились объектом подражания, например, «суксунский способ». В то же время, и в том, и в другом регионе, по разным причинам, предпочтение отдавалось наименее затратному «традиционному кучному способу».
Использованные источники и литература:
[1] Парамонов Н.Г., Менжулин И.Д., Ишутин Я.Н. лесное хозяйство Алтая (посвящается лесоводам края). Барнаул, 1997. С. 25.
[2] Лесной словарь. СПб., 1844. Ч. 2. С. 650.
[3] Тыжнов И. Из истории горнозаводского населения на Алтае // Алтайский сборник. 1908. Т. 6. С. 122 – 124.
[4] ГААК. Ф. 2. Оп. 2. Д. 7112. Л. 1 − 9, 12 − 12 об., 15.
[5] ГААК. Ф. 2. Оп. 1. Д. 352. Л. 195 об − 197.
[6] ГААК. Ф. 2. Оп. 1. Д. 1873. Л. 103, 205 − 212.
[7] ГААК. Ф. 2. Оп. 2. Д. 7197. Л. 1 − 2, 8 − 9, 19 − 23.
[8] Горный словарь. Москва, 1843. Ч. 3. С. 31−33; Тыжнов И. Из истории горнозаводского населения на Алтае // Алтайский сборник. 1908. Т. 6. С. 121 − 128.
[9] ГААК. Ф. 77. Оп. 1. Д. 27. Л. 48.
[10] Голикова С.В., Миненко Н.А., Побережников И.В. Горнозаводские центры и аграрная среда в России: взаимодействия и противоречия (XVIII – первая половина XIX века). М., 2000. С. 48 – 52.