Початки видобутку та використання каменів і глин
Вступ Гірництво виникло в найдавніші часи життєдіяльності первісного суспільства й започаткувало розвиток технічної діяльності, першоджерелом якої були пошук, обробка та використання каменю. Більш ніж 99 % пройденого людиною шляху пов'язано з кам'яною добою, уявлення про яку склалися на основі археологічних артефактів (здебільшого — кам'яних знарядь праці). Оскільки писемності в первісні часи не існувало, то й суспільна думка більш пізніх історичних періодів майже не залишила уявлень про цю епоху. Тільки в пізньому Середньовіччі почали систематично збирати й аналізувати кам'яні вироби минулого, багато з яких було знайдено гірниками у виявлених стародавніх виробках. Більш глибоке розуміння походження й призначення первісних знарядь припадає на епоху Великих географічних відкриттів (XV–XVII ст.), коли європейці, активно досліджуючи невідомі їм території земної кулі, натрапляли на кам'яні вироби, якими користувалися архаїчні народи.
Слід зазначити, що в І ст. до н. е. античний мислитель, філософ і поет Тіт Лукрецій Кар у трактаті «Про природу речей» висловив припущення про те, що до появи металів зброєю для людини слугували камені. 1734 року французький антиквар Н. Маудель висунув майже сенсаційну для свого часу ідею про існування в далекому минулому такого періоду, коли всі основні знаряддя праці та зброя людини виготовлялися виключно із каменю («кам'яна доба»). Схему знаменитої тріади діб (камінь, мідь, залізо) запропонував і теоретично обґрунтував 1836 року данський археолог, хранитель колекцій Копенгагенського археологічного музею Х. Томсен. Він уперше розташував експонати музею згідно з культурно-хронологічною схемою трьох епох, яка вже через 40 років повністю запанувала в історичній науці. У 60-х роках XIX ст. англійський вчений Дж. Ліббок поділив кам'яну добу на більш дрібні епохи — палеоліт і неоліт, а згодом з палеоліту було виокремлено мезоліт.
Варто уваги те, що періодизація історичних епох базувалася на продуктах давнього гірництва, а це увиразнює його всеохопний вплив на цивілізаційний поступ людства.
Еволюція «справжньої людини» і перші копалини
Згідно з даними сучасних археологічних та імунологічних досліджень перші «справжні люди» з'явилися 2,5–3 млн років тому в центральних і східних районах африканського континенту. Учені дали їм латинську назву Homo habilis, тобто «людина вміла». Ці найдавніші люди вміли дробити й загострювати шматки каменю, щоб використовувати їх як знаряддя праці чи полювання. Розколоте й грубо оброблене каміння (так звані «ударники») було знайдене в тих же місцях, що й рештки Homo habilis. Найдавніші зі знайдених кам'яних знарядь віком 2,5 млн років були виявлені археологами в Гоні (Ефіопія). Близько 1,8 млн років тому з'являється інший вид гомінідів — Homo erectus («людина прямоходяча»). Вважається, що еректуси з'явилися у Східній Африці в епоху середнього плейстоцену і через Близький Схід заселили Євразію аж до Китаю. Поруч з рештками цих людей були виявлені нові типи кам'яних знарядь — двосторонні ручні рубила (плоскі оброблені камені з гострими краями) та відбійники, тобто знаряддя, які використовували для розколювання інших каменів. На думку «батька» кібернетики Н. Вінера, цей факт можна вважати відправною точкою в історії техніки, оскільки «кожне знаряддя має свій родовід і походить від тих знарядь, якими само воно було зроблене». Homo erectus володів методами використання та довгострокового підтримання вогню, що значно розширило кліматичний ареал розселення людини, привело до культурного феномену термічної обробки їжі.
Людина сучасного виду Homo sapiens («людина розумна») з'являється на африканському континенті приблизно 130 тис. років тому (на території Європи — значно пізніше, 40–50 тис. років тому), вже маючи значний набір кам'яних знарядь та певний досвід пошуку, видобування та обробки кам'яної сировини. Домінуючі позиції серед кам'яного матеріалу посів кремінь, завдяки широкій розповсюдженості та можливості утворювати при відколюванні гострий ріжучий край. З нього виготовляли рубила, сокири, скребки, ножі, наконечники. Разом із кременем видобували обсидіан (вулканічне скло), з якого виробляли найбільш якісну зброю і знаряддя полювання; пісковики, вапняки, кварцити (з них виготовляли ударники, молоти, товкачі, ступи тощо), яшми й нефрити (різальне знаряддя, прикраси), пірит (як кресало), гематит (як мінеральна фарба) тощо.
Важливим досягненням Homo sapiens стало розповсюджене вміння видобувати вогонь шляхом кресання кременя об пірит. Найстарші зі знайдених піритових кресал датують 40-м тисячоліттям до н. е. (Драконові печери поблизу Сент-Галена). Цей винахід помітно вможливив протистояння людини стихійним силам природи і сприяв розширенню зон пошуку руд піриту та інших мінералів.
Найдавніші розробки гематиту (червоного залізняку) зафіксовані у Свазіленді (т. зв. «Левова печера») і датовані 41-м тисячоліттям до н. е. Залишки численних ямних розробок гематиту виявлені на території Франції та Угорщини (вік — близько 35 тис. років). Цей «кривавий камінь» видобували в епоху каменю для виготовлення мінеральної фарби, яку широко застосовували для проведення магічних та обрядових дій протягом багатьох тисячоліть. Зокрема, в період неоліту в Південно-Східній Європі практикували обряд поховань з покриттям небіжчиків шаром червоної вохри, що потребувало значних обсягів видобутку гематиту. Можна вважати, що видобуток перших руд (пірит, гематит) розпочався 40–45 тис. років тому, і хоча їх використання не було пов'язане з отриманням металів, пошук матеріалів відмінних від традиційного каменю, відкривав нові можливості використання земних багатств.
Суттєві зміни способу життя давньої людини фіксуються в мезоліті (IX–VII тис. до н. е.), початок якого збігається з відступом з території Європи останнього материкового обмерзання (закінчення льодовикового періоду) та суттєвим пом'якшенням клімату. Свідченням цих змін є помітне покращення обробки каменю, виникнення нових кам'яних знарядь, зокрема мотики, кирки, кайла, пилки, клинів, а також інструменту з використанням мікролітів (вставних загострених пластинок кременю, обсидіану чи халцедону як елементів ножів, серпів, наконечників). Виготовлення знарядь стає ремеслом. У місцевостях, де кремінь видобували великими кількостями виникали майстерні з його обробки (за термінологією археологів — «кам'яні кузні»). Вироби із кременю шляхом торговельного обміну розповсюджувались на великі відстані. Концентрація населення в місцях видобутку кам'яної сировини потребувала такої кількості продуктів харчування, яка не могла бути забезпечена мисливством та збиранням диких плодів, що підсилювало мотивацію культивування корисних рослин та утримання свійських тварин і було одним із додаткових чинників становлення землеробських і скотарських цивілізацій. Цікавим прикладом значного й найбільш давнього поселення, пов'язаного з гірничим промислом, є археологічна пам'ятка Чатал-Гююк (Південна Туреччина). Це протомісто виникло в середині VIII тис. до н. е. поблизу двох згаслих вулканів Караджидаг та Гасандаг. Одним із основних занять населення був видобуток на схилах вулканів обсидіану (найкращої «збройної сировини» неоліту). Археологічні розкопки виявили запаси обсидіану в багатьох помешканнях, а також значну кількість якісних виробів з нього (у тому числі обсидіанових дзеркал). Варто уваги те, що в Чатал-Гююці були виявлені одні з найдавніших знахідок мідних виробів, а також мідеплавильні шлаки й свинець, що може свідчити про спадкоємність гірничого досвіду в процесі освоєння нових корисних копалин у межах єдиної спільноти гірників. Підкреслюючи перетворювальну роль гірничої діяльності, археолог Дж. Мелларт писав: «Неолітична цивілізація, відкрита в Чатал-Гююці, сяє як шедевр, серед доволі невиразної групи тогочасних землеробських культур».
Нарівні з Малою Азією відомим центром розробки обсидіану у Прадавньому світі був Південний Кавказ, зокрема територія Вірменії, яка протягом кількох тисячоліть була основним постачальником цього матеріалу на великі терени Середнього Сходу. Для позначення маршрутів, якими обсидіан доставляли споживачам, в історичній науці був прийнятий спеціальний термін «обсидіанові шляхи», що вказує на первісний зв'язок давнього гірництва з розвитком комунікацій і культурних контактів по всьому заселеному світу.
Перші гірничі виробки й копальні для видобування кременю
У VIII—VI тис. до н. е., коли поклади кременю на поверхні помітно вичерпались, а потреба в знаряддях праці суттєво збільшилась, почалася розробка кременю з невеликої глибини. Етапи видобутку кременю включали: збирання та викопування з поверхні, відкриту (ямну й кар'єрну) та підземну розробку. Кожний етап змінювався іншим тільки тоді, коли якісний кремінь було вибрано попереднім способом повсюди (тобто після вичерпання багатих покладів шукачі каменю йшли не в глибину, а на нові території). У часи між викопуванням з поверхні, відкритим та шахтним видобутком змінилося багато поколінь, які передавали гірничий досвід своїм нащадкам, утворюючи стійкі спеціалізовані групи «мисливців за каменем».
Різноманітне застосування схем і методів підземної розробки кам'яних матеріалів спостерігається вже в неоліті. Спочатку для добування кременевих конкрецій у байраках і крутих берегах річок робили ніші, які поглиблювали у штольні. Цей досвід поширювали на гірські масиви, у яких, завдяки стійкості навколишніх порід, протяжність штолень сягала кількох десятків метрів.
Крім штолень, значне поширення дістають виробки шахтного (стовбурового) типу, походження яких пов'язано з первісним ямним способом розробки. Поступово запанувало розуміння того, що для умов поглибленого залягання покладів суцільне виймання порід на певній площі (кар'єр, котлован) стає більш працемістким, аніж спорудження стовбурів з віялом горизонтальних добувних виробок.
Стовбури неолітичних копалень сягали зазвичай глибини 8–10 м (зрідка — до 15–17 м), їх діаметр становив від 1 до 4–6 м. Вони споруджувались на невеликій відстані один від одного та поєднувались під землею горизонтальними виробками, що сприяло вентиляції копальні. У донній частині стовбура часто утворювали експлуатаційне розширення, з якого в різних напрямках по покладу кременевих конкрецій проводили горизонтальні виробки довжиною до 20 м (так звана «пелюсткова схема»). З основних виробок могли додатково проходити добувні ніші й ходки, що формувало достатньо складні лабіринти, які поєднували декілька стовбурів. Висота горизонтальних виробок неолітичних копалень була повсюдно малою: від 0,6 до 1,1 м. Конструкціями для підтримання покрівлі виробок правили опорні цілики з гірських порід.
Відпрацьовані горизонтальні виробки ретельно закладали пустою породою, яку добували, споруджуючи сусідні виробки. Пізніше породою заповнювали і стовбур. Слід зауважити, що мотивація закладення порожнин виробленого простору була пов'язана не тільки з підвищенням стійкості виробок, але й з особливими сакральними уявленнями архаїчних гірників. «Екологічна культура» видобутку корисних копалин табуювала «заподіяння ран» земній поверхні, потребуючи їхнього «заліковування» шляхом заповнення створених порожнин. Вважали, що взяті таким чином скарби надр «відновляться», а гірники натраплять на нові багаті поклади. Цей принцип (культ матері-землі) було в подальшому розповсюджено й на видобуток руд металів. Варто уваги, що ця традиція проіснувала кілька тисячоліть і дотримувалась гірниками на величезній території Євразії в багатьох видобувних осередках.