Gruvornas väg – från spett till robotarmar

2021-11-06 08:00  

TEKNIKHISTORIA. Från spett, spadar och skottkärror, till fjärrstyrda lastmaskiner och robotarmar som själva räknar ut var spränghålen ska borras. Gruvdriften har varit en hörnsten i svenskt näringsliv sedan medeltiden, men är stadd i ständig förändring.

”Den som icke sett Stora Kopparberget, har icke sett Sverige.” Så lyder ett talesätt som ibland brukar tillskrivas Carl von Linné, men som sannolikt var gammalt redan på hans tid. Oavsett vem som myntade uttrycket, säger det något om gruvnäringens historiska betydelse för vårt land.

Sedan urminnes tider hade nordborna framställt järn ur myrmalm och rödjord: avlagringar i järnhaltigt vatten, som helt enkelt fiskades upp med håvar ur kärren eller grävdes fram som rostrött slam vid vattendragen. Men senast på 1000-talet inleddes brytning av underjordiska malmtillgångar i Falun och på Utö i Stockholms skärgård. 

Under medeltiden startades allt fler gruvor i Dalarna med omnejd, som i Garpenberg och Norberg. Det tidiga bergsbruket bedrevs inom bergslag, det vill säga grupper av bönder som vid sidan av jordbruket sysslade med gruvdrift.

Konstgången, eller ”vattenkonsten”, introducerades på 1500-talet och användes på vissa håll ända in på 1900-talet. Här en konstgång vid Källfallsgruvan i Bergslagen 1899. Foto: TEKNISKA MUSEET

Härifrån kommer den geografiska termen Bergslagen, det område i Mellansverige som utgör den historiska gruvdriftens svenska kärnområde. Fram till i dag har närmare 3 000 större och mindre gruvor uppstått och försvunnit i landet, de allra flesta inom Bergslagen.

Läs mer: Västerbron – klenoden som länkade samman Stockholm

Brytningen bedrevs enligt två metoder. Där berget var ovanligt lättbrutet kunde man helt enkelt slå in järnkilar i sprickor och skrevor, så kallad kallkilning, men den dominerande tekniken kallades eldsättning eller tillmakning. Detta innebar att man hettade upp berget med eld så att det utvidgades och sprack av de spänningar som uppstod, varefter det kunde brytas med hackor och spett. 

Och eldsättning var en konst som krävde skickliga yrkesmän. Veden staplades i så kallade lavar, arrangerade så att lågorna strök över det bergsparti man ville bryta, och på ett sådant sätt att man fick ett starkt drag genom veden.

Gick åt enorma mängder trä

För att bryta horisontalt byggdes laven ofta tre meter hög vid gruvgångens vägg. När man ville bryta uppåt sattes laven ovanpå en stenhög eller annan upphöjning för att lågorna skulle stryka taket så effektivt som möjligt, men besvärligast av allt var att sänka schaktet nedåt.

Då anlades en ligglave, där veden staplades korsvis i en låg pyramid. Denna måste täckas med stenar så att värmen pressades nedåt, samtidigt som draget inte fick hindras.

Eldsättning, även kallat tillmakning, var i hundratals år den dominerande brytningsmetoden i Sveriges underjordsgruvor. Rekonstruktion av Tekniska museet. Foto: TRULS NORD

Eldsättningsbrytningen var extremt långsam jämfört med dagens metoder. Nutida rekonstruktioner har visat att laven måste brinna i minst sex timmar för att ge god effekt, och att man som bäst kan bryta sig någon decimeter framåt efter varje eldning. 

Dessutom gick det åt enorma mängder trä, då man knappt kunde utvinna en halv kubikmeter utbrutet berg per kubikmeter ved. Trakterna runt gruvorna var periodvis helt kalhuggna, och där rådde ofta brist på trä till byggnadsvirke. Men eldsättning och kallkilning var de förhärskande metoderna ända till krutet började bli vanligt under 1700-talet.

De första tekniska förändringarna kom inte i själva brytningen, utan inom länspumpningen. Under sent 1500-tal introducerades ”vattenkonsten” eller ”konstgången” från Tyskland, med ett skovelförsett vattenhjul på marknivå. Detta drev fram- och tillbakagående horisontella stänger, som i sin tur drev var sin vertikal stång via en axel placerad vid gruvans mynning. Därigenom rörde sig de vertikala stängerna upp och ner i gruvschaktet, i en pistongrörelse som kunde användas till att driva upp vatten.

Överföringsförlusterna i systemet var mycket stora, så vattenhjulet måste placeras så nära gruvan som möjligt. Detta innebar att man ofta behövde leda drivvatten till hjulet genom rännor och diken, och därtill hände det ofta att friktionen fick stänger och axlar att börja brinna.

”Den svenska mekanikens fader”, Christopher Polhem, utvecklade flera förbättringar av gruvdriften. Porträtt från 1703. Foto: GEORG ÅKERLÖF/TEKNISKA MUSEET

Under 1600-talet lyckades dock Christopher Polhem, kallad ”den svenska mekanikens fader”, förbättra konstruktionen betydligt. En av hans konstgångar, vid Humbergs gruva i södra Dalarna, kunde effektivt överföra vattenkraften flera kilometer genom oländig terräng.

Läs mer: Fartyget S/S Mariefred har ångat på i över 100 år

Men Christopher Polhem hade fler idéer om hur bergsbruket kunde förbättras. Som konstmästare – en titel som ungefär motsvarar dagens teknikchef – vid Falu koppargruva, konstruerade han ett uppfordringsverk för malm, baserat på konstgångens princip.

Malmlastade tunnor hängdes med hakar vid de vertikala stänger som rörde sig upp och ner i gruvschaktet, och ”klättrade” uppåt genom att växelvis flyttas från den ena stången till den andra. På marknivå lossades de automatiskt genom att tunnans botten fälldes ut.

Oftast var dock utlastningen manuell långt in på 1800-talet. I vissa gruvor bar man malmen på handlastade bårar, men där underlaget medgav användes skottkärror eller i somliga fall hästdragna vagnar.

Och bergbrytningen bedrevs fortfarande med eldsättningsmetoden, trots att Sala silvergruva började experimentera med krutsprängning redan under 1630-talet. Men krut var besvärligt att hantera i den fuktiga underjordsmiljön, och gav en svårkontrollerad detonation. Dessutom tillkom ett nytt mödosamt arbetsmoment: krutet måste placeras i hål för att få sprängkraft. Hålen borrades för hand med slägga och så kallad navare, en grov åttakantig borr med mejselskär.

I Falu gruva bröts koppar i minst tusen år, från vikingatiden fram till 1992. Bilden från 1920. Foto: TEKNISKA MUSEET

Därför användes krutet under lång tid främst vid specialuppdrag som schaktsänkning eller för att öppna passager mellan befintliga bergrum, och blev inte allmänt förrän under 1700-talet.

I enstaka gruvor fortsatte man använda eldsättningsmetoden ända fram till andra halvan av 1800-talet, då effektivare sprängämnen som nitroglycerin och dynamit ersatte krutet. Och även då måste man döpa om nitroglycerinet till ”sprängolja” för att det skulle accepteras av gruvarbetarna, som tyckte att den kemiska beteckningen lät alltför abstrakt.

Ny metod på plats

Nu introducerades en ny metod kallad takbrytning med igensättning, som används än i dag. Det innebär att man arbetar sig nedifrån och upp, medan man fyller på med gråberg (sten utan utvinningsvärd malmhalt) undertill för att få lämplig arbetshöjd i brytrummet. Snart kom också den så kallade magasinsbrytningen, där man låter själva malmen ligga kvar som ”golv” i brytrummet och lastar ut i samma takt som man arbetar sig uppåt.

Vid denna tid kom även järnvägens genombrott, vilket gav möjlighet att utnyttja de väldiga fyndigheterna i Norrland. Malmbanan nådde Gällivare 1888 och Kiruna 1899, och dagens svenska gruvbransch började ta form. Under det nybildade Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) inleddes malmbrytning i en skala som forna tiders bergsmän aldrig kunnat drömma om. Exempelvis levererade gruvan i Malmberget 20 000 ton malm första året i drift – redan fem år senare bröts över en halv miljon ton.

Spårbunden utlastning i Kirunagruvan, Sveriges största underjordsgruva. Foto: TEKNISKA MUSEET

Orsaken stavas förstås mekanisering, med den pneumatiska bergborren som ett av de främsta genombrotten under tidigt 1900-tal. Den krävde två man för att flyttas, en hel vagn full med borrstänger behövde släpas med, och den måste monteras upp på stativ för att användas, men den var betydligt effektivare än slägga och handborr.

Införandet av tryckluft innebar dessutom att man fick en ny kraftkälla även för lastningen, och snart började AB Atlas – nuvarande Atlas Copco – utveckla den rälsburna kastlastmaskinen. Den liknade ett litet lok med skopa, som trycktes in i malmen och fylldes upp. Med tryckluftsdrift lyftes sedan skopan uppåt och bakåt och tömdes i en malmvagn. När vagnen var fylld sköts den för hand fram till övriga vagnar, som sedan drogs ut av ett litet lågbyggt gruvlok.

Även loken drevs i många fall med tryckluft, för att slippa avgaser i gruvgångarna, men det förekom också diesellok och elektriska lok som gick på ackumulatorbatteri eller matades via kontaktledning. Det tillverkades också gummihjulsburna kastlastare med egen lastkorg, som själva kunde transportera berg kortare sträckor.

Läs mer: Stad i ljus – den långa vägen till ett elektriskt land

Svenska verkstadsföretag blev stora leverantörer till gruvindustrin, både inom Sverige och globalt. Den pneumatiska borren vidareutvecklades till en lättare maskin som kunde hanteras av en enda man, som med hjälp av ett ”knä” på borren kunde mata den framåt. Nu kunde en ensam gruvarbetare borra för en hel sprängsalva med bara tre borrstänger.

I kombination med borrskär i hårdmetall från Sandvik spreds Atlas Copcos ”knämatade” enmansborr till gruvor i andra länder under namnet ”Den svenska modellen”.

Mekaniseringen förbättrade både arbetsmiljö och lönsamhet, men konkurrerade ut många mindre gruvor som inte hade råd med investeringarna. Vid slutet av 1910-talet hade Sverige nästan 500 gruvor, som sammanlagt producerade knappt åtta miljoner ton malm. Ett halvsekel senare fanns bara omkring 100 kvar, men effektiviseringarna hade gjort att den sammanlagda produktionen var ungefär 20 miljoner ton.

Slägga och navare ersattes av pneumatiska bergborrar som ersattes av maskinella borriggar, och svenska verkstadsföretag levererade utrustningen. Här en Atlas Copco-rigg i arbete 1962. Foto: KW GULLERS

Men utvecklingen stannar inte. De tryckluftsdrivna kastlastarna började på 60-talet ersättas av gummihjulsburna, dieseldrivna lastmaskiner med allt större kapacitet. Dynamiten är sedan länge ersatt av emulsionssprängämne, och de handhållna tryckluftsborrarna av borriggar med flera ”armar”, som kan borra upp till fyra spränghål samtidigt.

Dieselmotorerna börjar nu konkurreras ut av eldrift, och allt fler gruvmaskiner fjärrstyrs från kontrollrum på säkert avstånd från spränggaser och gruvras. I skrivande stund experimenterar Epiroc, en avknoppning från Atlas Copco, med artificiell intelligens i en borrigg som ska låta borrarmarna själva bedöma var spränghålen ska placeras.

Lastmaskin utan förare i Kirunagruvan. Foto: FREDRIK PERSSON/TT

Och de svenska gruvorna har fortsatt bli färre och större. Inräknat öppna dagbrottsgruvor finns i dag tolv i drift, och sammanlagt bryter de nästan 90 miljoner ton metallmalmer per år.

Falu koppargruva – tusen år under jord

I Falu koppargruva började brytningen på vikingatiden. Den var i drift fram till 1990-talet. 

Det sägs att kopparmalmen hittades av en vikingatida bonde, som lade märke till att hans get fick rödaktiga horn när den skrubbade sig mot stenar i utkanten av betesmarkerna. Men ingen vet säkert. 

Arkeologiska undersökningar visar att Falu koppargruva började brytas senast på 1000-talet, sannolikt flera hundra år tidigare. De äldsta kända dokument som berör gruvan är från 1288, och redan då omnämns den som mycket gammal. 

Gruvdriften bedrevs ursprungligen i bolagsform, där andelar i gruvan kunde köpas och säljas. Men under 1300-talet infördes det så kallade bergsregalet, som innebar att malmen ägdes av kungen och att bergsmännen betalade avgift för brytningsrätten. Detta var en god inkomstkälla för kungahuset, då Falu gruva under medeltiden stod för två tredjedelar av hela Europas kopparproduktion. 

Den verkliga blomstringstiden kom dock under 1600-talet, då man under ledning av tyska experter infört nymodigheter som hästvindor, tramphjul och konstgångar för malmuppfordring och länspumpning. Gruvan var den tekniskt mest avancerade i Europa vid denna tid, och även Sveriges största arbetsplats med över 1 000 gruvarbetare. 

Men sedan kom raset, i bokstavlig bemärkelse. På midsommarafton 1687 började det mullra olycksbådande i berget, och på kvällen störtade tre stora dagbrott samman till ett. Dånet hördes miltals omkring, och när dammet lagt sig syntes en 100 meter djup grop, 300 till 400 meter i diameter. Det väldiga hålet ligger där än i dag och har fått namnet Stora Stöten. 

Kopparbrytningen återhämtade sig aldrig fullt ut, men skulle fortsätta i 345 år till. Den sista salvan sköts 8 december 1992, och en (minst) tusenårig epok gick i graven. 

Din bonus som Ny Teknik-läsare: En del av svensk teknikhistoria

Du som är prenumerant på Ny Teknik digitalt får som bonus ett urval av artiklarna från Teknikhistoria, ett magasin om den tekniska och industriella utvecklingen som lett fram till samhället som det ser ut i dag – med fokus på den svenska utvecklingen.

Vill du få en bit av historien direkt hem i brevlådan? Teckna din prenumeration redan i dag på: teknikhistoria.prenservice.se

Gilla Teknikhistoria på Facebook för att få senaste nytt ur historien!

Gilla Teknikhistoria på Instagram!

Tommy Harnesk

Mer om: Gruvor Gruvdrift

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt