Experimentální štola Josef
13. 6. 2009
U obce Mokrsko poblíž Slapské přehrady se nachází unikátní výzkumné a experimentální pracoviště Stavební fakulty ČVUT – štola Josef. Téměř osm kilometrů dlouhá soustava chodeb byla vyražena na počátku 80. let s původně úplně jiným záměrem. Šlo o geologický průzkum ke zjištění koncentrace zlata v oblasti. Ty se ukázaly jako velmi vysoké a po nějakou dobu se dokonce uvažovalo o těžbě. Ta však nakonec z ekologických důvodů nebyla povolena. K těžbě by se totiž muselo použít riskantní metody kyanidového loužení. Od poloviny 90. let štola postupně chátrala. Až na začátku nového tisíciletí se v hlavách profesorů stavební fakulty ČVUT zrodil nápad využít ji pro výuku a experimenty. Ve velmi komplikovaném horninovém prostředí, které tvoří hlavně vulkanické a subvulkanické materiály, mají studenti možnost vyzkoušet si měření a experimenty, které souvisí s chováním hornin při budování podzemních staveb. Poznatky získané experimentálně v tomto prostředí jsou pak cennou pomůckou při budování skutečných tunelů, které obzvlášť v podmínkách České republiky, musí často vést skrz horniny naprosto nevhodné. Asi není nutno zdůrazňovat, že špatný odhad chování hornin při budování podzemních chodeb může mít následky téměř katastrofické. Nedávné propady v pražské Stromovce budiž uvedeny jako jeden z milosrdnějších případů.
V kopcích, které lemují vltavské břehy několik kilometrů nad Slapskou přehradou, se nachází zvláštní podzemní výzkumné centrum Stavební fakulty ČVUT. Přijíždíme k němu od obce Čelina. Je to místo, které vstoupilo do pozornosti médií už v 90. letech 20. století kvůli ložiskům zlata, která se tu nacházejí.
Dnes ale štola Josef slouží úplně jinému účelu. V červnu 2007 tu byl zahájen provoz unikátní podzemní laboratoře, která slouží jednak pro výuku studentů, ale i pro nejrůznější vědecké pokusy a experimenty. Ty samozřejmě souvisí s budováním podzemních staveb, například tunelů nebo úložišť jaderného odpadu.
prof. Ing. Jaroslav Pacovský, CSc., Stavební fakulta ČVUT: Dostali jsme nápad během návštěvy podobného pracoviště v Colorado School of Mines, kde univerzita místní provozuje studentský důl, kde právě připravují studenty prakticky v oblasti mechaniky hornin, podzemních staveb, větrání, trhací práce a podobně.
Podobné pracoviště zaměřené na přípravu studentů totiž v Evropě vůbec neexistuje, což škola pociťovala jako značný nedostatek. Téměř osm kilometrů chodeb bylo vybudováno v 80. letech 20. století. Tento geologický průzkumu měl odhadnout množství zlata, které se ve zdejší hornině nachází. Jen samotná páteřní štola měří skoro dva kilometry. Navazuje na ní množství bočních chodeb a chodbiček, které se proplétají skalním masivem.
Průzkum potvrdil vysoký obsah zlata v hornině – celkem asi 130 tun. Zlato je ale rozptýlené v obrovském objemu horniny, takže z jedné tuny se ho dají získat jen asi dva gramy. Celý kopec by se tedy musel odtěžit, rozemlít a zlato z něj extrahovat riskantní metodou kyanidového loužení. Proti těžbě se proto postavily obce i města z okolí slapské přehrady. Možný únik nebezpečného kyanidu by byl příliš velkým ohrožením pro zdejší přírodu, ale i pro turistický ruch jedné z nejoblíbenějších rekreačních oblastí u nás. Těžbě byla zakázána, a to i přesto, že o ni projevilo zájem několik zahraničních společností.
RNDr. Jan Schröfel, geolog, Stavební fakulta ČVUT: Tady vidíte situaci právě takovou, kde asi by se takovéto zlatonosné zrudnění mohlo objevovat. Jsou to většinou takové vertikální zóny, silně porušené, tektonizované, rozpraskané.
V devadesátých letech byly veškeré průzkumné práce zastaveny a štola začala chátrat. Až na začátku druhého tisíciletí se o ni začali zajímat odborníci ze Stavební fakulty ČVUT. Zaujala je nejen pro svoji krátkou vzdálenost od Prahy a malebnou přírodu, ale hlavně pro velmi zajímavé geologické podmínky, ve kterých je soustava chodeb vybudovaná.
prof. Ing. Jaroslav Pacovský, CSc., Stavební fakulta ČVUT: Většinou podzemní díla se nacházejí v monotónní geologii, to znamená buď třeba jenom v žule, nebo v rule, ale tohle dílo má proměnnou geologii a setkáme se tady s takovým rozptylem té geologie od tufitů až po žuly, po granity.
A tato skutečnost je právě důležitá i pro výzkumné projekty, které tu fakulta plánuje. Umožňuje vybrat potřebnou geologii pro různé experimenty. V současné době je pro výuku a výzkum zprovozněno šest set metrů chodeb a plánuje se jejich další rozšíření. Od roku 2007 sem dvakrát v týdnu přijíždějí skupinky studentů na celodenní praktické semináře. Při nich si mohou vyzkoušet nejrůznější měření i pracovní postupy.
prof. Ing. Jiří Barták, DrSc., Stavební fakulta ČVUT: Došli jsme sem doopravdy štolami, které jsou vyraženy opravdu takovým tím hornickým způsobem, kdy se příliš nedbá na čistotu výrubu, ale ze stavebního pohledu musí být tunely raženy mnohem pečlivěji – a k tomu slouží vrtné schéma. Tady je připravené další ražení štoly pomocí vrtného schématu. Ve vrtném schématu je celá řada vrtů, ale úplně nejdůležitější jsou tady ty zálomové vrty, ale to vy dobře víte už z teorie.
Studenti mohou štolu využívat i pro řešení svých bakalářských a diplomových prací. Jedna z nich nyní zkoumá, jaký je vliv změn teplot na napjatost horninového masivu. Inspirací k tomu byla měření z plzeňského tunelu Valík, která ukázala překvapivou skutečnost, že změna teploty o pouhé dva stupně výrazně ovlivní síly, které působí na stěny tunelu.
Nejvýznamnějším projektem je v současné době evropský projekt Timodaz, který má ověřit bezpečnost úložišť jaderného odpadu. Ve stěně jedné z chodeb byl proto vybudován experimentální úložný tunel. Žádné vyhořelé palivo v něm samozřejmě není. Vědci pouze zjišťují, jak teplo, které by toto palivo uvolňovalo, zatěžuje okolní horninu. Plášť tunelu se proto postupně zahřívá pomocí cirkulující vody na teplotu devadesát stupňů Celsia.
prof. Ing. Jaroslav Pacovský, CSc., Stavební fakulta ČVUT: Teplota kolem devadesáti stupňů způsobí změnu napjatosti v tom betonu, a přestože beton, ze kterého je dělané ostění, je speciální vysokopevnostní beton s pevností 120 megapascalů, což je vysoká pevnost, tak se může stát, že dojde k vyčerpání té pevnosti, to ostění může být porušeno trhlinami a ztratilo by stabilitu. Tím by zavalilo kontejner a nebylo by možné ho bezpečně nebo jednoduše vyjmout.
Zatím totiž neexistuje technologie, která by dokázala přepracovat jaderný odpad tak, aby byl úplně neškodný. Mohla by se ale objevit třeba za sto let. Odborníci si proto chtějí být jistí, že pokud by chtěli po takové době kontejner vyndat a palivo z něj získat, bude to možné udělat bezpečně a bez komplikací. Celý kontejner neustále monitoruje 250 nejrůznějších čidel a webová kamera. Výsledky se přenášejí on-line tak, aby se k nim mohl kdykoliv dostat každý z osmnácti spolupracujících vědeckých týmů po celé Evropě.
prof. Ing. Jaroslav Pacovský, CSc., Stavební fakulta ČVUT: To je podmínka toho evropského projektu, aby všichni zúčastnění na tom projektu měli možnost se okamžitě dostat k těm naměřeným hodnotám a zpracovávat je v matematických modelech. Protože jenom díky matematickým modelům můžete předikovat, co se stane za sto tisíc let.
Zájem pracovat ve Štole Josef mají i soukromé stavební firmy, které si tady mohou otestovat své nejnovější technologie. Vědci chtějí ale štolu otevřít i pro jiné účely. V budoucnu by chtěli v některé z chodeb zřídit speleoterapeutické centrum pro děti s nemocemi dýchacího ústrojí. Stejně jako v krasových jeskyních je zde totiž konstantní teplota, vysoká vlhkost a čistý vzduch. V osmikilometrových chodbách si vědci a děti překážet nebudou.
A ještě jedna zajímavost. Každou druhou sobotu je štola zpřístupněná i veřejnosti.
Autor: Tereza Pultarová