日立鉱山の大煙突
久原がなぜ高い煙突の建設を主張するようになったのかというと、彼はかつて経営していた小坂鉱山での経験を理由として挙げた。小坂鉱山での経験では煙はまっすぐ上昇するので、煙突を高くすれば上昇した煙は高層気流に乗ることによって拡散し、間違いなく煙害は減らせると主張したのである。また硫黄を噴出する富士山のような火山もまた、高所から噴出するがゆえに人家に影響を与えることが無いとも考えた。従って当時の製錬法では大量の亜硫酸ガスを出さざるを得ない以上、出来うる限り高い煙突を建設し、亜硫酸ガスを上層気流に放出して飛散させるしか方法は無いと、大煙突建設の正当性を主張した。
久原が提唱した大煙突案は、当時の常識に反したものであったためさっそく反対論が噴出した。当時考えられていた最も有効的な煙害対策というものは、まず硫黄分を低下させた鉱石を製錬に用い、製錬によって出される亜硫酸ガスを含む排煙は、空気と混合させて排煙する仕組みを持つ低い煙突を用いて排出することによって被害地域の局限化を図り、排出後は速やかに空気中に拡散させて亜硫酸ガス濃度を十分低下させることを狙うといったものであった。久原の構想は有効と信じられていた煙害対策とは大きく異なるため、多くの反対論が唱えられることになったのである。
反対論の中でも最も強く唱えられたのが、煙突を高くすれば高くするほど排煙の拡散範囲が広くなり、結果として煙害の被害地域が拡大するという意見であった。また、そもそも煙害が発生するのは雨天や霧や靄が出るような悪天候の時であり、そのような天候時には排煙は上昇せずに地表低く流れてしまうため、少しくらい高い煙突を建てても無意味であるとの意見、更には高いところから排煙を排出すると気温が低いため、水蒸気が凝縮して排煙の容積も減少するため、速やかに地上に降下するのではという意見や、高所では気圧が低下するため排煙の浮揚を妨げるのではとの説を唱える者もいた。そして莫大な費用を費やして高い煙突を建てるくらいならば、化学的に亜硫酸ガスを除去する装置の開発に投資して欲しいとの意見も出た。
久原が唱えた大煙突建設に対して多くの反論が唱えられる中、日立鉱山の技術陣は実際に各種のデータを集める中で大煙突の有効性を検証していった。この検証は大煙突方式の有効性の実証のみならず、実際に建設された大煙突の設計に生かされていくことになる。
日立鉱山の技術陣は既存の八角煙突と第3煙突で排煙の拡散状況について調査を行った。まず排煙を希釈させてから排出する方式の第3煙突における排煙の拡散状況についての観察から、希釈された排煙は第3煙突から排出されても思うように拡散しないばかりか、空中に拡散するよりも、むしろほぼ排出されたままの濃度で地上まで降りて来る傾向があり、地上に降りてしまった排煙が風によって各地に運ばれ、煙害を引き起こすとした。
一方、排煙を薄めて排出する機能が無い八角煙突では、煙突から排出された濃度の濃いままの排煙がどのように拡散するのかを実測した。すると第3煙突の薄められた排煙よりも希釈の効率が良いことが判明した。これらの結果から、人為的にある程度排煙を薄めた上で排出するよりも、自然に排煙が希釈されていくことを利用した方が効率的であると判断した。そこで煙突から排出された後の排煙の希釈率と地上で煙害が発生する場合とを勘案して、拡散がよりスムーズに進む状態で排煙させることが煙害軽減の鍵となるとした。
具体的には製錬所裏山の高所に高い煙突を建設すれば、排煙が地上に達するまでの間に広い空間が確保できるため、人為的に排煙を薄めた上で排出するよりもより薄められた状態で地上に達すると考えられ、また排煙が地上にまで降下する確率も低くなると判断した。つまり高い場所から排煙を出した方がより排煙の濃度が低下し、また再び地上に降下する確率も下がると主張したのである。
久原が主張する高い煙突が煙害対策に役立ちそうだとの感触を得るようになった日立鉱山の技術陣であったが、高い煙突を建てるといっても、はっきりした根拠も無いままに建設に踏み切るのは問題であるとの声が挙がった。またいったいどのくらいの高さの煙突が良いのか、そもそも技術的にどのくらいの高さの煙突まで建設が可能なのかについても検討されるようになった。そこで神峰山の頂上に観測所を設けることになり、神戸海洋気象台に勤めていた藤原咲平の指導を受け、高層気流の観測を開始した。続いて高層気流観測のために気球を揚げることになった。そこで当時気球の研究を進めていた陸軍の臨時軍用気球研究会に職員を派遣し、委員を務めていた田中舘愛橘らから気球の製作、係留方法、そして揚げ方の指導を受けた。
臨時軍用気球研究会で気球について学んだ後、気球製作所から30m³と50m³の係留気球を購入した。購入した気球は鉄くずに希硫酸をかけて発生させた水素を詰め、風力、風速、気圧などを測定する機器を搭載して、神峰山頂上から揚げて高層気象観測を行った。また臨時軍用気球研究会から気球製作所を紹介され、気球製作所の社長が日立鉱山をしばしば訪れるなどして指導を行い、その指導のもとで日立鉱山側は気球を製作し、高層気象観測を進めたとも伝えられている。
この大煙突建設のための気球による高層気象観測は約1年間行われたと伝えられていて、当初、神峰山山頂で行われていた観測は、まもなく宮田小学校がある付近にあった福内農場に移転したと考えられている。この福内農場で気球を用いた高層気象観測時に、上空で気球が強風に煽られて支え綱をつけたまま飛ばされてしまったため、係員が必死になって追いかけたことがあったとの話も伝えられている。
高層気象観測の他にも大煙突の有用性を検証する試みがなされた。まず風洞による実験が行われた。続いて煙突の高さと煙害について考察するために久慈川で実験が行われた。久慈川での実験はまず川底にヘチマを並べて貼りつけ、その中心にゴム管を繋げたガラス管を立てた。その上でゴム管に赤インクを注入し、赤インクの広がり具合を観察した。底にゴム管を繋げたガラス管は煙突、川の流れは気流、赤インクは排煙、そしてヘチマは農地や山林に見立てたのである。もちろん煙突に相当するガラス管の長さは長短さまざまな場合で実験を重ね、排煙に当たるインクの流量も変えながらデータを集めた。実験結果から煙害を防ぐためには煙突は高い方が良いことが示されたが、煙突を高くするだけでは煙害を無くすことは不可能であるとの結論が導き出された。
このように大煙突の有用性を示すデータは積み重ねられてきたというものの、未だその有用性に確証を持てる段階には至らなかった。建設反対派はあくまで煙突の高さは高ければ高いほど被害地域が拡大するとして、巨額の費用を投じて大煙突を建設した挙句、煙害の被害地域を広げてしまい今まで以上の賠償金を支払わねばならない羽目に陥ったらどうするのかと主張し続けた。
と、大煙突建設の断を下した。久原の決断には、当時の景気動向は堅調で、日立鉱山を始めとする久原の事業は急速に発展している最中であり、煙害対策のための大煙突建設という生産に直接プラスとならない大規模投資が可能であったという背景があったことも見逃せない。
紆余曲折の末、大煙突の建設が決定されたが、高い煙突から排煙を行うことによって煙害を起こす有害物質を拡散させるという建設の狙いから考えると、煙突の高さは高ければ高いほど目的を達成できる可能性が高まることになる。しかし技術的問題や建設コストを考えると、当然建設可能な煙突の高さには限界がある。大煙突の建設決定に当たり、まず建設する煙突の高さが問題となった。久原房之助は当初、350尺(約106.06メートル)のものを考えていたというが、久原の右腕であった竹内維彦は500尺(約151.52メートル)の鉄筋コンクリート製の煙突を丘の上に建設する案を提示した。技術者上がりであった竹内は、これまで行われてきた高層気象の観測データ、風洞や久慈川で行われた模擬煙突の拡散実験データを踏まえ、500尺案を提案していったものと推測されている。大煙突の下書き設計書は、大煙突建設反対派が主張した100尺、そして300尺、500尺のものがあるが、結局竹内が主張する500尺案をベースに計画が進められることになった。
実際に建設された大煙突は500尺よりも少し高いものとなった。現在残っている記録によれば、大煙突の設計図上では510フィート(約155.45メートル)であり、また1917年(大正6年)の土木学会誌の「日立鉱山の現況」では511尺(約154.85メートル)と紹介されている。一方、大煙突設計の総責任者宮長平作は511フィート(約155.75メートル)であるとしており、日本鉱業の社史でもやはり511フィートであるとしている。また日立鉱山史の本文においても511フィートのメートル換算である155.7メートルとなっており、一般的には設計の総責任者の宮長が言う511フィートであるとされている。
なぜ竹内が提唱した500尺の煙突が最終的に511フィートとなったのかというと、当時世界最高のアメリカグレートフォールズの508フィート大煙突を越える高さの煙突に設計変更されたためであった。当初の設計よりも少し高くしさえすれば世界一の高さの煙突となるわけであるから、せっかくならば世界一のものを造ろうということになったのである。しかも1908年に建設されたグレートフォールズの大煙突はレンガ造りであったが、日立鉱山の大煙突は鉄筋コンクリート造の計画である。当時の日本はコンクリート技術の黎明期であり、鉄筋コンクリート建築も広まっていなかった。このような状況で、世界で最も高い煙突を鉄筋コンクリートで造ろうという野心的な大工事が始められることになった。
1914年(大正3年)4月8日、日立鉱山所長の斉藤浩介は、農商務大臣山本達雄に対して大煙突の建設申請を提出した。申請の中で斉藤は、政府の命令に基づき排煙を希釈して排出する第3煙突を建設したが、その稼働状況から判断すると、日立鉱山の場合は地形的に出来うる限り高所から排煙を放出して自然希釈させる方が煙害防止に役立つと判断したと大煙突建設の根拠を説明した。その上で、製錬所裏山の高地に500尺(約151.5メートル)の大煙突を建設したいと考えているので、特別の計らいをもって認可をお願いしたいとしている。
また、もし大煙突を使用した結果、煙害防止状況が不良に終わった場合でも、既存の八角煙突、神峰煙道、第3煙突そして大煙突の計4本の煙突を使用して排煙を行えば、政府の亜硫酸ガス濃度規制値を十分クリアできるとした。そして大煙突の工事竣工期限は1914年(大正3年)12月31日としていた。
当時の主流学説に反する大煙突の建設申請については、あらかじめ久原房之助から農商務省に対して根回しが行われていたと考えられている。認可に当たっては農商務大臣の山本達雄と次官の橋本圭三郎の理解を得て、大臣と次官の配慮もあって日立鉱山に例外として試験的に大煙突建設が認められたとされている。実際の大煙突の建設認可は4月14日に下りた。
大煙突設計の総責任者は当時30歳の宮長平作であった。宮長は大煙突の建設に先立って石岡第一発電所の建設工事を指導していた。石岡第一発電所は施設全般に渡って鉄筋コンクリートが用いられた日本初の発電所建設であり、中でも困難な水路工事、そして世界初の試みとなった鉄筋コンクリート製のサイフォンを建設するといった活躍を見せていた。宮長は石岡第一発電所に続いて、世界一の高さの鉄筋コンクリート煙突の設計という重責を担うことになった。また大煙突の設計図には設計者として宮長のほかに尾崎武洋の名がある。設計の総責任者の宮長は大煙突建設時大阪の久原本部勤務であり、他の業務も担当していたために大煙突建設に専心することが出来ず、尾崎が大煙突建設の現場で常時指揮を執ることになる。
大煙突の設計関係資料としては、設計図と監督官庁である農商務省に建設許可申請時に提出した設計計画書が残っており、構造計算書は見つかっていない。設計計画書では煙突本体と基礎部分、そして煙道について記述されている。煙突本体については煙突の高さや太さ、煙突の壁厚といった煙突の形状の他、鉄筋の種類、配筋の状態、コンクリートの調合などが記載され、基礎部分についても基礎の形状、鉄筋の種類、配筋状態、コンクリートの調合について記載されている。また煙道についてもその形状、鉄筋の種類、配筋状態について記載している。
大煙突の構造計算書は残っていないが、耐震設計は当時地震学の権威として知られた大森房吉の助言があったものと考えられている。日立鉱山の大煙突は欧米諸国の設計、技術援助に頼ることなく、宮長平作に率いられた日立鉱山工作課によって設計、建設が進められた。
煙突の建設場所は製錬所から標高でいうと約200メートル高い場所にある標高328メートル地点に建設された。農商務省に提出した申請書や設計図では500フィート(約152.40メートル)の高さとなっているが、実際に建設された大煙突は上記の経過により511フィート(約155.75メートル)である。大煙突は150フィート(約45.72メートル)までは内筒と外筒の二重構造となっている。大煙突の下部を二重構造とした理由は、製錬所の排煙という高温の排出物から煙突壁面を守るためであった。
大煙突外筒の接地部分の内径は35フィート6インチ(約10.82メートル)、鉄筋コンクリート製の壁面の厚さは2フィート(約0.61メートル)、接地部分の外径は39フィート6インチ(約12.04メートル)である。煙突の内径は250フィート(約76.20メートル)の高さまでは高くなるにつれて減少し、250フィートでは25フィート6インチ(約7.77メートル)となり、それ以上の高さは25フィート6インチで均一とした。壁面の厚さは300フィート(約91.44メートル)までは内径と同じく高くなるにつれて減少し、300フィートで8インチ(約0.20メートル)となり、それ以上の高さは8インチで均一とした。従って煙突の頂上部は内径25フィート6インチ(約7.77メートル)、壁面の厚さ8インチ(約0.20メートル)、外径26フィート10インチ(約8.18メートル)となる。なお、大煙突には避雷針が無かったのではと言われることがあるが、実際には建設時に避雷針が設けられていることが確認できる。
内筒は高さ150フィート(約45.72メートル)であり、接地部分の内径は29フィート2インチ(約8.89メートル)、壁面の厚さは内筒は上下とも変わらず6インチ(約0.15メートル)、接地部分の外径は30フィート2インチ(9.19メートル)である。内筒の頂上部では内径26フィート4インチ(約8.02メートル)、外径は27フィート4インチ(約8.33メートル)となる。内筒と外筒とのすき間は、接地部分で2フィート8インチ(約0.81メートル)、内筒の最上部で8インチ(約0.20メートル)としていた。
煙突本体の鉄筋はアメリカ製のジョンソンバー(異形鉄筋)を用いた。外形的には鉄筋コンクリート工事の現場で通常用いられている異形鉄筋とほぼ同一のもので、丸鋼に細い針金を巻きつけたような形状の凸部と縦に筋状の凸部があって、コンクリートとの接着力を高める工夫がなされている。鉄筋の成分的には炭素が少なくリンやイオウが多く含まれた軟鋼であった。この異形鉄筋を大煙突外筒では二重に金網を張るように組み込み、内筒は一重にやはり金網を張るよう組み込んだ。組み込んだ鉄筋同士のつなぎ目(継手)は、重ね継手と呼ばれる鉄筋同士を重ね合わせる方式であり、重なり合った部分を亜鉛メッキされたと考えられる針金で幾重にも巻いて結束するというやり方で処理されている。鉄筋同士の重なり部分(定着長)の長さは鉄筋の太さの40倍となっており、これは2017年現在の基準と全く同一である。大正時代の鉄筋コンクリート建築における継手は、ガスパイプを用いて繋いでいたものが主流であるとされ、それ以前は主にブリキ板を丸めたもので繋いでいたと言われており、大正初期に鉄筋コンクリート建築に重ね継手を採用し、しかも継手の長さ基準も現在と同様なものを採用している例は他に見られない。
コンクリートはセメント、砂、砂利などの骨材を、1:1.5:3の割合で混合したものを用いた。なお、当時はまだコンクリートの調合に水量の規定は設けられていなかった。大煙突は後に1993年(平成5年)に大煙突が上部3分の2が倒壊した後に改修がなされており、改修時に倒壊した煙突のコンクリートを検査した結果、セメントの混合比が高い富調合のコンクリートが用いられていることが明らかとなった。大煙突の建設当時セメントは高価な建材であり、このことからも日立鉱山が大煙突建設に思い切った設備投資を行ったことが見えてくる。またコンクリートの圧縮強度の試験を行った結果、建設後約80年を経過した後の調査であるのにも関わらず極めて好成績を示しており、日本建築学会が定めるコンクリート強度の指標(JASS 5)に基づく高強度コンクリートの値を越える圧縮強度を出したサンプルもあった。コンクリートの中性化についても、長い期間製錬所の排煙を排出し続け、約80年間風雨に晒され続けた悪条件にも関わらず、中性化の進行も少なかった。
コンクリートに使用した砂、砂利などについては、砂は当時の新聞によれば磯原海岸から調達したと報道されているが、大煙突崩壊後に行われたコンクリートの検査結果によれば石英、長石、輝石などからなる川砂であると判断された。また砂利は全て砕石であり、閃緑岩や砂岩などが確認された。日立鉱山周辺の地質から、大煙突本体で用いられた砂利は鉱山から掘り出された砕石が活用されたと考えられる。
大煙突本体は監督官庁である農商務省に建設許可申請時に提出した設計計画書において、材料は特に精選したものを用いる計画としており、アメリカから輸入したジョンソンバーの使用、当時高価であったセメントの混合比が高い富混合のコンクリートの使用、そして現在の基準も満足する鉄筋の重ね継手の定着長、やはり基準を凌駕するコンクリート強度などに、大煙突の施工の優秀さが現れている。しかし大煙突建設当時はまだ鉄筋コンクリート建設の黎明期であったため、やはり研究不足であった点も指摘できる。大煙突のコンクリート建築で問題があったのは打ち継目の処理であった。コンクリートを打ち継ぐ場合、コンクリート表面に形成されたレイタンスを除去した上で更にコンクリートを5センチメートル程度はつり取る必要があるとされる。しかし当時、コンクリートの打ち継目処理についての必要性がまだ十分に認識されておらず、処理が全くなされないままでコンクリート打ちがなされたと考えられている。この打ち継目部分の欠陥が、後の1993年(平成5年)に大煙突が上部3分の2が倒壊した原因であると推定されている。
大煙突の基礎部分は、直径85フィート(約25.91メートル)の円形であり、大煙突本体直下は13フィート(約3.96メートル)の深さである。基礎の深さは大煙突本体直下から内側、外側とも徐々に薄くなり、内側、外側とも最も薄い部分で4フィート(約1.22メートル)となる。基礎部分も鉄筋を組んだ上でコンクリートを打ち込む鉄筋コンクリート造であり、大煙突本体ではアメリカ製の異形鉄筋を用いたが、基礎部分については丸鋼が用いられている。また基礎部分のコンクリートは、セメント、砂、砂利などの骨材の混合比が1:3:5のものが用いられた。
なお、1974年4月に名古屋大学工学部土木工学科によって行われた大煙突の振動測定結果から、大煙突の基礎部分は極めて良好な状態にあると診断されている。
大煙突の煙道は、これまでに建設され、稼働中であった八角煙突、第3煙突から煙道を延長する形で建設された。煙道は煙突本体と同じく鉄筋コンクリート製で総延長は約413メートル。断面の上部は放物線、下部は楕円形をした形状で造られた。鉄筋は大煙突の基礎部分と同じく丸鋼を使用した。
大煙突の建設が農商務省から認可されると、さっそく建設工事が始まった。工事は基礎部分の建設から始められた。建設予定地点の岩盤まで直径約25.9メートル、深さは約4メートル地面を掘り下げ、鉄筋を組んだ上でコンクリートを打ち込んだ。基礎部分の鉄筋に使用した丸鋼は145トン、使用したコンクリートは約3,500トンであった。当時まだ大規模な鉄筋コンクリート建築が行われていない時代であったため、基礎工事からしてその規模の大きさは工事従事者たちを驚かせた。
基礎が完成した後、いよいよ煙突本体の工事が始まった。まずは高い建造物を建設するために必要な足場を組むことから始まった。足場に使用した丸太は平均長4間(約7.27メートル)のものが約30,000本、丸太を組むのに当初は縄や針金を使用したが、強度不足のためシュロ縄に変えられたという。シュロ縄は全部で54,000把使用され、本体工事終了後に足場が解体されて運び出されたシュロ縄屑は合計60トンに達したという。当時の足場は鉄骨ではなく丸太で作られたこともあって大煙突の足場は巨大なものとなった。
足場は全体として八角形に組まれ、足場内部には幅約60センチの螺旋階段が設けられ、作業員がすれ違うことができるように1坪程度の避難所が数カ所設けられた。なにせ150メートルを越える大煙突の建設であり、このような高所まで足場を組む技術を備えた鳶職は日立には居なかった。大煙突の足場を組んだ鳶職は一部は東京あたりからやってきたとも伝えられているが、主に九州からやってきたと言われている。20名近くの鳶職は高い技術で大煙突の足場を作っていったが、足場建設もさることながら工事完成後の足場解体が難しかったとのエピソードが残っている。
足場の中ではまず約10名の鉄筋工がアメリカから輸入されたジョンソンバーを針金で結束していき、続いてコンクリートが打ち込まれていった。国道6号線の宮田川にかかる日立橋周辺に当時あった広い川原に、コンクリート材料を練る作業場が設けられ、そこでセメント、砂、骨材である砂利が混ぜられた上で人力で大煙突の作業現場まで運ばれた。運搬作業員たちは材料が混合されたコンクリートが約2貫(約7.5キログラム)入った背負い箱を背負い、大煙突の建設現場まで運んだのである。大煙突のコンクリート打ちの工事現場には水が上げられるようになっていたと考えられ、運搬作業員たちが運んだコンクリート材料を水で練った上でコンクリート打ちの作業が行われていった。宮田川の川原に設けられた作業所から人力でコンクリート材料を、標高328メートルに建設する150メートルを越える高さとなる大煙突の工事現場まで人力で運ぶため、運搬作業は午前7時には開始され、約300名の運搬作業員が1日2回、運んだと伝えられており、文字通り人海戦術であった。大煙突の工事が始まった頃はまだしも、工事が進むにつれて煙突はどんどんと高くなっていく。足場内部に設けられた幅約60センチの階段は簡単なつくりのものであり、足場が高くなっていくと大きな幕を張って高さを感じさせないよう工夫がなされたものの、ぐらぐらと揺れ、風が吹くともう恐怖であったという。何とか現場まで到着してコンクリート材料を運び終えた後が、荷が軽くなって一番危険であると作業員同士お互い励まし合い、日立鉱山の監督者などからも危険を避けるためかよく怒鳴られていたという。
前述のように大煙突の設計、施工の最高責任者は宮長平作であったが、事実上の現場の最高責任者は尾崎武洋であった。尾崎は現場監督として日夜建設労働者たちと文字通り寝食をともにし、また高所での工事も現場で監督し、完成した155.75メートルの大煙突頂上の作業場で昼寝をしたとも伝えられている。そして尾崎の他に岸本啓三が現場で指揮、監督を行ったとされている。
大煙突建設に従事した労働者数は、日立鉱山史によれば男性32,389名、女性4,451名の計36,840人に及んだ。多くの労働者は東北地方から募集に応じて日立までやってきた。工事現場の日当が当時は通常18銭から20銭であったというが、大煙突建設工事の場合、倍以上の45銭であり、日当の良さのため労働者はすぐに集まり、現場での生活環境も東北などより好条件であったこともあって、勤務状況も良好であったという。また高所で足場を組む鳶職には驚くほどの高賃金を支払ったと言われている。
また大煙突建設に必要な物資の輸送については、前述のようにコンクリートは文字通り人海戦術で運搬したとされているが、重量がある鉄筋や足場用の丸太などの物資の輸送についてどのようにして行ったのかがはっきりとしていない。当時、日立鉱山の物資輸送に索道が利用されていたため、大煙突の建設用に索道が建設されたのではないかとの推測がある。大煙突建設用の資材は前述のように現在の国道6号線日立橋付近と、あとは精錬所がある大雄院に集められたと言われており、そのうち大雄院に集められた物資の大煙突工事現場までの輸送には索道が使用されたのではとも言われている。しかし大煙突建設関係の資料や当時撮影された写真からは索道があったという証拠は見つかっていない。
大煙突建設における死者は2名とも3名とも言われているがはっきりとしない。工事経費は総額で152,218円と伝えられているが、日立鉱山の大煙突建設直後に建設された佐賀関の大煙突工事費用から推測すると、152,218円は大煙突の本体工事のみの金額であり、煙道工事分は計上されていないと考えられる。佐賀関大煙突の煙道建設費用からの推定では、日立鉱山の大煙突の煙道工事も10万円を超えたのではと言われている。
なお、日立鉱山の大煙突建設時に使用された巨大な外足場は、そのあまりの巨大さと風が吹いたときなどの危険性の問題を設計責任者である宮長平作は強く認識した。そのため1916年(大正5年)に建設された550フィート(約167.64メートル)の佐賀関の大煙突では、九州が台風の常襲地域であることなどを考慮して、内足場の特許を持つアメリカのウエーバー・チムニー・カンパニー(Weber Chimney Company)の設計、技術指導を受けて建設が進められることになった。
大煙突の建設は当初、1914年(大正3年)中に終わらせる予定であった。しかし第一次世界大戦の勃発によって鉄材の需給状況が変化したのに加えて、ドイツ帝国海軍巡洋艦がアジア方面にも出没していたこともあって鉄材の輸入が遅れてしまい、1915年(大正4年)3月15日まで完成予定を延期する手続きを取った。それでも1914年(大正3年)12月20日には大煙突本体工事は完成し、煙道などの付帯工事も1915年(大正4年)2月25日には2月中の完成の目途が立ったため、農商務省に使用開始の許可を求めた。翌26日には農商務省から使用を許可する旨の連絡があり、1915年(大正4年)3月1日に大煙突は使用開始されることとなった。
大煙突の完成後、日立鉱山や鉱山に近い入四間などでは煙害は激減した。このように製錬所に近い場所の被害は明らかに減少した。また日立鉱山の南側も被害が少なくなったが、北側はかえって被害が増えたとの報告がなされている。また、大煙突の使用開始後は風向きがおおむね西から東である冬季は煙害の心配がほぼなくなったものの、主に春から夏にかけて、海から内陸に向けて風が吹くような気象条件が続くと以前よりも広範囲に煙害が発生することになった。この点では高い煙突が煙害を拡大するという大煙突建設前の懸念が現実のものとなった。
また、大煙突完成当時は第一次世界大戦の最中であり、折からの好景気の影響で日立鉱山では銅の増産が急ピッチで進められていた。銅の増産は当然排出される亜硫酸ガスの絶対量の増加をもたらす。結局日立鉱山側は大煙突とともに、気象観測網を大々的に整備して、煙害の発生が予測される天候時には、製錬に制限を加える制限溶鉱を煙害発生の危険性に応じて段階的に実施して、タバコなどの農作物被害を軽減させる方策を取ることになった。
大煙突による入四間など日立鉱山に近い地域での煙害の激減と、制限溶鉱によるタバコなどの農作物の煙害軽減によって、日立鉱山の製錬排煙に伴う激しい煙害は少なくなっていった。もちろん煙害そのものが無くなったわけではないが、激甚な被害が減少したため、日立鉱山の支払う煙害の補償金は1914年(大正3年)度の約24万円をピークに大幅に減少していく。