Die Heimkehle liegt am westlichen Abhang des Thyratals, 1,5km von der Ortslage Uftrungen entfernt, am Fuße des Reesberges. Mit 2000m Gesamtlänge gehört sie zu den großen Höhlen des Südharzer Gipskarstes. Nach Nordwesten und Südosten erstrecken sich noch weitere, zum Teil recht enge Höhlengänge im Berg. Von Osterode erstreckt sich diese Karstlandschaft in östlicher Richtung bis Pölsfeld am Harzrand entlang.
Die leicht wasserlöslichen Gipse und Anhydrite der Zechsteinablagerungen haben im Bereich ihres Vorkommens an der Erdoberfläche, durch ein reichliches Wasserangebot vom Harz herab, eine große Formenvielfalt an Karsterscheinungen entstehen lassen. Am Fuße schroffer Felswände verschwinden Wasserläufe, die an anderer Stelle wieder als Karstquelle hervortreten. Die Karstoberfläche ist von unzähligen Dolinen und Erdfällen geprägt. Teilweise ist der Bereich mit derartigen Karsterscheinungen nur wenige hundert Meter breit. Durch die geologischen Gegebenheiten hat sich die Verkarstung bis weit in die Tiefe vollzogen. Die Bergleute trafen in den früheren Jahrhunderten während ihrer Arbeit auf Höhlen, die weit unter der Erdoberfläche liegen. Diese Höhlen hatten keinen natürlichen Zugang und wurden durch die Bergleute als Schlotten bezeichnet. Ein Teil der höhlenkundlichen Ausstellung im Eingangsbereich der Heimkehle widmet sich diesem Thema.
Für die Touristen sind Höhlen naturgemäß die attraktivsten Karsterscheinungen. Die Heimkehle verdankt ihre Entstehung zum größten Teil den Wassern der heutigen Thyra, des Krebsbaches und der Krummschlacht, die schon seit Jahrhunderttausenden durch Spalten im Gipsgestein in den Berg eindrangen. Dabei wurde das Gestein aufgelöst. Es entstanden erste Hohlräume, die durch den noch heute andauernden Verkarstungsprozess zu großen Hallen und Tunneln erweitert wurden. Die Unterlagerung der Talhänge lässt große Abrissspalten entstehen. Es stürzen ganze Hangbereiche zu Tal. Durch diese Vorgänge wurden die Hohlräume im Berg seitlich angeschnitten. Es entstand der natürliche Eingang zur Höhle.
Die erste urkundliche Erwähnung erfolgte 1357. Der damalige Name Heymelkellen und der heutige Name lassen zwei Möglichkeiten der Deutung zu. Einerseits könne er von den Heimeln oder Heimchen, den kleinen Erdgeistern, also den Zwergen abgeleitet sein. Andererseits ist der Begriff Kelle aus dem Spätmittelhochdeutschen in Betracht zu ziehen: danach ist es ein „Geheimer Keller“.
Anfang des letzten Jahrhunderts kam es zu ersten Erschließungsversuchen. Durch die finanziellen Aufwendungen vom Konsul Theodor Wienrich aus Halle gelang 1920 die touristische Erschließung der Heimkehle. Schon am 12. September erfolgte die erste Führung in der elektrisch beleuchteten Höhle. Schnell wurde sie zu einem beliebten Ausflugsziel.
Während des zweiten Weltkrieges wurde im März 1944 mit dem Einbau von Produktionsanlagen der Junkerswerke Dessau der Führungsbetrieb unterbrochen. Die Heimkehle zählte nun zu den Außenlagern des KZ Mittelbau Dora. 1946 durchgeführte Sprengungen zerstörten die künstlichen Zugänge, erst 1954 konnte der Führungsbetrieb wieder aufgenommen werden.
Der unterirdische Rundgang verläuft auf 750m gut begehbaren Führungswegen, die auch für Besucher im Rollstuhl befahrbar sind. Vom niedrigen Saal gelangt der Besucher in den kleinen Dom, in dem eine Gedenkstätte an die Opfer der Zwangsarbeit erinnert. Hier wird die Entstehung einer Karsthöhle erläutert. Nach einem kurzen Fußmarsch durch den Riegelgang gelangt der Besucher in den Großen Dom, der eine Raumhöhe von 22m hat und einen mittleren Durchmesser von 65m. Dieser wird zur Zeit mithilfe von Kaltlichtscheinwerfern in ein mystisches Licht getaucht. Weiter geht die Führung durch den Riesentunnel in Richtung Thyrahalle mit Thyrasee. Der Besucher geht nun am Trümmerberg vorbei in Richtung Natureingang und Heimensee. Die dort eindringenden Gewässer haben einen weiteren kleinen Hohlraum geschaffen, der als Heimchengrotte bezeichnet wird. Von dort aus geht es zurück durch die gesamte Heimkehle in den Eingangsbereich. Jetzt bekommt der Besucher genügend Zeit, sich in den beiden Ausstellungsräumen umzusehen.
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