Mijn (delfstoffen)

Bovengrondse mijnbouw of dagbouw

Een mijn of mijnbouw is een plaats of activiteit waar(bij) delfstoffen worden gedolven. De delfststoffen worden meestal als mineralen of ertsen opgegraven, vervoerd en later verwerkt tot grondstoffen. Vaak gebeurt dit opgraven onder de grond (gesloten mijn), maar kan ook in een kuil. Dat heet dan dagbouw of een open mijn.

Waarom mijnbouw

Ondergrondse kolenwinning

Ertsen gewonnen door mijnbouw omvatten metalen, steenkool, olieschalie, edelstenen, kalksteen, krijt, maatsteen, steenzout, potas, grind en klei. Er is mijnbouw nodig om de meeste materialen te verkrijgen die niet kunnen worden gekweekt door middel van landbouwprocessen, of die mogelijk kunstmatig in een laboratorium of fabriek kunnen worden gemaakt. De winning van niet-hernieuwbare hulpbronnen zoals aardolie, aardgas of zelfs water, kun je erbij rekenen.

Mijnbouwactiviteiten hebben meestal nogal grote gevolgen en invloed op het milieu, zowel tijdens de mijnbouwactiviteit als nadat de mijn is gesloten. De omgeving wordt flink beschadigd (overhoop gehaald) en er is vaak sprake van vervuiling. Ook aardbevingen en aardverzakkingen kunnen als gevolg van de mijnbouw ontstaan. Vandaar dat de meeste landen van de wereld regels hebben aangenomen om die gevolgen te verminderen. Veiligheid op het werk in en rond de mijn is ook al lang een punt van zorg. Gelukkig is in veel.landen de veiligheid in mijnen aanzienlijk verbeterd. Maar vooral bij ontwikkelingslanden worden de mensenrechten geschonden en ontstaan er conflicten rondom de hulpbronnen.

Geschiedenis

prehistorie

Handmatige mijnbouw zoals het nu in ontwikkelingslanden ook nog gaat

Sinds het begin van de beschaving hebben mensen steen, keramiek en later metalen gebruikt die dicht bij het aardoppervlak werden gevonden. Deze werden gebruikt om vroege gereedschappen en wapens te maken; Zo werd vuursteen van hoge kwaliteit dat in Noord- Frankrijk , Zuid- Engeland en Polen werd gevonden, gebruikt om vuurstenen werktuigen te maken. Er zijn prehistorische vuursteenmijnen gevonden in krijtgebieden waar steennaden ondergronds werden gevolgd door gehakte en gegraven schachten (verticale doorgang met trap of lift) en galerijen (horizontale gangen). De mijnen van Grimes Graves en Krzemionki zijn vooral beroemd, en net als de meeste andere vuursteenmijnen, zijn ze van neolithische oorsprong (c. 4000-3000 voor Christus). Ook werden er harde stukken steen die voor bijlen werden gebruikt gedolven. De oudst bekende mijn op archeologische vondsten is de Ngwenya-mijn in Eswatini (Swaziland), waarvan men met koolstofdatering heeft bepaald dat deze ongeveer 43.000 jaar oud is. Op deze plek hebben paleolithische mensen het mineraal hematiet gedolven om de rode kleurstof oker te maken, die ook in grottekeningen is aangetroffen. Er wordt aangenomen dat mijnen van vergelijkbare leeftijd in Hongarije zijn waar Neanderthalers mogelijk vuursteen hebben gedolven voor wapens en gereedschappen.

Het oude Egypte

De oude Egyptenaren wonnen het mineraal malachiet in Maadi (zie koper en gesteente). Aanvankelijk gebruikten de Egyptenaren de felgroene malachietstenen voor versieringen en aardewerk. Later, tussen 2613 en 2494 voor Christus, zochten de Egyptenaren voor hun grote bouwprojecten als de piramides in het buitenland naar het gebied van Wadi Maghareh ( 'De Vallei der Grotten') naar mineralen en andere hulpbronnen die in Egypte zelf niet te vinden waren. Steengroeven voor turkoois en koper werden ook gevonden in Wadi Hammamat, Tura, Aswan en verschillende andere Nubische vindplaatsen aan het Sinaï-schiereiland en in Timna.

Mijnbouw in Egypte vond al plaats in opdracht van de vroegste Farao's. De goud-mijnen van Nubië (Zuid-Egypte) behoorden tot de grootste en meest uitgebreide van alle in het oude Egypte. Deze mijnen worden beschreven door de Griekse schrijver Diodorus Siculus, die het stoken van vuur noemt als een manier die wordt gebruikt om het harde gesteente dat het goud bevat, af te breken. Een van de mijnen is afgebeeld op een van de vroegst bekende kaarten. De mijnwerkers verpletterden het erts en vermaalden het tot een fijn poeder voordat het poeder werd gewassen voor het goudstof zelf.

Grieken en Romeinen

De Grieken wonnen goud en zilver op dezelfde manier waarop koper voor het brons werd gewonnen (vlak onder of op het aardoppervlak) Ook marmer werd veel door de Grieken afgegraven in de vorm van dagbouw.

Het waren echter de Romeinen die grootschalige mijnbouwmethoden ontwikkelden, met name het gebruik van grote hoeveelheden water die door talrijke aquaducten naar de mijn werden gebracht en daar werd opgeslagen in hoger liggende watertanks (soort watertoren). Het water werd voor verschillende doeleinden gebruikt, waaronder het verwijderen (wegspoelen) van bovenste deklaag en steenpuin (hydraulische mijnbouw genoemd), waardoor de ertslaag bloot kwam te liggen. Ook werd het water voor het wassen van fijngemaakte of verpletterde ertsen gebruikt en voor het aandrijven van eenvoudige watermolenachtige machines.

De ertslaag werd vervolgens bewerkt door vuur te maken om de laag te verwarmen, die zou worden geblust met een stroom water. Dit veroorzaakt een schok en een scheuring in het gesteente, waardoor het kan worden verwijderd door nieuwe waterstromen uit de bovenliggende tanks.

Romeinse technieken waren niet beperkt tot dagbouw. Ze volgden de ertsaders ondergronds toen dagbouw niet langer haalbaar was en niet genoeg opleverde. Op een slimme manier brachten ze de grondwaterspiegel in de ondergrondse mijn binnen en ontwaterden ze de mijnen met behulp van verschillende soorten hand- of dieraangedreven watermolens en vijzels. Deze werden op grote schaal gebruikt in de kopermijnen in Rio Tintoin Spanje, waar één reeks 16 van dergelijke wielen had die in paren waren neergezet, en water ongeveer 24 meter omhoog brachten (een soort molengangen zoals die later in de 16e en 17e eeuw met windmolens door de Hollanders werden gebruikt). Veel voorbeelden van dergelijke apparaten zijn gevonden in oude Romeinse mijnen en sommige zijn nu bewaard in het British Museum en het National Museum of Wales.

Middeleeuws Europa

De mijnbouw in de vroege middeleeuwen was vooral gericht op de winning van koper en ijzer. Andere edele metalen werden ook gebruikt, voornamelijk voor vergulding of munten. Aanvankelijk werden veel metalen verkregen via dagbouw, en erts werd voornamelijk gewonnen uit ondiepe diepten, in plaats van door diepe mijnschachten. Rond de 14e eeuw verhoogde het toenemende gebruik van wapens, harnassen, stijgbeugels en hoefijzers de vraag naar ijzer. De overweldigende afhankelijkheid van ijzer voor militaire doeleinden stimuleerde de productie en winning van ijzer.

De zilvercrisis van 1465 deed zich voor toen alle mijnen een diepte hadden bereikt waarop de schachten met de toen beschikbare technologie niet meer drooggepompt konden worden.

Het gebruik van waterkracht in de vorm van watermolens was uitgebreid. De watermolens werden gebruikt om erts te breken, erts uit schachten te halen en galerijen te ventileren door gigantische blaasbalgen aan te drijven. Buskruit werd voor het eerst gebruikt in de mijnbouw in Selmecbánya , Koninkrijk Hongarije (nu Banská Štiavnica , Slowakije) in 1627.  Buskruit maakte het mogelijk om steen en aarde los te laten komen en ertsaders te onthullen. Het laten ontploffen was veel sneller dan vuur maken en maakte de winning van voorheen ondoordringbare metalen en ertsen mogelijk. In 1762 werd in dezelfde stad daar de eerste mijnacademie ter wereld opgericht.

Door uitvindingen zoals de ijzeren ploegschaar, evenals het toenemende gebruik van metaal als bouwmateriaal, gaf een enorme vraag naar ijzer en dus een groei van de ijzerindustrie in deze periode. Uitvindingen zoals de arrastra (soort breekmolen) werden vaak door de Spanjaarden gebruikt om erts te verpulveren nadat het was gedolven. Dit apparaat werd aangedreven door dieren.

17e eeuwse kolenmijn

Een belangrijk probleem in middeleeuwse mijnen was het verwijderen van water uit mijnschachten. Terwijl mijnwerkers dieper groeven om toegang te krijgen tot nieuwe aderen, werden overstromingen een zeer reëel gevaar. De mijnindustrie werd een stuk beter met de uitvinding van mechanisch en dieraangedreven pompen.

Na de ontdekking van Amerika werden ook daar mijnen geopend (na eerst veel goud en dergelijke geroofd te hebben van de toen inheemse bevolking door de Portugezen en Spanjaarden, ook bekend als de Zilvervloot). Later in de 19e eeuw ontstond de California Gold Rush (1848-1855). Dat was een goudkoorts die begon op 24 januari 1848, toen goud werd gevonden door James W. Marshall in Sutter's Mill in Coloma, Californië.

In Engeland werd voor het eerst gebruik gemaakt van karretjes op (houten) rails, voortgetrokken door paarden. In diezelfde tijd werd ook de stoommachine uitgevonden, die de mijnen kon helpen leegpompen.

Moderne mijnbouw

Machinale mijnbouw

Eerst wordt er met geologische hulpmiddelen gezocht naar een plek waar mogelijk veel van de gewenste grondstof zich bevindt. Dat wat de mijn naar schatting zal opleveren moet meer zijn dan dat de aanleg van een mijn kost. Ook moet het technisch haalbaar zijn. Ook het afval moet op een of andere manier op te bergen zijn. Pas dan besluit men om er mijngebouwen en verwerkingsfabrieken te bouwen en wordt de eerste mijnschacht gegraven.

Arbeidsomstandigheden zijn van het grootste belang voor succes, vooral als het gaat om blootstelling aan stof, straling, lawaai, explosieve gevaren en trillingen, evenals verlichtingsnormen.

Ook moet er een milieu plan komen voor tijdens het mijnproces en ook als het mijncomplex in de toekomst weer wordt verlaten. Pas als dat in orde is krijgt het mijnbedrijf een vergunning (toestemming).

Nederlandse mijnbouw

ENCI-groeve

De oudste mijnbouw in Nederland is het delven van vuursteen, vanaf ongeveer 3100 voor Chr. In Zuid-Limburg. Rond Maastricht begon in de Middeleeuwen het afgraven van kalksteen of mergel (grotten van de St. Pietersberg en die van Valkeveen). Later werd dat dagbouw door de Eerste Nederlandse Cement Industrie (ENCI). De kalksteen werd verwerkt tot cement. De mergelwinning werd op 1 juli 2018 definitief stopgezet.

Steenkoolwinning vond al op kleine schaal plaats vanaf de 12e eeuw. Dat gebeurde in de buurt van het huidige Kerkrade. In de 19e eeuw was er een grote vraag naar kolen en verschenen er grote mijncomplexen in Limburg. De laatste kolenmijn werd in 1974 gesloten.

Rond Hengelo wordt zout gewonnen. De eerste keer dat in de Nederlandse bodem zout werd ontdekt was in 1886 in Delden. Later ook bij Veendam in de provincie Groningen en in de Riedpolder rondom Sexbierum (Friesland). Er worden buizen in de grond geboord, die uitkomen in de zoutlaag. Door deze buizen wordt vervolgens water gepompt. Het zout lost op in het water en er ontstaat dan pekelwater. Dat wordt weer door de buizen naar boven gepompt en naar de fabriek getransporteerd. Daar wordt het zoute water in grote vacuümketels (soort grote pan) verdampt. Het zout blijft over op de bodem en wordt gedroogd in een centrifuge (snel ronddraaiende droogmachine).