De mijnbouw omvat alle verrichtingen, die ten doel hebben de opsporing en de ontginning van delfstoffen (zie ald.), en wel meer in ’t bijzonder van die welke meer onmiddellijk voorzien in menschelijke behoefte, dat zijn derhalve: verschillende metalen en metalloïden, ertsen, kolen, koolwaterstoffen (b.v. petroleum), zouten (b.v. steenzout), edelgesteenten enz. Daar de ruwe delfstoffen, zooals de aarde ons die levert, dikwerf niet dadelijk voor consumptie geschikt zijn, derhalve een nadere bewerking behoeven, die zij, ook om redenen van meer financieelen aard, het best ondergaan onmiddellijk na hun winning, op de mijnwerken zelf, hetgeen dan ook vaak geschiedt, worden de zuivering en soms ook een meer ingrijpende bewerking van verschillende delfstoffen gerekend tot den mijnbouw te behooren.
De opsporing (exploratie, prospecting) heeft ten doel, niet alleen om de aanwezigheid van een of andere delfstof te constateeren, doch voornamelijk om de gegevens te verzamelen, benoodigd voor het opmaken van een voorloopig, zij ’t ook een ruw, plan van ontginning. Daartoe moet men weten hoe de delfstof voorkomt en gelegen is, hetzij aan de oppervlakte, hetzij in de diepte, hare samenstelling, hare verontreinigingen enz.; in welke gesteenten of grondsoorten zij besloten is; de geaardheid en de ligging van deze laatste; de gesteldheid en de ligging van het onderzoekingsveld, o. a. met ’t oog op verkeerswegen, op bevolking (arbeiders), op mogelijken afzet van het te winnen produkt en dergelijke zaken meer. De werkzaamheden bij een opsporing bestaan in den regel uit: meer of minder diepe boringen, den aanleg van tunnels, putten, gallerijen, meer of minder diepe af- of uitgravingen, terreinopname (geologisch, topografisch en klimatologisch); chemisch en mineralogisch onderzoek der delfstoffen, en verder het inwinnen van allerlei inlichtingen omtrent de aanschaffing, het vervoer van levensmiddelen, gereedschappen, machinerieën, omtrent het optrekken van allerlei gebouwen; aan- en af voer van water, benoodigde grondsoorten enz.; omtrent de aanwerving van arbeiders en al wat daarmee samenhangt, zooals voeding, huisvesting, loon, geschiktheid, werkkracht enz.; omtrent eventueel plaats gehad hebbende ontginning in vroegere jaren, ook in de omgeving, enz.; afgezien nog van het onderzoek naar rechten en verplichtingen, voortvloeiende uit de verhouding waarin de eventueele ontginning zal komen te staan tot rechthebbenden op den grond, tot de regeering en tot den fiskus des lands enz.
De taak van den leider eener opsporing (explorateur, prospector) is geenszins een gemakkelijke, vooral wanneer daarbij komt, hetgeen in den regel het geval is, dat hij te kampen heeft met beperkte hulpmiddelen, met meestal overdreven verwachtingen in het onderzoekingsveld van de zijde van belanghebbenden enz. Goed onderlegde, voor hun taak berekende prospectors zijn zeldzaam. In vrijwel alle streken, waar de mijnindustrie zich een baan brak, werd de behoefte aan hen sterk gevoeld.
De delfstoffen komen voor aan de oppervlakte zooals stroomerts (goud, tin, diamant, platina, enz.), verschillende ijzer- en mangaan^rtsen, turf, asphalt, phosphoriet, enz.; of zij worden aangetroffen op grootere diepten: in lagen, als min of meer gebogen platen (zooals bruin-, steenkool, ijzerertsen, koperleien, steenzout, kalizouten, enz.) of in gangen, dat zijn opgevulde barsten in de aardkorst (in welken vorm de meeste ertsen voorkomen), of in meer onregelmatige massa’s; of zij zijn gebonden aan bepaalde gesteenten of grondsoorten, die in laagvorm kunnen voorkomen (aardolie, artesische bronnen, verschillende ertsen), of onregelmatig gevormd kunnen zijn, zooals de meeste eruptiefgesteenten, met welke dikwerf bepaalde ertsen in het innigste verband staan, zooals b.v. tinsteen ten opzichte van graniet.
Zie hieromtrent verder onder: petroleum, steenkool, tin enz.
Mijnontginning
Bij een rationeele ontginning tracht men de delfstoffen, waarover men als concessionaris te beschikken heeft, zoo volledig en voordeelig mogelijk te winnen, met vermijding van alle gevaren en schade, die uit de ontginning zouden kunnen voortvloeien, zoowel ten aanzien van het personeel en de aangelegde werken van de onderneming zelve als ten aanzien van hare omgeving. Zulks is slechts bereikbaar door de ontginning te doen plaats grijpen volgens een behoorlijk werkplan, dat moet kunnen steunen op zoo volledig mogelijke gegevens, verkregen bij de voorafgaande exploratie, zoo noodig bij een voorafgaande proef-exploitatie.
De ontginningswerkzaamheden komen in hoofdzaak en in den regel neer op het toegankelijk maken van de te winnen delfstoffen; deze moeten toch in het bereik van den ontginner gebracht worden door middel van allerlei boven- en ondergrondsche verkeerswegen; verder moet de delfstof losgewerkt en van uit hare ligplaats vervoerd worden naar de inrichtingen waar zij gezuiverd of verwerkt worden, zoo zij ten minste niet dadelijk voor den afzet gereed zijn. Dikwerf moeten bijzondere maatregelen getroffen worden voor vervoer van personen, gereedschappen en andere benoodigdheden, voor afvoer van grond- en ander water, voor luehtverversehing, verlichting; er moet beweegkracht aangevoerd worden in den vorm van paarden en allerlei motoren, bewogen door stoom, eleetrieiteit, perslucht of water onder druk. Men komt in zeer uiteenloopende omstandigheden te verkeeren al naar gelang de delfstoffen voorkomen aan de oppervlakte (dagbouw), in de diepte (diepbouw) dan wel in den vorm van bronnen (zooals aardolie, minerale wateren enz.); of men te werken heeft in koollagen van verschillende gedaante, dikte, helling, geaardheid enz. (kolenbouw), opgevuld met volumineuse, betrekkelijk zachte koolmassa’s, die aan vervoer, ventilatie enz. hooge eischen stellen, doch vóór hun af zet nog slechts een hoogst eenvoudige verwerking behoeven, dan wel of de ontginning plaats grijpt in ertsgangen, die in den regel meer steil staan, met moeielijk los te werken materiaal van betrekkelijk hooge waarde zijn opgevuld, dat niet in groote massa’s wordt gewonnen doch meestal een ingrijpende bewerking moet ondergaan vóór het van de hand gezet kan worden (b.v. aan smelterijen enz.).
Dagbouw
De delfstoffen, die meer aan de oppervlakte voorkomen, zijn in den regel bedekt met meer of minder losse of zachte grondmassa’s, in den vorm van verschillende klei- en leemsoorten of verschillende zandgronden, die nu en dan tot hardere massa’s zijn gecementeerd. Deze grondsoorten worden weggewerkt, zoodat de delfstof komt bloot te liggen en weggenomen kan worden. Bereiken de dekkende grondmassa’s de dikte van eenige tientallen meters, dan wordt deze bewerking te kostbaar, zoodat men hen dan ondergraaft, waardoor een overgang gevormd wordt van dag- tot diepbouw. Zelden liggen de delfstoffen geheel aan de oppervlakte, daar zij alsdan reeds in vroegere tijden zijn bewerkt geworden. Bij dagbouw komt het dus vooral aan op een zoo goedkoop mogelijk grondverzet. In den regel worden de delfstoffen in strooken of vakken ontbloot en de weg te werken grondmassa’s gestort in de reeds leeggewerkte strooken of vakken.
Dit geschiedt hetzij door arbeiders die de gronden wegdragen of. wegkruien of wegvoeren in licht spoorwegmaterieel; hetzij door excavateurs, (zie Graafmachine), die de gronden loswerken en storten in de reeds uitgewerkte ruimten dan wel in wagens van allerlei vorm, hetzij, wanneer de bovengrond niet droog te houden is met de gewone hulpmiddelen, door baggermolens, die de gronden loswerken en storten in de uitgewerkte deelen of in schuiten of in paternosters of dergelijke werktuigen die hen op zij werken, zooals die ook wel bij excavateurs worden gebruikt; hetzij ten slotte met behulp van stroomend water. In het laatste geval worden de gronden, die door arbeiders worden losgegraven, door dit water dat men over hen leidt, soms in houten of ijzeren goten, weggespoeld naar reeds uitgewerkte ruimten of naar lager gelegen terrein. Ook spuit men wel water onder grooten druk tegen de grondmassa’s aan, waardoor deze worden ondermijnd, afkalven en door het water worden meegesleurd (het z.g. hydrauliseeren).
Bij het wegspoelen der grondmassa’s moet men kunnen beschikken over werkwater en spoelruimte. Verder moet het water vrijelijk kunnen wegvloeien; soms is men verplicht, waar zulks niet het geval is, met behulp van centrifugaalpompen of dergelijke werktuigen het afstroomende water en de meegevoerde gronden naar hooger gelegen plaatsen op te pompen, alwaar het water gelegenheid heeft de gronden af te zetten.
De aldus blootgelegde delfstoffen worden dikwerf op analoge wijzen weggenomen.
Diepbouw
Worden de delfstoffen aangetroffen in heuvels, bergen of hoogland, zoodat men haar van uit de hellingen of het laagland bereiken kan met behulp van tunnels, dan kunnen zij, voorzoover zij voorkomen boven het niveau van deze, in den regel op I eenvoudiger wijze ontgonnen worden (tunnelbouw) dan wanneer zij meer in de diepte moeten worden opgezocht met behulp van putten. Niet alleen vervallen aanleg en onderhoud van deze soms zeer kostbare putten, doch evenzoo het vervoer in deze; daarbij kan de loozing van het mijnwater gemakkelijk plaats grijpen langs die tunnels, dikwerf wordt de ventilatie der mijnwerken minder gecompliceerd.
Bij elke ontginning heeft men behalve de delfstoffen, verschillende grondsoorten en gesteenten los te werken. Dit geschiedt op uiteenloopende wijze, al naar hun hardheid en vastheid. Gips b.v. is zacht, doch kan vast zijn; kwarts daarentegen is hard, doch als zand bezit het slechts weinig vastheid. De meer vaste gesteenten enz. worden losgeschoten, tenzij voorkomen moet worden dat zij daardoor te veel scheuren, zooals b.v. bij het winnen van kool, bij den aanleg van putten, waterkeerende dammen, kan voorkomen, in welk geval zij moeten worden losgehakt of losgebeiteld, terwijl koolmassa’s dikwerf door het indrijven van wiggen worden stukgewerkt. Voor het losschieten boort men, in de goede richtingen, gaten, die gedeeltelijk opgevuld worden met een of andere ontploffingsstof (kruit, dynamiet, enz.), die men daarna tot ontploffing brengt. Het boren geschiedt met stalen boorijzers die in het gesteente worden geslagen, gedraaid of gestooten.
Vaak gebruikt men hiervoor boormachines die door stoom, electriciteit, water of lucht onder druk worden bewogen. Hiernevens is een electrische boormachine afgebeeld. Het schot zal een grooter uitwerking hebben naarmate het geboorde gesteente naar meer zijden is blootgelegd. In kool, die men liefst in groote stukken wint, brengt men dan ook dikwerf meer of minder breede gleuven aan (het z.g. schrammen of kerven) met behulp van pikhouweelen of zwakke schoten, ook wel machinaal met de z.g. schrammachines, waardoor zij gemakkelijker uiteengewerkt kan worden met pikhouweelen, wiggen of door enkele schoten, vooral wanneer de kool bovendien, hetgeen dikwerf het geval is, regelmatig gebarsten is in zekere richtingen. Het loswerken van gesteenten vindt plaats in de putten, in de van deze op verschillende diepten naar de koollaag, of wat het zijn moge, voerende tunnels en verder in de horizontale of hellende gallerijen die in de mineraalmassa’s zelf worden aangelegd. Soms, waar de laag of gang tot dicht aan de oppervlakte doorloopt, legt men de putten in deze zelf aan; deze hellen en golven dan met die massa's; de hierboven bedoelde tunnels komen dan te vervallen.
In den regel evenwel worden de putten loodrecht naar de diepte gevoerd. Op elk mijnveld treft men er gewoonlijk minstens twee aan. Door den eenen put (den hijschput) laat men de lucht intreden: deze strijkt dan door de tunnels naar de laag of den gang, stijgt in deze omhoog langs de verschillende werkplaatsen en wordt dan door een of meer andere tunnels gevoerd naar den tweeden put (luchtput), waar de verbruikte lucht wordt weggezogen met behulp van allerlei ventilatoren. In den eersten put dalen de arbeiders in den regel neer, worden gereedschappen, produkten enz. op- of ingeheschen, wordt het mijnwater opgepompt, terwijl de tweede put ook wel gebruikt wordt om allerlei materialen in de mijn te laten (o. a. het gesteente om leege ruimten op te vullen enz.).
De delfstof wordt gewoonlijk strooksgewijze gewonnen, van boven naar beneden toe. Die strooken loopen nagenoeg horizontaal. Terwijl een der strooken wordt bewerkt, wordt de daaronder liggende voor de ontginning gereed gemaakt. Daartoe moet de hijschput eerst zooveel dieper gemaakt worden als overeenkomt met de hoogte van die laatste strook; van uit den put wordt daarna een nieuwe tunnel gedreven tot men in de kool of het erts is aangekomen, daarna maakt men nagenoeg horizontale gallerijen (z.g. grond- of transportgallerijen) soms tot aan de grenzen van het mijnveld en van deze gallerijen uit hellende gallerijen opwaarts naar de grondgallerij van de bovenliggende strook. Door eenige van die hellende gallerijen worden de strooken verdeeld in verschillende velden, die op hun beurt weder worden onderverdeeld door horizontale of hellende hulpgallerijen. Langs deze laatste worden de gewonnen delfstoffen vervoerd naar de grondgallerij, en zoo verder naar den put, waarin zij worden opgeheschen. Het mijnwater volgt vrijwel denzelfden weg naar de pompen.
Uit de aldus voorbereide velden worden de delfstoffen op verschillende wijzen weggehaald, hetgeen afhangt van de dikte, de helling, de geaardheid van de delfstof en het aangrenzende gesteente, van de aanwezigheid van mijngas en van de voorzorgen die men nemen moet om gebouwen, spoorwegen, kerkhoven enz. aan de oppervlakte of de mijnwerken zelve te beveiligen tegen, in den bovengrnod voorkomende, waterhoudende lagen enz. die bij eventueele scheuring sterken wateraandrang zouden kunnen veroorzaken.
Nu eens neemt men de delfstoffen weg in de velden naast den tunnel gelegen, vult de daardoor ontstane leege ruimte op met opvullingsmateriaal, zooals waardelooze steenen, puin, zand enz. en werkt dan de overige velden achtereenvolgens uit totdat men de grenzen van het concessie-terrein bereikt, waarna een nieuwe strook op dezelfde wijze wordt uitgewerkt; dan weer drijft men eerst de grondgallerij tot aan de grenzen van het concessieterrein, werkt de velden van daaruit naar den put toe leeg en laat de leege ruimten achter zich instorten. De putten krijgen meestal een cirkelvormige doorsnee van 3—6, gem. 4 M. middellijn. Zoolang het water, dat in den put toestroomt, nog met de gewone hulpmiddelen kan worden verwijderd, wordt deze door uitgraven, losschieten enz. meer en meer uitgediept en telkens, wanneer noodig, voorzien van de noodige ijzeren, houten of gemetselde bekleeding om instorting te voorkomen. Is de wateraandrang te sterk, dan moet men onder water werken. Dit geschiedt b.v. door den put, volgens de methode van Kind-Chaudron, af te boren met zware beitels, soms eenige tienduizenden K.G. zwaar, daarna in den aldus geboorden put een gietijzeren cilinder in te laten, soms 11 a 12 c.M. dik, die men van onderen tegen waterkeerend gesteente waterdicht afsluit, waarna de ruimte, achter de gietijzeren buis overgebleven, opgevuld wordt met beton. Zijn de te doorboren gronden te slap, dan brengt men dadelijk een buis aan en werkt dan in de buis verder tot zij, onder haar eigen gewicht zakkende, den vasten rots bereikt.
Ook boort men wel een kring van dunne boorgaten om den aan te leggen put, volgens de bevriesmethode van Poetsch, laat door die boorgaten koude vloeistoffen stroomen die de waterhoudende gronden om de boorgaten doen bevriezen tot een waterkeerenden ijsmantel, in welken dan de put op de gewone wijze kan worden uitgediept, daarna waterdicht kan worden bekleed met ijzeren platen enz. De aan te leggen tunnels en gallerijen worden, waar zulks noodig is, bemetseld of met houten of ijzeren raamwerken ondersteund zooals uit bijgaande figuren kan worden afgeleid.
De delfstof wordt in de verschillende werkplaatsen ingeladen in wagens die naar den put vervoerd worden. Hier worden zij leeggestort in tonnen of geplaatst op kooien (liften) die door krachtige hijschmachines worden opgeheschen. Paarden, personen, gereedschappen, materiaal worden op dezelfde wijze in den put vervoerd. Bijgaande schets geeft daarvan een voorstelling. Voor het vervoer van personen in den put maakt men ook wel gebruik van de z.g. fahrkünste, zie nevenstaande afbeelding, bestaande uit twee lange houten of ijzeren stangen die op en neer bewogen worden. Telkens komen vloertjes, op die stangen aangebracht, tegenover elkaar te staan, zoodat men gelegenheid heeft van het eene op het andere vloertje over te stappen.
Men kan dusdoende zonder groote inspanning in de mijn neerdalen resp. daaruit komen. Het vervoer der wagens ondergronds geschiedt in de tunnels en gallerijen door arbeiders, paarden of door kettingen of kabels die machinaal of door een contra-gewicht bewogen worden. Zelden gebruikt men kleine lokomotieven.
De aandrang van water in mijnen kan soms zeer aanzienlijk worden, 15 M.3 en meer per minuut. Niet alleen vervalt men dan in hooge pompkosten en kosten van aanleg en onderhoud van de zware pompwerktuigen, maar bovendien belemmert het vele water dikwerf de werkzaamheden. In den regel bevinden zich om de 50 M. in den put, in een afzonderlijk daartoe aangewezen vak (pompvak), pompen die het water ontvangen van den benedenliggenden en dit heffen of óppersen door gietijzeren stijgbuizen naar den hooger liggenden pomp. De pompen worden gedreven door zware stangen die door de pompmachines boven de mijn bewogen worden. In den laatsteen tijd maakt men meer en meer gebruik van onderaardsche pompmachines, gedreven door stoom, electriciteit of water onder druk.
De atmosfeer in de mijnen wordt bedorven niet alleen door menschen, paarden, rottend hout, maar vooral door lampen, door zich ontwikkelende gassen, zooals mijngas, koolzuur enz. Bevat de lucht ca. 10 % mijngas dan vormt zij een krachtig explosief mengsel. Bij een gehalte van meer dan 33 % of minder dan 6 % exploseert zij niet meer, wordt in het eerste geval evenwel brandbaar. De verlichting wordt bij aanwezigheid van mijngas verkregen door bijzonder ingerichte mijnlampen. Bij branden ontwikkelen zich de zoo giftige kooloxydegassen, die, zich door de mijn verspreidende, op verraderlijke wijze menig slachtoffer kunnen maken.
Een belangrijk punt is verder het tijdig en afdoend aanbrengen van de noodige ondersteuning der opengewerkte ruimten. Ongeveer drie vierden van alle ongelukken in de mijnen worden veroorzaakt door losrakende stukken steen of delfstof.
Bronnen
zie Petroleum.
Omtrent mijnbouw in Nederland en koloniën wordt verwezen naar Limburg, Steenkolen, Tin, Petroleum, Suriname.
Zie verder onder Smelterijen.
