Prop in mijntoegang is uitstel van executie

Inzakkende mijnen zijn een bekend probleem de laatste tijd. Kleine aardbevinkjes en dalende maaivelden kunnen het gevolg zijn. Civiel ingenieur Peter Fokker onderzocht voor zijn promotie hoe de magnesiummijnen van NedMag Industries het best kunnen worden achtergelaten na gebruik. Zijn conclusie luidt: laat de mijnen direct inzakken, anders gebeurt het in de toekomst toch wel. De onderneming kan de schade-claims meteen afwikkelen en het levert ook nog eens een aanzienlijke hoeveelheid extra magnesiumpekel op.

Enige elementaire kennis over de mijnbouw is noodzakelijk om Fokkers onderzoek te kunnen begrijpen. Zoutmijnbouw vindt op meerdere manieren plaats. Er bestaan conventionele mijnen, waar mijnwerkers naar beneden moeten om de delfstoffen los te hakken. Daarnaast zijn er ook oplosmijnen. Het principe van de oplosmijn is vrij eenvoudig. Via een leiding wordt water naar beneden gepompt in de caverne (de holruimte); en via een andere leiding komt de pekel (water met een zoutoplossing) weer naar boven. Op deze manier worden in Nederland onder andere keukenzout en magnesiumzouten gewonnen.

Fokkers onderzoek, waarop hij eind deze maand promoveert, had betrekking op de oplosmijnen; hij heeft zich met name bezig gehouden met de magnesiummijnen van NedMag Industries (het voormalige Billiton) bij Veendam. Als civiel ingenieur is Fokker eigenlijk een vreemde eend in de bijt. Waarom is er niet gewoon een mijnbouwer op dit probleem gezet? Fokker: ,,Mijn afstudeerstage verrichtte ik bij Shell in Rijswijk. Toen ik wilde promoveren hadden ze toevallig dit probleem liggen en daarom heb ik me ermee bezig gehouden.”

,,Mijn opdracht was het onderzoeken van de stabiliteit van de cavernes”, vertelt Fokker. ,,Wanneer de grootte van de mijn een bepaalde, door de overheid gestelde limiet heeft bereikt, moet de mijn worden gesloten. De mijnbouwers weten echter niet niet hoe ze de mijnen het beste kunnen achterlaten. Het is een heel actueel probleem omdat er al verschillende putten staan te wachten.”
Prop

,,De mijnindustrie had de hoop dat een prop in de mijntoegang, die het achtergebleven water in de caverne onder hoge druk moest houden, eventuele verzakkingen aan het aardoppervlak zou voorkomen. In mijn onderzoek heb ik aangetoond dat dat voor magnesiumoplosmijnen niet werkt. Door laboratoriumproeven en het in de praktijk bestuderen van scheurvormingsgedrag van zoutlagen ben ik erachter gekomen dat het op de lange duur mis gaat.” Door de veel lagere dichtheid van de pekel – zout met water – ten opzichte van de zoutlagen die het omgeven, wil de pekel in de afgesloten caverne naar boven toe. Dit valtbijvoorbeeld te vergelijken met een luchtbel die onder water naar boven toe wil. Die hoge spanningen kan het zout niet hebben en op den duur wordt het vloeistofdoorlatend. De pekel sijpelt langzaam uit de caverne, die vervolgens door de hoge druk langzaam dichtkruipt. Het gevolg is dat het land verzakt.

,,In het geval van keukenzoutmijnen kan dit proces wel duizenden jaren duren, maar bij magnesiumzoutmijnen is het een kwestie van enkele tientallen jaren. Dit komt omdat magnesium veel sneller kruipt (bewegen onder spanningen, red.) dan keukenzout.”

De oplossing die Fokker voorstelt is om helemaal geen prop aan te brengen wanneer de mijn niet meer operationeel is, en de vloeistofdruk dus niet kunstmatig hoog te houden. Het verzakkingsproces treedt dan onmiddellijk in. ,,Het land zakt vrijwel direct, waardoor je de problemen naar het heden haalt in plaats van ingewikkelde regelingen te moeten treffen voor de toekomst. Zo ben je iedere discussie kwijt. Een ander voordeel is dat je de nog aanwezige pekel ook naar boven haalt; en die kun je te gelde kunt maken. De mijn drukt de pekel er vanzelf uit. Dit proces valt te vergelijken met de gaswinning: je zet de kraan open en het komt eruit. Dat kan zoveel zijn dat de NedMag de hoop heeft vanwege deze extra pekel de komende jaren geen dure nieuwe boringen te hoeven doen.”
Grondwater

Tijdens het onderzoek liet Fokker ook een economische studie uitvoeren om erachter te komen of deze methode voor de magnesiumindustrie inderdaad een winstgevende zaak is. Wanneer je de schade door verzakking pas over vijftig jaar hoeft uit te betalen, ben je door de rentevoet namelijk minder geld kwijt dan wanneer je de financiële gevolgen direct op je neemt. Daartegenover staan natuurlijk de extra opbrengste uit de pekel. ,,Mijn conclusie is dat het voor de magnesiumindustrie zeker een winstgevende zaak is. Voor de zoutindustrie ligt het anders. Met het aanbrengen van een prop ben je namelijk voor zeer lange tijd van het probleem af. Daarnaast duurt het bij zout ook nog eens enkele tientallen tot honderden jaren voor de caverne volledig is dichtgedrukt wanneer je geen prop aanbrengt en de druk in de toegang van de mijn op atmosferisch niveau houdt. In het geval van magnesium kan de caverne binnen een jaar dichtgedrukt zijn.”

Met die bodemverzakking valt het echter nog wel mee. Omdat de meeste putten vrij diep zitten (anderhalve kilometer onder het aardoppervlak) verzakt de grond maximaal twintig centimeter. ,,Dit geeft echter problemen met de grondwaterstand. Daarom hebben we bij de schade-afwikkeling vooral te maken met de waterschappen rond Veendam. Er moeten sluisjes en dammetjes gebouwd worden om het grondwater op peil te houden. Over de komende tien jaar verwacht de Nedmag ongeveer tien miljoen kwijt te zijn om deze kosten te dekken; in dit bedrag is ook de reservering voor de vervanging van die sluisjes opgenomen.”

Fokkers nieuwe theorieën zullen nu dus op grote schaal in de Europese mijnindustrie worden toegepast? Fokker: ,,In Nederland is NedMag het enige bedrijf dat zich met de winning van magnesium bezighoudt. Elders in Europa wordt magnesiumvoornamelijk in conventionele mijnen gewonnen of indirect als restprodukt in andere oplosmijnen. Maar het afsluitprobleem speelt ook een rol bij het verlaten van cavernes voor gas- en olie-opslag.”