Ventilasi Udara Pada Tambang Bawah Tanah

Udara segar yang dialirkan kedalam tambang bawah tanah  akan mengalami beberapa proses seperti penekanan atau  pengembangan, pemanasan atau pendinginan, pelembaban  atau pengawalembaban.

Panas dan kelembaban mempengaruhi manusia dalam  beberapa hal antara lain :

1. Menurunkan efisiensi.
2. Menimbulkan kecerobohan dan kecelakaan
3. Menyebabkan sakit dan kematian.

Kompresor Udara yang Mensuplai Udara Pada Tambang Dalam

Hubungan antara Efisiensi Kerja dan  Temperatur Efektif

Grafik Hubungan Efisiensi Kerja dan Temperatur Efektif

Reaksi Fisiologis Terhadap Panas

Reaksi Fisiologis Tubuh Terhadap Panas Lingkungan

Grafik Temperatur Efektif

Grafik Temperatur Efektif

Sumber Panas Dalam Terowongan

1. Pemampatan Udara (Autocompression)

Proses aliran udara masuk (intake air) dari luar masuk kedalam tunnel/shaft/vertical opening akan menimbulkan panas.

2. Pemakaian Peralatan Mekanis dan Penerangan

Peralatan yang dipakai di tambang bawah tanah (Dosco,AM-50,bor)  apabila dioperasikan akan menimbulkan panas, selain itu penerangan  yang digunakan didalam tambang bawah tanah (lampu tambang,lampu  neon di junction) akan mengeluarkan panas.

3. Panas Batuan (Geothermal Gradient)

Temperature (kering) bawah permukaan akan meningkat seiring dengan kedalaman lubang bukaan yang dibuat. Setiap jenis batuan mempunyai derajat panas yang berbeda (virgin rock  temperature), contoh : Coal Mine UK (1,8 – 4,0)⁰C/100mtr, Anaconda  Copper Montana (4,6 – 6,0)⁰C/100mtr.

4. Sensible Heat Flow

Panas dari dinding batuan yang ditransfer kedalam aliran ventilasi  pada lubang bukaan.

5. Panas Dari Peledakan (Blasting)

Panas peledakan merupakan panas singkat yang akibatnya bisa  membuat lingkungan udara di front kerja menjadi relatif lebih panas  dari pada tempat sekitarnya. Oleh karena itu aliran udara dapat berbalik kembali ke front kerja, tempat dimana peledakan baru saja terjadi. Konsekuensinya debu akibat bongkaran batuan tidak terbawa  keluar.

6. Human Metabolism (Respirasi)

Panas yang dikeluarkan tubuh pada saat bekerja karena adanya proses proses respirasi.

7. Oksidasi

Panas yang timbul karena terjadinya proses oksidasi didalam tambang bawah tanah,contoh: oksidasi pada batubara  (spontaneous combustion) dan timber/kayu.

8. Pergeseran Batuan (Rock Movement)

Pergeseran batuan yang diakibatkan karena adanya gangguan geologi (fault, amblegan/subsidence, atap runtuh ) akan  menimbulkan panas.

9. Pemompaan Air (Pipelines)

Pada  proses  pemompaan  air  tambang  akan  timbul  panas yang  diakibatkan adanya gesekan antara air yang dipompa dengan pipa.

Potensi Panas Dari Berbagai Jenis Bahan Peladak

Bahan Peledak	Btu/lb	Q (kJ/kg)	Q (kal/gram)
Nitroglycerin	2555	5943	1420
60 %  Straight Dynamite	1781	4143	990
40 %  Straight Dynamite	1673	3891	930
100 %  Straight Gelatin	5219	5859	1400
75 %  Straight Gelatin	2069	4812	1150
40 %  Straight Gelatin	1475	3431	820
75 %  Amonia Gelatin	1781	4142	990
40 %  Amonia Gelatin	1439	3347	800
Semi Gelatin	1691	3933	940
AN-I-o 94.5/5.5	1601	3724	890
AN-FO 94.3/5.7	1668	3880	927
AN-AL-Water	1979-2159	4603-5022	1100-1200

 Perencanaan Ventilasi Tambang Dalam

Dalam rangka pembuatan rencana ventilasi tambang, sebaiknya dipertimbangkan persyaratan-persyaratan seperti :

1.Konstruksinya harus dibuat sedemikian rupa agar ventilasi untuk  pengembangan pit kedepan dapat dilakukan menerus dan  ekonomis.

2. Struktur yang diinginkan untuk sistem ventilasi induk adalah sistem  diagonal. Sedangkan pembuatan vertical shaft dapat dilakukan bila  kondisi tambang dalam memungkinkan.

3. Dalam melaksanakan pengembangan pit dan penambangan serta  dilihat dari segi konstruksi pit, penting dibuat ventilasi (bantu) pada  permuka kerja.

Penentuan Ventilasi Yang Diperlukan

1. Jumlah udara masuk per ton produksi batu bara sehari.

Di  Jepang  jumlah  udara  yang  dibutuhkan  untuk  memproduksi batubara Setiap hari adalah sekitar 1~8 m³/min (0,017 – 0,133 m³/dt). Angka ini akan berbeda menurut jumlah pancaran gas, tingkat  pemusatan permuka kerja dan jumlah aliran cabang, dimana pada  lubang bawah tanah yang jumlah pancaran gasnya banyak, angka ini  umumnya di atas 4 (m³/min). Di Eropa dikatakan bahwa, lubang bawah tanah yang tidak ada  masalah dari segi pancaran gas dan kondisinya, angka ini adalah 2  (m³/min), lubang yang baru mulai konstruksi adalah 3(m³/min) dan  lubang yang mempunyai masalah dari segi kondisinya adalah sekitar 4  (m³/min).

Jumlah pancaran gas methan pada tambang batu bara  bawah tanah 8 negara penghasil utama, yaitu;  Amerika Serikat, Australia, Inggris, Jerman, Polandia, RRC, Cekoslovakia dan bekas Uni Soviet,di rumuskan  sebagai :

Dimana :

Y         = 4,1 + 0,023X

Y         = jumlah pancaran metan (m³/t)

X         = kedalaman penambangan rata-rata (m)

Contoh Uji Swabakar dan Ledakan Gas Methan Di Laboratorium

Persiapan Uji Swabakar Skala Laboratorium

Penampakan Api Dalam Proses Swabakar

Peraturan Yang Harus Dipertimbangkan Dalam  Merencanakan Dan Mengevaluasi Ventilasi  Tambang Bawah Tanah :

1. Kadar  gas-gas tambang harus dibawah nilai  ambang batas  (NAB),kecualioksigen harus diatas nilai ambang batas.

2. Kecepatan udara ventilasi minimum 7 m/mnt (=0,12 m/dt).

3.Temperatur efektif maksimum 24⁰C, sedang kelembaban relatif (RH)  maksimum 85%.

4.  Tidak diperbolehkan terjadi resirkulasi udara pada sistem ventilasi bantu (auxiliary ventilation).

5. Kuantitas udara minimum pada permuka kerja 1,4 m³/dt dan pada cross  cut paling ujung 4,2 m³/dt.

6.Kebutuhan udara untuk pernapasan saat bekerja adalah 0,01 m³/dt/org.

7.Kecepatan udara di permuka kerja penambangan sebesar (0,76–1,52) m/dt.

8.Kecepatan udara untuk mengendalikan kualitas udara tambang sebesar  0,3 m/dt.

9.Kecepatan udara untuk mengendalikan temperatur efektif dan kelembaban relatif sebesar (0,5–2,5) m/dt.

10. Kandungan debu maksimum dalam udara tambang tergantung dari tempat kerja :

1.      Permuka kerja penambangan (longwall face) sebesar 7 mg/m³.

2.      Persiapan lubang bukaan sebesar 3 mg/m³.

3.      Tempat-tempat operasi lainnya sebesar 5 mg/m³.

1   1.  Kecepatan udara ventilasi harus lebih kecil dari 450 m/menit (7,5 m/dt). Kecuali pada vertical shaft dan terowongan khusus untuk  ventilasi boleh sampai 600 m/menit (10 m/dt).

Struktur Lubang Bukaan Dilihat  Dari Segi Ventilasi

1. Sistem Terpusat dan Sistem Diagonal Metode ventilasi dimana ‘intake air’ dan ‘return air’nya saling berdekatan dinamakan ventilasi sistem terpusat Metode ventilasi yang ‘intake air’ dan ‘return air’nya terpisah jauh  disebut ventilasi sistem diagonal.

2.Pembagian Aliran Udara Aliran cabang utama pada ventilasi pit bawah tanah, pecah menjadi  beberapa aliran cabang, kemudian setiap aliran cabang terbagi lagi  untuk menyapu permuka kerja dan menjadi ‘exhaust air’ Berpecah dan mengalirnya aliran udara disebut pembagian aliran  udara atau pencabangan aliran udara.

Efek Pembagian Aliran Udara

1. Tahanan ventilasi menjadi kecil
2. Dapat mengantarkan udara segar kesetiap permuka kerja disetiap blok.
3. Apabila di ‘airway’ terjadi kerusakan seperti ‘caving’, pengaruhnya dapat dibatasi pada satu blok saja

4. Pengaruh bencana seperti kebakaran pit, semburan gas, swabakar  dan ledakan dapat dibatasi pada satu blok.
5. Dapat mengurangi kecepatan angin di terowongan utama.
6. Dapat mengantarkan udara bertemperatur relatif rendah hingga  kedekat permukaan kerja.

Ventilasi Induk

Pembagian Ventilasi Induk terdiri dari :

1. Pembagian berdasarkan metode pembangkitan daya ventilasi,  terdiri dari : ventilasi alami dan ventilasi mekanis.
2. Pembagian berdasarkan jenis tekanan ventilasi yang ditimbulkan  mesin, terdiri dari : ventilasi hembus (Force) dan ventilasi hisap  (Exhaust).
3. Pembagian berdasarkan letak intake dan outtake air, terdiri dari :  ventilasi terpusat dan ventilasi diagonal.

Ventilasi Alami

Setiap kenaikan atau penurunan temperatur sebesar 1^oC, semua jenis  gas akan memuai atau menyusut sebesar 1/273 kali volumenya pada 0^oC.

Penyebab yang dapat membangkitkan daya ventilasi adalah sebagai berikut:

1)      Perbedaan tinggi mulut pit intake dan outtake.

2)      Perbedaan tempetarur intake dan return air.

3)      Perbedaan temperatur di dalam dan luar pit.

4)      Komposisi udara di dalam pit.

5)      Tekanan atmosfir.

Kondisi Ventilasi Alami

Arah Aliran Udara Pada Ventilasi Tambang Dalam

Ventilasi alami pada vertical shaft

Grafik Udara Pada Vertikal Shaft

Ventilasi Mekanis

Metode yang menggunakan fan/kipas angin untuk melakukan ventilasi adalah dengan menciptakan tekanan ventilasi (positif atau negatif) di mulut tambang/pit (intake/outtake).

Ventilasi Sistem Hembus dan Ventilasi Sistem Hisap

         Ventilasi sistem hembus adalah metode ventilasi yang membangkitkan  tekanan di mulut intake lebih tinggi (tekanan positif) dari pada tekanan atmosfir, udara dihembus masuk kedalam tambang bawah tanah/pit. Kebalikan dari sistem hembus, maka pada sistem hisap, fan/kipas angin  ditempatkan di mulut tambang/pit (outtake), membangkitkan tekanan  lebih rendah (tekanan negatif) dari pada tekanan atmosfir, untuk  mengisap udara keluar dari tambang bawah tanah/pit.

Ventilasi Bantu (Auxiliary Ventilation)

Ventilasi bantu dapat dibagi menjadi 4 yaitu :

1. Sistem Hembus (Forcing System)

2. Sistem Hisap (Exhausting System

3. Sistem Hembus Overlap (Forcing Overlap System)

4. Sistem Hisap Overlap (Exhausting Overlap System)

Teori Ventilasi

1. Tahanan Ventilasi
Koefisien Gesek Tiap Jenis Terowongan

Jenis terowongan		Besar	Kecil	Rata-Rata
	Lapis batu bata	0,00072	0,00030	0,00055
Tipe busur	Lapis beton			0,00069
	Steels sets			0,00140
Terowongan	Biasa	0,00130	0,00037	0,00081
telanjang	Banyak tonjolan			0,00207
Penyangga kayu	Biasa	0,00237	0,00087	0,00166
	Tidak beraturan			0,00414
Permuka kerja				0,00264
Seluruh Pit		0,00424	0,00154	0,00222
Vertical shaft		0,00240	0,00020	0,00130

2. Tahanan Belokan

Contoh Gesekan Pada Bagian Belokan Terowongan

Tahanan Udara Dengan Berbagai Kelengkungannya

Daya Ventilasi

Daya teoritis yang diperlukan untuk mengatasi tahanan tersebut  dinamakan daya ventilasi (atau daya penggerak udara),yang dapat dinyatakan dengan rumus berikut :

N = daya penggerak udara (HP)

h = tekanan ventilasi (mm air)

Q = jumlah angin ventilasi (m³/detik)