Rizal Fahmi, ST
Kuliah 2
ACC. DR. T. Andika Rama Putra
VENTILASI UDARA 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 : - Menurunkan efisiensi. - Menimbulkan kecerobohan dan kecelakaan - Menyebabkan sakit dan kematian.
Hubungan antara Efisiensi Kerja dan Temperatur Efektif
Reaksi Fisiologis Terhadap Panas
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 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 Nitroglycerin 60 % Straight Dynamite 40 % Straight Dynamite 100 % Straight Gelatin 75 % Straight Gelatin 40 % Straight Gelatin 75 % Amonia Gelatin 40 % Amonia Gelatin Semi Gelatin AN-I-o 94.5/5.5 AN-FO 94.3/5.7 AN-AL-Water
Btu/lb 2555 1781 1673 5219 2069 1475 1781 1439 1691 1601 1668 1979-2159
Q (kJ/kg) 5943 4143 3891 5859 4812 3431 4142 3347 3933 3724 3880 4603-5022
Q (kal/gram) 1420 990 930 1400 1150 820 990 800 940 890 927 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 batu bara 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
Peraturan Yang Harus Dipertimbangkan Dalam Merencanakan Dan Mengevaluasi Ventilasi Tambang Bawah Tanah : 1. Kadar gas-gas tambang harus dibawah nilai ambang batas (NAB), kecuali oksigen 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 : - Permuka kerja penambangan (longwall face) sebesar 7 mg/m3. - Persiapan lubang bukaan sebesar 3 mg/m3. - Tempat-tempat operasi lainnya sebesar 5 mg/m3. 11. 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 1oC, semua jenis gas akan memuai atau menyusut sebesar 1/273 kali volumenya pada 0oC.
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
Ventilasi alami pada vertical 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 Tipe busur Terowongan telanjang Penyangga kayu Permuka kerja Seluruh Pit Vertical shaft
Lapis batu bata Lapis beton Steels sets Biasa Banyak tonjolan Biasa Tidak beraturan
Besar 0,00072
Kecil 0,00030
0,00130
0,00037
0,00237
0,00087
0,00424 0,00240
0,00154 0,00020
Rata-Rata 0,00055 0,00069 0,00140 0,00081 0,00207 0,00166 0,00414 0,00264 0,00222 0,00130
2. Tahanan Belokan Contoh Gesekan Pada Bagian Belokan Terowongan
Daya Ventilasi Daya teoritis yang diperlukan untuk mengatasi tahanan tersebut dinamakan daya ventilasi (atau daya penggerak udara), yang dapat dinyatakan dengan rumus berikut. hQ 75
N= N = daya penggerak udara (HP) h = tekanan ventilasi (mm air) Q = jumlah angin ventilasi (m3/detik)
Mobile : 0857-8860-5194 facebook.com/Rizal ElFahmi Email:
[email protected]
