Vetilasi Tambang

Dalam proses penambangan bawah tanah, salah satu hal yang penting adalah dibuatnya ventilasi tambang, agar para pekerja di dalam tambang tidak kehabisan udara segar. karena dapat menyebabkan hilangnya nyawa para pekerja. oleh karena itu perlunya pengaturan ventilasi yang sesuai dengan kebutuhan.1. Fungsi Ventilasi TambangVentilasi tambang berfungsi untuk :

Menyediakan dan mengalirkan udara segar kedalam tambang untuk keperluan menyediakan udara segar (oksigen) bagi pernapasan para pekerja dalam tambang dan juga bagi segala proses yang terjadi dalam tambang yang memerlukan oksigen.

Melarutkan dan membawa keluar dari tambang segala pengotoran dari gas-gas yang ada di dalam tambang hingga tercapai keadaan kandungan gas dalam udara tambang yang memenuhi syarat bagi pernapasan.

Menyingkirkan debu yang berada dalam aliran ventilasi tambang bawah tanah hingga ambang batas yang diperkenankan.

Mengatur panas dan kelembaban udara ventilasi tambang bawah tanah sehingga dapat diperoleh suasana / lingkungan kerja yang nyaman.

2. Prinsip Ventilasi TambangPada pengaturan aliran udara dalam ventilasi tambang bawah tanah, berlaku hukum alam bahwa;

Udara akan mengalir dari kondisi bertemperatur rendah ke temperatur panas. Udara akan lebih banyak mengalir melalui jalur-jalur ventilasi yang memberikan

tahanan yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur bertahanan yang lebih besar. Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu diikuti dalam perhitungan dalam ventilasi

tambang.

3. Lingkup Bahasan Ventilasi Tambang

Pengaturan./Pengendalian kualitas udara tambang. Dalam hal ini akan dibahas permasalahan persyaratan udara segar yang diperlukan oleh para pekerja bagi pernafasan yang sehat dilihat dari segi kualitas udara (Quality control).

Pengaturan/pengendalian kuantitas udara tambang segar yang diperlukan oleh pekerja tambang bawah tanah. Dalam hal ini akan dibahas perhitungan untuk jumlah aliran udara yang diperlukan dalam ventilasi dan pengaturan jaringan ventilasi tambang sampai perhitungan kapasitas dari kipas angin

Pengaturan suhu dan kelembaban udara tambang agar dapat diperoleh lingkungan kerja yang nyaman. Dalam hal ini akan dibahas mengenai penggunaan ilmu yang mempelajari sifat-sifat udara atau psikrometri (psychrometry).

Dalam membahas pengaturan ventilasi tambang yang bersifat mekanis perlu juga dipahami masalah yang berhubungan dengan kemungkinan adanya aliran udara akibat ventilasi alami, yaitu antara aliran udara sebagai akibat perbedaan temperatur yang timbul secara alami.

4. Pengertian Mengenai Udara Tambang

Udara segar normal yang dialirkan pada ventilasi tambang terdiri dari ; Nitrogen, Oksigen, Karbondioksida, Argon dan Gas-gas lain seperti terlihat pada tabel di bawah.

Sistem Ventilasi

Di bawah tanah dari suatu tambang batu bara, diasumsikan terjadi berbagai jenis kecelakaan yang sama sekali tidak terbayangkan pada industri lain, dan ternyata pada masa lalu di Jepang juga pernah banyak terjadi kecelakaan. Di antaranya yang paling mengerikan adalah ledakan gas dan debu batu bara. Sudah barang tentu, penyebabnya adalah keberadaan gas metan yang mencapai batas ledakan. Pada tambang bawah tanah, yang paling penting dari segi keselamatan adalah mengencerkan dan menyingkirkan gas metan yang timbul dari lapisan batu bara, dengan ventilasi. Oleh karena itu, perencanaan ventilasi merupakan masalah khas tambang batu bara bawah tanah yang perlu ditentukan paling hati-hati.1.  Tujuan Ventilasi Dan Pokok Pertimbangan Mengenai Ventilasi1.1  Tujuan Ventilasi

Mengencerkan dan menyingkirkan berbagai macam gas, terutama metan, yang muncul di dalam tambang bawah tanah.

Menyediakan udara segar yang diperlukan untuk pernapasan pekerja. Menyediakan udara yang diperlukan untuk mengendalikan peningkatan temperatur

tambang bawah tanah akibat panas bumi, panas oksidasi dan lain-lain.

Di antara tujuan di atas, sudah barang tentu menyediakan udara yang diperlukan untuk pernapasan pekerja adalah hal yang penting, namun pengaturan temperatur di dalam tambang bawah tanah juga hal yang penting dilihat dari segi pelaksanaan pekerjaan. Akan tetapi, dengan melakukan ventilasi yang cukup untuk menyingkirkan gas, tujuan tersebut biasanya dapat tercapai dengan sendirinya.Oleh karena itu, perancangan ventilasi dan struktur tambang bawah tanah, serta manajemen pada waktu pengoperasian sebenarnya, harus dilakukan dengan meletakkan titik berat pada jaminan keselamatan, sambil mempertimbangkan rencana ekstraksi dan rencana pengangkutan di masa depan.Ventilasi yang mencapai keseluruhan tambang bawah tanah disebut ventilasi utama, sedangkan ventilasi secara lokal di dalam tambang bawah tanah disebut ventilasi lokal.Dalam rangka penentuan rencana ventilasi, sebaiknya mempertimbangkan persyaratan di bawah ini :

1. Konstruksinya dibuat sedemikian rupa, agar ventilasi yang diperlukan untuk pengembangan tambang bawah tanah dapat dilakukan dengan paling ekonomis, dan konstruksinya dibuat memiliki kelonggaran (kelebihan) udara ventilasi secukupnya, untuk menghadapi perkembangan tambang bawah tanah di kemudian hari, serta peningkatan gas yang mungkin timbul.

2. Struktur yang diinginkan untuk metode ventilasi adalah sistem diagonal pada ventilasi utama (penjelasannya akan diberikan kemudian). Sedangkan menyediakan sumuran tegak khusus untuk ventilasi tehadap penambangan bagian dalam, adalah tindakan yang rasional. Di tempat yang sulit dilakukan penggalian sumuran tegak (misalnya di tambang batu bara dasar laut), diharapkan memiliki sumuran miring khusus dengan penampang berbentuk lingkaran. Selain itu, konstruksinya dibuat sedemikian rupa

agar tahanan ventilasi jalan udara (lorong ventilasi) utama menjadi sekecil mungkin, dan memungkinkan mengambil ventilasi cabang sebanyak mungkin dari lorong ini.

3. Dalam melaksanakan pengembangan tambang bawah tanah dan penambangan, maka dilihat dari segi konstruksi tambang bawah tanah, adalah penting untuk membuat ventilasi permuka kerja ekstraksi batu bara dan penggalian lubang bukaan menjadi independen secara sempurna, dan ventilasi untuk zona yang luas diharapkan mempunyai sistem ventilasi, baik udara masuk maupun udara buang, yang terpisah dari daerah lain.

1.2  Penentuan Ventilasi Yang DiperlukanPenentuan ventilasi yang diperlukan, harus dilakukan dengan mempertimbangkan hal-hal di atas. Berikut ini akan dijelaskan secara ringkas, hal-hal yang dapat menjadi referensi dalam perancangan yang konkrit.

Jumlah udara masuk per ton produksi batu bara per hari.Dari prestasi di tambang batu bara Jepang, jumlah udara per ton produksi batu bara per hari adalah sekitar 1~8(m3/min). Angka ini akan berbeda menurut jumlah emisi gas, tingkat pemusatan permuka kerja dan jumlah aliran cabang, di mana pada tambang bawah tanah yang jumlah emisi gasnya banyak, angka ini umumnya di atas 4(m3/min). Dari contoh di lapangan batu bara Eropa dikatakan, bahwa tambang bawah tanah yang tidak ada masalah dari segi emisi gas dan kondisi atmosfir tambang bawah tanah, angka ini adalah 2(m3/min), tambang bawah tanah yang baru mulai konstruksi adalah 3(m3/min) dan tambang bawah tanah yang mempunyai masalah dari segi kondisi atmosfirnya adalah sekitar 4(m3/min).

Catatan :     Menurut hasil penelitian yang memplotkan jumlah emisi metan dan kedalaman tambang rata-rata untuk tambang batu bara bawah tanah 8 negara penghasil utama batu bara, yaitu Amerika Serikat, Australia, Inggris, Jerman, Polandia, RRC, Cekoslovakia dan bekas Uni Soviet, makaY = 4,1 + 0,023XY  : jumlah emisi metan (m3/t)X  : kedalaman ekstraksi rata-rata (m)

Hal yang ditentukan di dalam peraturan keselamatan tambang batu bara Jepang

Peraturan keselamatan tambang batu bara Jepang mengatur mengenai udara tambang bawah tanah sebagai berikut :

1. Kandungan oksigen pada udara di dalam tambang bawah tanah harus lebih besar dari 19% dan kandungan gas karbon dioksida harus lebih kecil dari 1%.

2. Kandungan gas mudah nyala di dalam udara buang aliran cabang utama serta di lokasi kerja harus lebih kecil dari 1,5% dan di dalam aliran udara di tempat lalu lintas di dalam tambang bawah tanah harus lebih kecil dari 2%.

3. Temperatur udara di lokasi kerja di dalam tambang bawah tanah harus lebih rendah dari 37°C.

4. Jumlah udara ventilasi di portal udara masuk mengambil standar jumlah udara maksimum untuk pekerja tambang yang bekerja dalam waktu bersamaan di dalam tambang bawah tanah selama satu hari, dan untuk tambang batu bara kelas A harus dibuat lebih besar dari 3m3 per menit per orang.

5. Kecepatan udara ventilasi harus lebih rendah dari 450 m/menit. Kecuali pada sumuran tegak dan lorong khusus untuk ventilasi boleh ditingkatkan sampai 600 m/menit.

Jadi, di Jepang, selama tidak ada alasan yang khusus, harus ditentukan jumlah udara ventilasi yang membuat kondisi di dalam tambang bawah tanah memenuhi persyaratan-persyaratan di atas tersebut.

1.3  Struktur Tambang Bawah Tanah Dilihat Dari Segi Ventilasi

1. 1.3.1   Sistem Terpusat Dan Sistem Diagonal

Pada waktu pembangunan tambang batu bara, 2 buah sumuran miring atau sumuran tegak digali saling berdekatan, misalnya sumuran miring utama dan sumuran miring paralel, lorong kemajuan utama dan lorong kemajuan paralel, sumuran tegak udara masuk dan sumuran tegak udara buang, di mana salah satunya dijadikan jalan udara masuk dan satunya lagi udara buang, dan hingga tambang bawah tanah berkembang mencapai tahap tertentu, ventilasi dilakukan melalui jalan udara masuk dan udara buang ini. Metode ventilasi di mana jalan udara masuk dan jalan udara buangnya saling berdekatan dinamakan ventilasi sistem terpusat.Dengan berkembang dan meluasnya tambang bawah tanah, jalan udara menjadi semakin panjang, tekanan ventilasi yang diperlukan juga semakin besar, sehingga pada ventilasi sistem terpusat, tahanan ventilasinya membesar, dan selain itu, karena jalan udara masuk dan udara buang berdekatan, bersamaan dengan meningkatnya tekanan ventilasi, udara bocor semakin meningkat, hingga jumlah udara efektif berkurang. Oleh karena itu, biasanya di tempat yang terpisah jauh digali jalan udara buang baru, sedangkan lorong kemajuan utama dan lorong kemajuan paralel yang digunakan selama ini, keduanya dijadikan jalan udara masuk. Metode ventilasi yang jalan udara masuk dan udara buangnya terpisah jauh seperti ini disebut ventilasi sistem diagonal.Keunggulan ventilasi sistem diagonal antara lain adalah :

1. Perpanjangan jalan udara utama dapat dikurangi drastis. Jadi tahanan ventilasi dan biaya perawatan lorong dapat berkurang.

2. Karena jalan udara masuk dan jalan udara buang tidak berdekatan, kebocoran udara di antaranya berkurang, dan pintu udara serta alur udara tidak perlu banyak.

3. Seandainya terjadi kecelakaan seperti ledakan di dalam tambang bawah tanah, pemulihan sistem ventilasi mudah dilakukan.

4. Karena portal udara masuk dan udara buang terpisah jauh, tidak ada kekhawatiran udara buang bercampur masuk ke dalam udara masuk akibat arah angin.

1. 1.3.2   Pembagian Aliran Udara

Aliran cabang utama pada ventilasi tambang bawah tanah, pecah menjadi beberapa aliran cabang, kemudian setiap aliran cabang terbagi lagi untuk menyapu permuka kerja dan menjadi udara buang. Lama-lama aliran cabang udara buang lain juga berkumpul dan bergabung dengan udara buang utama dan dibuang ke luar tambang bawah tanah. Berpecah dan mengalirnya aliran udara seperti ini disebut pembagian aliran udara atau pencabangan aliran udara.Pembagian aliran udara mempunyai efek sebagai berikut :

1. Tahanan ventilasi menjadi kecil karena pembagian, sehingga dengan memakai kipas angin yang sama dapat dilakukan ventilasi udara lebih banyak.

2. Dapat mengantarkan udara segar ke setiap permuka kerja di setiap zona.3. Apabila di jalan udara terjadi kerusakan seperti ambrukan (caving), pengaruhnya

dapat dibatasi pada satu zona saja.4. Pengaruh kecelakaan seperti kebakaran tambang bawah tanah, semburan gas,

swabakar dan ledakan dapat dibatasi pada satu zona.5.  Dapat mengurangi kecepatan udara di lorong arteri.6. Dapat mengantarkan udara bertemperatur relatif rendah hingga ke dekat permuka

kerja.

Semua ini adalah efek utama dari pembagian aliran udara. Mengenai pembagian aliran udara ini, terutama ventilasi di permuka kerja ekstraksi, peraturan keselamatan tambang batu bara di Jepang mengatur sebagai berikut :※  Pada tambang batu bara kelas A, udara buang dari lokasi ekstraksi batu bara sistem lorong panjang atau gob tidak boleh dilalukan ke lokasi ekstraksi lain. (Kecuali ada alasan khusus dan mendapat izin dari kepala bagian pengawasan keselamatan tambang, maka diperbolehkan)Demikianlah, setiap permuka kerja ekstraksi di Jepang harus mempunyai ventilasi yang berdiri sendiri. Bukan saja di permuka kerja ekstraksi, tetapi di permuka kerja penggalian lubang bukaanpun diharapkan menerapkan ventilasi independen dengan mempertimbangkan gas yang muncul.Metode pembagian aliran udara terdiri dari pembagian aliran alami dan pembagian aliran proporsional. Pembagian aliran alami adalah metode pembagian aliran secara alam tanpa menggunakan alat pembagi aliran ataupun kipas angin bantu. Sedangkan pembagian aliran proporsional adalah metode pengaturan jumlah udara ventilasi dengan menggunakan peralatan seperti tersebut. Tergantung dari tahapan pembagiannya, aliran cabang dapat dibagi menjadi aliran cabang primer, aliran cabang sekunder dan aliran cabang permuka kerja, seperti terlihat pada gambar di bawah.

Hal penting yang berikutnya adalah strukturnya harus dapat mencegah udara bocor untuk meningkatkan jumlah udara efektif. Masalah ini bukan saja untuk maksud menyingkirkan gas di lokasi kerja yang merupakan tujuan utama, tetapi dilihat dari segi pencegahan swabakar dan ekonomi daya ventilasi juga penting. Untuk mencapai tujuan tersebut, jaringan ventilasi utamanya menggunakan sistem diagonal (mengenai sistem ini akan dijelaskan kemudian) dengan menggali sumuran tegak ventilasi di bagian dalam, sementara sebagai cara efektif pada konstruksi panel digunakan sistem struktur ruang.2.  Ventilasi Utama2.1  Jenis Ventilasi UtamaVentilasi utama terdiri dari jenis-jenis berikut.

Klasifikasi berdasarkan metode pembangkitan daya ventilasi

………….. ventilasi alam            ventilasi mesin

Klasifikasi berdasarkan tekanan ventilasi pada ventilasi mesin

………….. ventilasi tiup             ventilasi isap

Klasifikasi berdasarkan letak jalan udara masuk dan udara buang

………….. ventilasi terpusat       ventilasi diagonal

2.2  Ventilasi AlamSetiap kenaikan atau penurunan temperatur sebesar 1°C, sumua jenis gas akan memuai atau menyusut sebesar 1/273 kali volumenya pada 0°C. Dengan kata lain, berat per satuan volume akan bertambah atau berkurang sebesar 1/273 kali.Temperatur di permukaan (di luar tambang bawah tanah) berubah secara drastis tergantung dari musim (terutama di negara 4 musim). Dalam satu hari, temperatur di luar tambang bawah tanah juga mengalami perubahan kecil dari siang ke malam. Tetapi, temperatur di dalam tambang bawah tanah pada ke dalaman tertentu hampir tidak ada perubahan yang besar sepanjang 4 musim, atau antara malam dan siang. Temperatur di dalam tambang bawah tanah yang panas buminya tidak tinggi, pada musim panas lebih rendah dari pada temperatur udara luar, dan pada musim dingin lebih tinggi dari pada temperatur udara luar. Sehingga, apabila terdapat perbedaan temperatur jalan udara masuk dan jalan udara buang yang ketinggian portal udara masuk dan udara keluarnya berbeda, akan timbul perbedaan kerapatan udara di dalam dan di luar tambang bawah tanah atau udara di jalan udara masuk dan jalan udara buang akibat temperatur, sehingga membangkitkan daya ventilasi. Penyebab yang dapat membangkitkan daya ventilasi adalah sebagai berikut :a)  Perbedaan tinggi portal udara masuk dan udara buangb)  Perbedaan temperatur jalan udara masuk dan jalan udara buangc)  Perbedaan temperatur di dalam dan di luar tambang bawah tanahd)  Komposisi udara di dalam tambang bawah tanahe)  Tekanan atmosfir