SISTEM VENTILASI ARTIFICIAL TAMBANG BAWAH TANAH

Ventilasi menjadi salah satu instrumentasi esensial dalam aktivitas tambang bawah tanah karena memberikan supply udara bersih bagi aktivitas pekerja dan alat-alat di lokasi underground. Ventilasi dibutuhkan karena supply udara alami tidak mampu memberikan jaminan penyediaan udara bersih yang mencukupi. Ini juga merupakan implementasi dari good mining practice yang memberikan jaminan keamanan bagi para pekerjanya.

Berdasarkan asal supply udaranya, sistem ventilasi dibagi menjadi 2, yaitu

1.       Sistem ventilasi alamiah, Sistem ini terbentuk secara alami seiring dengan terbentuknya bukaan/penggalian tunnel pada tambang bawah tanah. Dengan adanya lubang bukaan, secara otomatis udara akan mengalir melalui lubang bukaan tersebut.

2.       Sistem ventilasi buatan (artificial), Sistem ventilasi ini dibangkitkan dengan bantuan listrik.Sebagai alat suplai udaranya digunakan fan. Fan pada system ini bertugas sebagai pengatur sirkulasi udara sehingga setiap front kerja pada tambang tersebut akan tersuplai udara cukup.

Untuk itu, system ventilasi yang umum digunakan pada tambang bawah tanah adalah artificial ventilation system. Artificial ventilation system ini adalah system ventilasi buatan dengan memberikan intake udara bersih yang dihasilkan dari fan blower dan mengeluarkan udara kotor melalui system exhaust fan. System jaringan buatan inilah yang dipergunakan di dalam tambang bawha tanah untuk membuat sirkulasi udara lancar. System ventilasi sangat tergantung dari ketersediaan dan karakteristik fan blower dan exhaust.

Sistem ventilasi dibagi menjadi 3 berdasarkan penggunaan fannya, yaitu:

1.       Sistem forcing, Sistem forcing akan memberikan hembusan udara bertekanan positif ke front kerja. Tekanan positif berarti aliran udara ini mempunyai tekanan lebih besar dibanding udara di atmosfer. Udara dialirkan melalui pipa/flexible saluran ventilasi ini menghubungkan fan dengan front kerja sebagaimana terlihat pada gambar. Dalam system ini, dihembuskan udar bersih ke front.

Ventilasi Sistem forcing

2.       Sistem exhausting,  Sistem exhausting akan memberikan hembusan udara yang berkebalikan dengan sistem forcing, yaitu bertekanan negatif ke front kerja. Tekanan negatif yang dimaksud disini adalah tekanan yang dihasilkan oleh proses penghisapan udara. Pada sistem exhausting, fan diletakkan dekat dengan front kerja, sehingga dapat memudahkan kerjanya dalam menghisap udara dari front kerja tersebut. Udara yang dihisap adalah udara kotor atau gas yang tak diinginkan.

Ventilasi Sistem exhausting

3.       Sistem overlap,  Sistem ini merupakan gabungan dari sistem exhausting dan forcing. Berbeda dengan kedua sistem diatas, sistem ini menggunakan 2 fan yang memiliki tugas berbeda satu sama lain. Ada fan yang bertugas menyuplai udara ke front (intake fan), ada fan yang bertugas untuk menghisap udara dari front (exhausting fan). Tetapi exhaust fan dipasang lebih mundur (lebih jauh) dari front penambangan. Sedangkan duct akhir dari intake fan dipasang lebih dekat dengan front penambangan. Hal ini untuk mencegah agara udara yang disuplai langsung dihisap oleh exhaust fan sehingga udara akan memiliki waktu untuk bersirkulasi pada front penambangan.

Ventilasi Sistem overlap

untuk menghasilkan system ventilasi yang mampu bersirkulasi, ada beberapa parameter yang perlu diperhatikan (acuannya adalah Kepmentamben no. 555) yaitu:

·         Kebutuhan udara pada front tambang bawah tanah sebesar  3 m³/menit  untuk setiap hp mesin dan  1 m³/menit untuk setiap pekerja

·         Tekanan udara akan berbanding terbalik terhadap luas permukaan saluran tersebut, yang dinyatakan dengan rumus

·         Head loss yaitu kehilangan debit udara yang menyebabkan penurunan efisiensi  yang terjadi karena dari sistem ventilasi tersebut. Head loss terjadi karena adanya aliran udara akibat kecepatan (H_v), gesekan (H_f) dan tikungan saluran/perubahan ukuran saluran (H_x), yang dapat dirumuskan sebagai berikut

Head loss terbesar terjadi apabila ada arus yang dibelokan dengan sudut tajam. Grafik di bawah ini menunjukkan penurunan efisiensi  (head loss) debit ventilasi karena tikungan 90 derajat (dipengaruhi oleh diameter flexible/rigid duct) dan sudut tikungan.

Chart shock loss faktor untuk tikungan 90°, cross section lingkaran

Jenis duct juga mempengaruhi hambatan efisisensi supply ventilasi karena adanya gesekan (friction factor) antara udara dengan masa jenis dari duct itu sendiri. Beberapa jenis friction factor untuk rigid duct seperti dijelaskan di table di bawah ini:

Faktor gesekan pada berbagai jenis duct

  

Ventilasi Tambang Bawah Tanah dan Gas Pengotor

Pada dasarnya tambang bawah tanah adalah suatu system yang unik, karena mengkombinasikan berbagai metode penambangan, ventilasi, supporting hingga pengawaairan yang kompleks. Tambang bawah tanah bagi sebagian orang merupakan “seni” dalam mengekstrak mineral dari perut bumi. Dan salah satu hal yang sangat esensial dalam tambang bawah tanah adalah system ventilasi.

Pada dasarnya, sistem ventilasi merupakan metode aplikasi dari prinsip fluida dinamik (dalam hal ini udara) terhadap laju udara pada bukaan tambang bawah tanah. SIstem ventilasi ini diperlukan untuk memberikan asupan udara bersh bagi pekerja tambang juga bagi alat-alat mekanis di lokasi tersebut. Untuk menunjang aktivitas tambang bawah tanah,  maka dibutuhkan suatu sistem ventilasi yang sesuai sehingga member jaminan suplai udara yang memadai dan dapat bekerja dengan optimal. Pada dasarnya, sistem ventilasi tambang bawah tanah ini memiliki 3 fungsi umum yaitu:

1.       Sebagai control kualitas dan kuantitas udara, yaitu menyedeiakan dan mengalirkan udara segar ke dalam tambang untuk kebutuhan pernafasan pekerja dan proses lain yang ada di dalamnya, termasuk debit dan tekanan

2.       Melarutkan dan membuang gas gas pengotor hingga mencapai kondisi balance (equilibrium) terutama setelah  aktivitas peledakan dan memenuhi syarat bagi aktivitas penambangan

3.       Menyngkirkan debu dan partikulat hingga berada di bawah nilai ambang batas (NAB) dan aman untuk melaksanakan aktivitas tambang

4.       Mengatur (adjustment) temperature, kelembaban di dalam tambang sehingga memberikan kondisi yang nyaman untuk bekerja

Ventilasi yang baik akan mampu memberikan supply udara bersih dan baik serta mengeluarkan udara kotor dan gas berbahaya (toxic) lain di dalam tambang sehingga memberikan ruang kerja yang nyaman. Ventilasi menjadi kebutuhan pokok bagi tiap aktivitas tambang bawah tanah. Tanpa system ventilasi yang memadai, niscaya sulit untuk meneruskan aktivitas tambang.

Ada beberapa prinsip pengaturan jaringan ventilasi di tambang bawah tanah, yaitu:

1.       Udara akan mengalir dari suhu rendah ke tinggi, dari tekanan tinggi ke rendah.

2.       Udara akan lebih banyak mengalir pada jalur ventilasi dengan resistansi yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur dengan resistansi yang besar.

3.       Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu diikuti dalam perhitungan dalam ventilasi tambang.

Komposisi Udara

Udara segar yang dibutuhkan di dalam tambang adalah udara dalam keadaan setimbang yaitu udara yang berkomposisi:

Dalam perhitungan system ventilasi tambang, dihitung bahwa udara segar atau udara normal berkomposisi Nitrogen 79% dan Oksigen 21% dan selalu mengandung Karbondioksida sebanyak 0,03%.

Oksigen adalah unsur yang paling diperlukan untuk pernafasan manusia. Kadar oksigen normal sebesar 20,95% adalah kadar oksigen bebas di udara sedangkan Nilai Ambang Batas (atas) nya adalah 23%. Jika komposisi oksigen bebas lebih dari ini, maka potensi terbakar sangat tinggi. Percikan bara saja dapat menjadi sumber api yang berbahaya. NIlai Ambang Batas (bawah) nya adalah 19,5%. Artinya jika kurang dari ini akan berbahaya bagi pernafasan.

Selain itu ada gas-gas pengotor lain yang sifatnya toxic hingga tidak beracun. Gas-gas yang umum terdapat di dalam tambang antara lain:

Jaringan ventilasi ditujukan untuk dapat memberikan supply udara bersih dan membuang udara kotor dna gas gas beracun seperti yang disebutkan diatas. Apabila ada satu indicator gas beracun melebihi ambang batas, maka perlu dilakukan treatment untuk menghilangkan gas tersebut. Salah satu gas beracun yang kerap terdapat di tambang bawha tanah adalah karbonmonooksida (CO).

Karbon monoksida bersifat racun karena hemoglobin dalam darah lebih mudah mengikat gas ini dibanding oksigen. Akibat darah yang justru mengangkut CO, maka suplai oksigen ke organ vital menjadi berkurang. Salah satu organ yang peka adalah otak. Kekurangan oksigen pada otak dapat menyebabkan kerusakan otak hingga mengantar pada kematian. Berikut adalah gejala akibat keracunan karbon monoksida dalam berbagai konsentrasi:

 

Potensi Bahaya di Tambang Bawah Tanah

Salah satu karakteristik kegiatan pertambangan adalah padat modal, padat teknologi dan memiliki risiko yang besar. Kemudian sebagai aktivitas ekstraktif, banyak aktivitas dilakukan pada kondisi ekstim sehingga potensi terjadinya kecelakaan sangat besar. Kemudian salah satu acuan utama dalam praktek penambangan yang baik dan benar termasuk di dalamnya pelaksanaan budaya keselamatan dan kesehatan kerja adalah Kepmentamben No. 555K/MPE/1995 tentang Pedoman Kesehatan Keselamatan Kerja di Wilayah Pertambangan.

Tambang bawah tanah memiliki resiko keselamatan kharakteristik dibandingkan dengan tambang terbuka dikarenakan keterbatasan kondisi yang disesaikan dengan aktivitas bawah tanahnya. Tingkat resiko yang tinggi ini maka keselamatan kerja haruslah menjadi perhatian utama dalam pelaksanaan kegiatan tambang. 

Di dalam aktivitas pertambangan bawah tanah, potensi bahaya dari aktivitas yang dilakukan lebih banyak dibandingkan dengan  tambang terbuka. Ini dikarenakan kondisi dan lokasi kerja yang sangat terbatas dibanding tambang terbuka. Beberapa keterbatasan tersebut adalah:

a.       Ruang Kerja yang Terbatas

Bekerja di bawah tanah tentunya jauh berbeda dibanding bekerja normal diatas permukaan. Dimensi bukaan tunneling mesti dihitung cermat agar efisien dari sudut biaya, dan aman dilihat dari pertimbangan teknis. Tunneling yang terlalu besar akan akan membutuhkan biaya tinggi disertai dengan kerumitan-kerumitan teknis.

Pekerja tambang dituntut untuk bekerja dalam lingkungan yang terbatas. Terbatasnya ruang sudah jelas akan mempertinggi resiko yang dapat mengancam keselamatan. Bahaya tertabrak kendaraan bergerak (LHD, Wheel Loader, Mine Truck, Jumbro Drill dan lain sebagainya) dapat saja terjadi akibat keterbatasan ruang gerak.

Dimensi alat harus disesuaikan dengan dimensi bukaan

b.      Cahaya yang terbatas

Bekerja di bawah tanah berarti bekerja tanpa penyinaran yang alami dan di bawah keterbatasan cahaya. Cahaya bantuan hanya didapat dari penerangan dengan lampu atau melalui Mine Spot Lamp (MSL). Tetapi jika cahaya bantuan ini dibandingkan dengan panjang tunneling yang dapat mencapai beberapa kilometer maka penerangan tidak mungkin dipasang di seluruh tempat. Bekerja dengan cahaya terbatas atau diterangi oleh MSL tentunya sangat riskan. Oleh karena itu para pekerja tambang bawah tanah tidak diperbolehkan untuk bekerja sendirian. Setidaknya ditemani oleh satu orang untuk mengantisipasi jika salah satu MSL tersebut mati.

Pekerja dibekali lampu sorot (Mine Spot Lamp) sebagai penerang tambahan

c.       Kondisi batuan yang rawan

Batuan rapuh adalah musuh terbesar miners. Telah dilakukan beragam metode terapan untuk memperkuat batuan tetapi pekerja tambang tetap harus waspada akan bahaya ini. Runtuhan batuan, sekecil apapun akan beresiko. Runtuhan batuan kecil mungkin saja merupakan awal dari aktivitas yang memancing ambrukan lebih besar lagi. Untuk meminimalkan resiko keselamatan kerja, selain penyanggaan yang harus teliti dan akurat, berbaga macam prosedur kerja juga diperlukan untuk melengkapi keamanan aktivitas.

Supporting System, untuk memperkuat lubang bukaan pada kondisi batuan rawan

d.      Gas berbahaya

Berbagai macam jenis gas berbahaya, tumpah ruah dan banyak terdapat di dalam tambang bawah tanah. Metan adalah gas berbahaya yang ditemui di tambang batubara bawah tanah. Sedangkan utuk tambang bijih bawah tanah, gas yang paling berbahaya adalah carbonmonodioxide (CO). Para pekerja tambang bawah tanah rawan terpapar dengan gas beracun. Akibat sirkulasi udara terowongan yang terbatas, gas-gas beracun tidak bisa langsung terlepas ke atmosfer. Beberapa gas beracun ini antara lain CO, CO₂, H2S, NOx, dan SO2. Gas ini dapat terjadi akibat proses peledakan, emisi kendaraan dan alat berat maupun  gas yang terlepas alami oleh kondisi batuan.

Pada banyak kondisi, sulit membuat kadar masing-masing gas itu menjadi benar-benar nol. Oleh karena itu ditetapkanlah ambang batas. Tidak ada satupun pun gas yang boleh melebihi ambang batas ini. Jika terdapat dalam kadar tinggi, gas-gas ini dapat menyebabkan kematian.

Ventilasi yang baik dapat mengurangi potensi keracunan gas berbahaya

Karbon monoksida bersifat racun karena hemoglobin dalam darah lebih mudah mengikat gas ini dibanding oksigen. Akibat darah yang justru mengangkut CO, maka suplai oksigen ke organ vital menjadi berkurang. Salah satu organ yang peka adalah otak. Kekurangan oksigen pada otak dapat menyebabkan kerusakan otak hingga mengantar pada kematian.

Berikut adalah gejala akibat keracunan karbon monoksida dalam berbagai konsentrasi:

·         35 ppm (0.0035%)     Pusing jika terdedah lebih dari 6 jam

·         100 ppm (0.01%)        Pusing jika terdedah lebih dari 2 jam

·         200 ppm (0.02%)       Pusing dalam rentang 2-3 jam

·         400 ppm (0.04%)       Pusing hebat dalam rentang 1-2 jam

·         1,600 ppm (0.16%)    Pusing dalam 45 menit. Tak sadar dalam 2 jam.

·         3,200 ppm (0.32%)   Pusing dalam rentang 5-10 menit. Kematian dalam 30 menit.

·         6,400 ppm (0.64%)   Pusing dalam waktu 1-2 menit. Kematian kurang dari 20 menit.

·         12,800 ppm (1.28%)  Tak sadar dalam 2-3 tarikan napas. Kematian dalam 3 menit.

e.      Debu dan Partikulat

Aktivitas di bawah tanah hampir selalu dipengaruhi oleh debu baik yang berasal dari batuan halus, kayu, semen maupun dampak dari lalu lintas alat berat. Debu yang berbahaya adalah debu silica yang jika terhisap dapat mengendap di pernafasan dan mengakibatkan penyakit silikosis. Jenis debu yang juga berbahaya adalah debu batubara dan debu dari bijih radioaktif. Debu-debu ini juga mampu menimbulkan masalah kesehatan yang serius.

Upaya yang umum dikerjakan untuk mengurangi tingkat resiko akibat terpapar debu yaitu dengan membuat sistem ventilasi udara yang baik. Sirkulasi udara di tambang bawah tanah harus dibuat selancar mungkin dengan mengalirkan udara bersih dan supply oksigen serta membawa keluar udara kotor. Selain itu untuk menambah keselamatan, para pekerja juga harus dilengkapi dengan respirator (masker) sebagai alat pelindung kesehatan.

Respirator, Alat Pelindung Diri wajib di area penuh debu

f.        Heat and Cold Stress

Wilayah tambang kebanyakan berada di jalur khatulistiwa dengan iklim yang panas, dan mungkin bisa mencapai 40⁰ C pada udara normal di luar. Berdasarkan undang-undang kesehatan dan peraturan menteri mengenai bahaya pajanan fisik, mengenai heat stress tidak berlaku karena hanya membatasi hingga 32⁰ C saja. Di tambang bawah tanah diusahakan tidak di temui daerah yang bersuhu diatas 32⁰ C oleh kaerna itu diperlukan system ventilasi yang memadai serta disediakan  lokasi pengisian air minum dan tempat istirahat sementara yang dekat dengan lokasi kerja.

Ventilasi berfungsi menyalurkan udara bersih dan mengeluarkan udara kotor serta memperbaiki suhu lokasi kerja

g.       Bahan Kimia

Pekerja tambang bawah tanah rawan terpapar bahan kimia yang umumnya disebabkan karena aktivitas charging blasting (akibat penggunaan bahan peledak), penggunaan oli bor, proses pengisian kembali (backfilling /pastefil) maupun dari aktivitas shoot crete. Bahan kimia yang rawan terpapar seperti Sianida (CN^-), Nitrat (NOx), Gas Mudah Menguap (Volatile Gases) dan lainnya.

Bahan kimia, perlu pengelolaan tertentu dan cermat dalam pengendaliannya

h.      Personal Hygiene

Adalah salah satu hal yang paling jarang di awasi. Peralatan dalam mendukung hygiene personal yang paling penting adalah washtafel dan sabun cuci tangan yang sulit didapatkan di lokasi underground. Kebanyakan pekerja bawah tanah tidak peduli terhadap kebersihan hygiene ini, tidak ditemui lokasi pencucian dan bahan pencuci yang aman di kantin. Pemeriksaan feces dan standarnya harus dilakukan 6 bulan sekali untuk menghindari kontaminasi kuman diare pada saat pengelolaan makanan.

i.         Kebisingan

Kebisingan ditemukan di banyak lokasi tabang bawah tanah seperti akibat aktivitas mesin berat, aktivitas blower ventlasi maupun dari aktivitas blasting. Penggunaan APD yang memadai sangat diperlukan pada kondisi ini. Penggunaan yang direlomendasikan adalah ear muffler.

Pelindung pendengaran, sangat perlu karena pendengaran yang rusak tak dapat pulih

j.        Manual Handling

Walau telah banyak menggunakan alat-alat canggih di dunia tambang, cidera akibat manual handling masih banyak terjadi. Cidera manual handling yang paling banyak ditemukan pada pakerja dengan menggunakan alat yang berat seperti pada penggunaan alat bor jackleg. Manual handling umumnya terjadi pada para pekerja yang mengangkat beban secara manual lebih dari 50 kg dengan perjalanan yang panjang dan berbahaya.

k.       Kelembaban

Masalah lembab banyak dijumpai di pertambangan diatas 1000 m dpl dan juga pertambangan bawah tanah. Lembab dapat memicu penyakit yang disebabkan kuman yang menyerang kulit dan pernapasan. Selain karena keterbatasan udara bersih bawah tanah, kelembaban juga diakibatkan banyaknya limpasan dan kebocoran air dan juga kelembaban dari material kayu yang melapuk. Salah satu solusi dalam permasalahan ini adalah diperlukan pengaturan batas lama bekerja di dalam bawah tanah sesuai tiap meter ke dalamannya dan juga  pemberian aliran udara yang terus menerus akan membantu pengurangan lembab dan pengap.