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: