VENTILASI TAMBANG

Ventilasi tambang merupakan suatu usaha pengendalian terhadap

pergerakan udara atau aliran udara tambang termasuk.  Parameter yang harus

dipenuhi pada ventilasi adalah jumlah, mutu dan arah alirannya. Adapun tujuan

utama dari ventilasi tambang adalah menyediakan udara segar dengan kuantitas

dan kualitas yang cukup baik, kemudian mengalirkan serta membagi udara segar

tersebut ke dalam tambang sehingga tercipta kondisi kerja yang aman dan nyaman

bagi para pekerja tambang maupun proses penambangan.

Fungsi Ventilasi Tambang

Ventilasi tambang memiliki beberapa fungsi yaitu :

a. 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.

b. 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.

c. Menyingkirkan debu yang berada dalam aliran ventilasi tambang bawah

tanah hingga ambang batas yang diperkenankan.

d. Mengatur panas dan kelembaban udara tambang bawah tanah sehingga

dapat diperoleh suasana / lingkungan kerja yang nyaman

e. Mengencerkan konsentrasi gas-gas beracun dan berbahaya dan debu di

dalam tambang sampai dibawah Nilai Ambang Batas

dan mengeluarkannya dari dalam tambang.

Prinsip Aliran Udara Tambang

Aliran udara dalam ventilasi tambang bawah tanah, berlaku prinsip :

a. Aliran udara bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.

b. Udara akan mengalir dari tempat yang suhu rendah ke tinggi.

c. Udara akan lebih banyak mengalir pada jalur ventilasi dengan

resistansi/tahanan yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur

bertahanan/resistansi yang lebih besar.

d. Tekanan Ventilasi tetap memperhatikan tekanan atmosfir, bisa positif

(Blowing) atau negatif (Exhausting).

e. Aliran udara mengikuti hukum kuadrat yaitu hubungan antara quantity dan

tekanan, bila quantity diperbesar dua kali lipat maka dibutuhkan tekanan

empat kali lipat.

f. Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu diikuti dalam perhitungan

pada ventilasi tambang.

Kualitas Udara Tambang

Udara tambang meliputi campuran antara udara atmosfir dengan emisi

gas-gas dalam tambang serta bahan-bahan pengotornya. Parameter kualitas udara

meliputi gas, debu, temperatur serta kelembaban udara. Standar udara yang bersih

adalah udara yang mempunyai komposisi sama atau mendekati dengan komposisi

udara atmosfir pada keadaan normal. Udara segar normal yang dialirkan pada

ventilasi tambang terdiri dari Nitrogen, Oksigen, Karbondioksida, Argon dan Gas-

gas lain. Komposisi udara segar dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Komposisi Udara Segar

Unsur Persen Volume (%) Persen Berat (%)

Nitrogen (N2)

Oksigen (O2)

Karbondioksida CO2)

Argon (Ar), dll

78,09

20,95

0.03

0,93

75,53

23,14

0,046

1,284

(sumber : Hartman, 1982)

       Dalam perhitungan ventilasi tambang selalu dianggap bahwa udara segar

normal terdiri dari : Nitrogen = 79%, dan Oksigen = 21%. Disamping itu

dianggap bahwa udara segar akan selalu mengandung karbondioksida (CO2)

sebesar 0,03%. Udara dalam ventilasi tambang selalu mengandung uap air, tidak

pernah ada udara yang benar-benar kering. Karena itu akan selalu ada istilah

kelembaban udara.

Jenis – Jenis Ventilasi Tambang

Jenis-jenis ventilasi dapat digolongkan berdasarkan beberapa hal berikut

ini antara lain :

Penggolongan berdasarkan metode pembangkitan daya ventilasi, terdiri

dari : ventilasi alami dan ventilasi mesin.

Penggolongan berdasarkan tekanan ventilasi pada ventilasi mesin,

terdiri   dari : ventilasi tiup  dan  ventilasi sedot.

Penggolongan berdasarkan letak intake dan Outake airway, terdiri dari :

ventilasi terpusat dan ventilasi diagonal.

1. Ventilasi Alami (natural ventilation)

Jika suatu tambang memiliki dua shaft yang saling berhubungan

pada kedalaman tertentu, sejumlah udara akan mengalir masuk ke dalam

tambang meskipun tanpa alat mekanis. Ventilasi alam disebabkan udara

pada downcast shaft lebih dingin dari udara pada upcast shaft. Dan juga

dipengaruhi oleh perbedaan tekanan dan densitas udara antara dua shaft yang

saling berhubungan tersebut.

Ventilasi alami terjadi karena perbedaan temperatur di dalam dan

luar stope. Temperatur di dalam stope  akan mempengaruhi terjadinya

ventilasi alami. Apabila terdapat perbedaan temperatur intake

airway dan return airway yang ketinggian mulut pitintake dan Outakenya

berbeda, akan timbul perbedaan kerapatan udara di dalam dan di

luar stope atau udara di intake airway danreturn airway yang

berbeda temperaturnya, yang akan membangkitkan aliran udara.

2. Ventilasi Mekanis (artificial / mechanical ventilation)

Ventilasi mekanis adalah jenis ventilasi dimana aliran udara masuk ke

dalam tambang disebabkan oleh perbedaan tekanan yang ditimbulkan oleh

alat mekanis. Yang dimaksud peralatan ventilasi mekanis adalah semua jenis

mesin penggerak yang digunakan untuk memompa dan menekan udara segar

agar mengalir ke dalam lubang bawah tanah. Yang paling penting dan umum

digunakan adalah fan atau mesin angin. Mesin angin adalah pompa udara,

yang menimbulkan adanya perbedaan tekanan antara kedua sisinya, sehingga

udara akan bergerak dari tempat yang tekanannya lebih tinggi ke tempat yang

lebih rendah. Pada proses menerus dapat dilihat  bahwa mesin angin

menerima udara pada tekanan tertentu dan dikeluarkan dengan tekanan yang

lebih besar.

Jadi mesin angin adalah perubah energi dari mekanis ke fluida, dengan

memasok tekanan untuk mengatasi kehilangan tekan(head losses) dalam

aliran udara. Pergerakan udara di tambang bawah tanah dibangkitkan dan

diatur oleh pembangkit tekanan yang disebut ventilator atau mesin angin.

Mesin angin yang memasok kebutuhan udara untuk seluruh tambang

dinamakan mesin angin utama (main fan). Mesin angin yang digunakan untuk

mempercepat aliran udara pada percabangan atau suatu lokasi tertentu di

dalam tambang, tetapi tidak menambah volume total udara di dalam tambang

disebut mesin angin penguat (booster fans), sedangkan mesin angin yang

digunakan pada lokasi kemajuan atau saluran udara tertutup (lubang buntu)

dinamakan mesin angin bantu (auxiliary fans). Berdasarkan cara

menimbulkan udaranya serta letak mesinnya, ventilasi mekanis  dibedakan

menjadi tiga metode yaitu :

1) Metode hisap (exhaust system)

Sistem exhausting akan memberikan hembusan udara yang

berkebalikan dengan sistem forcing, yaitu bertekanan negatif

kefront 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. 

2) Metode hembus (forcing sytem)

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. Pipa/saluran ventilasi

ini menghubungkan fan dengan front kerja 

3) Metode hisap hembus (overlap system)

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 agar

udara yang disuplai langsung dihisap oleh exhaust fan sehingga udara

akan memiliki waktu untuk bersirkulasi pada front penambangan. 

3. Ventilasi Bantu (Auxiliary Ventilation)

Udara ventilasi yang disalurkan ke terowongan utama maupun ventilasi

permuka kerja penambangan biasanya dilakukan dengan membawa udara

masuk (intake air) secara langsung melalui jalan udara sepanjang penampang

terowongan. Ventilasi juga dapat dilaksanakan dengan mengirimkan

angin/udara yang dibangkitkan oleh kipas angin lokal, air jet dan lain-lain,

dengan menggunakan saluran udara (air duct) ke lokasi yang tidak dapat

dipenuhi oleh ventilasi utama, seperti pada lokasi terowongan buntu (lokasi

pembuatan lubang maju). Dilihat dari segi fasilitas peralatan, ventilasi bantu

dapat dibagi menjadi ventilasi saluran udara, brattice, dan static air mover.

Dasar – Dasar Perhitungan Jaringan Ventilasi

Prinsip perhitungan jaringan ventilasi pada dasarnya merupakan

pemahaman dari teori  pengaliran udara, sehingga diperlukan dasar-dasar

pengetahuan tentang mekanika fluida. Salah satu tujuan dari perhitungan ventilasi

tambang adalah penentuan kuantitas udara dan rugi-rugi (kehilangan energi), yang

keduanya dihitung berdasarkan perbedaan energi.

Proses pengaliran udara pada ventilasi tambang diasumsikan sebagai proses aliran

tetap (steady flow process). Dalam suatu aliran tetap berlaku hukum kekekalan

energi, yang menyatakan bahwa energi total di dalam suatu sistem adalah tetap,

walaupun energi tersebut dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Gas – Gas Pengotor Pada Udara Tambang

Terdapat beberapa macam gas pengotor dalam udara tambang bawah

tanah. Gas-gas ini berasal baik dari proses-proses yang terjadi dalam tambang

maupun dari batuan. Beberapa jenis gas-gas pengotor yang terdapat dalam

tambang bawah tanah tersebut, ada yang bersifat gas racun, yakni; gas yang

bereaksi dengan darah dan dapat menyebabkan kematian. Gas – gas pengotor

tersebut adalah :

a. Karbondioksida (CO2).

Gas ini tidak berwarna dan tidak berbau dan tidak mendukung

nyala api dan bukan merupakan gas racun. Gas ini lebih berat dari pada

udara, karenanya selalu terdapat pada bagian bawah dari suatu jalan udara.

Dalam udara normal kandungan CO2 adalah 0,03 %. Dalam tambang

bawah tanah sering terkumpul pada bagian bekas-bekas penambangan

terutama yang tidak terkena aliran ventilasi, juga pada dasar sumur-sumur

tua.

Sumber dari CO2 berasal dari hasil pembakaran, hasil peledakan

atau dari lapisan batuan dan dari hasil pernafasan manusia.Pada

kandungan CO2 = 0,5 % laju pernafasan manusia mulai meningkat, pada

kandungan CO2 = 3 % laju pernafasan menjadi dua kali lipat dari keadaan

normal, dan pada kandungan CO2 = 5 % laju pernafasan meningkat tiga

kali lipat dan pada CO2 = 10 % manusia hanya dapat bertahan beberapa

menit. Kombinasi CO2 dan udara biasa disebut dengan ‘blackdamp’.      

b. Metana (CH4).

Gas metana ini merupakan gas yang selalu berada dalam tambang

batubara dan sering merupakan sumber dari suatu peledakan tambang.

Campuran gas metana dengan udara disebut ‘tiredamp’. Apabila

kandungan metana dalam udara tambang bawah tanah mencapai 1% maka

seluruh hubungan mesin listrik harus dimatikan. Gas ini mempunyai berat

jenis yang lebih kecil dari pada udara dan karenanya selalu berada pada

bagian atas dari jalan  udara. Metana merupakan gas yang tidak beracun,

tidak berwarna, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. Pada saat proses

pembatubaraan terjadi maka gas metana terbentuk bersama-sama dengan

gas karbondioksida. Gas metana ini akan tetap berada dalam lapisan

batubara selama tidak ada perubahan tekanan padanya. Terhadap

kandungan gas metana yang masih terperangkap dalam suatu lapisan

batubara  dapat dilakukan penyedotan dari gas metana tersebut dengan

pompa untuk dimanfaatkan. Proyek ini dikenal dengan nama ‘seam

methane drainage’.

c. Karbon Monoksida (CO).

Gas karbon monoksida merupakan gas yang tidak berwarna, tidak

berbau dan tidak ada rasa, dapat terbakar dan sangat beracun. Gas ini

banyak dihasilkan pada saat terjadi kebakaran pada tambang bawah tanah

dan menyebabkan tingkat kematian yang tinggi. Gas ini mempunyai

afinitas yang tinggi terhadap haemoglobin darah, sehingga sedikit saja

kandungan gas CO  dalam udara akan segera bersenyawa dengan butir-

butir  haemoglobin (COHb) yang akan meracuni tubuh lewat darah.

Aktifitas CO terhadap haemoglobin menurut penelitian (Forbes

and Grove, 1954) mempunyai kekuatan 300 kali lebih besar dari pada

oksigen dengan haemoglobin. Gas CO dihasilkan dari hasil pembakaran,

operasi motor bakar, proses peledakan dan oksidasi lapisan

batubara. Karbon monoksida merupakan gas beracun yang sangat

mematikan karena sifatnya yang kumulatif. GasCO pada kandungan  0,04

% apabila terhirup selama satu jam baru memberikan sedikit perasaan

tidak enak, dua jam dapat menyebabkan rasa pusing  dan tiga jam

menyebabkan pingsan, lima jam dapat menyebabkan

kematian. Kandungan gas CO sering juga dinyatakan dalam ppm (part per

milion). Sumber CO yang sering menyebabkan kematian adalah gas

buangan dari mobil dan kadang-kadang juga gas pemanas air. Gas CO

mempunyai berat jenis lebih ringan dari berat jenis udara sehingga selalu

terapung dalam udara.

d. Hidrogen Sulfida (H2S).

Gas ini sering disebut juga gas busuk (stinkdamp) karena baunya

seperti bau telur busuk. Gas ini tidak berwarna, beracun  dan dapat

meledak, merupakan hasil dekomposisi dari senyawa belerang. Gas ini

mempunyai berat jenis yang sedikit lebih berat dari udara. Nilai ambang

batas (TLV-TWA/ Threshold Limit Value-Time Weighted Average) yang

diperkenankan umtuk pemaparansebesar 10 ppm pada waktu selama 8

jam sehari.

Untuk waktu singkat (TLV-STEL/ Treshold Limit Value – Short

Term Exposure Limit) tidak diperkenankan terpapar lebih dari

20 ppm Walaupun gas H2S mempunyai bau yang sangat jelas, namun

kepekaan terhadap bau ini akan dapat rusak akibat reaksi gas H2S terhadap

syaraf penciuman.

e. Sulfur ioksida (SO2).

Sulfur dioksida merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak bisa

terbakar. Lebih berat dari pada udara, dan akan sangat pada mata, hidung

dan tenggorokan. Nilai ambang batas ditetapkan pada keadaan gas = 2

ppm (TLV-TWA) atau pada waktu terdedah yang singkat (TLV-STEL) = 5

ppm.

f. Nitrogen Oksida NOX).

Gas nitrogen oksida sebenarnya merupakan gas yang ‘inert’,

namun pada keadaan tekanan tertentu dapat teroksidasi dan dapat

menghasilkan gas yang sangat beracun. Terbentuknya dalam tambang

bawah tanah sebagai hasil peledakan dan gas buang dari motor

bakar. Nilai ambang batas adalah 5 ppm. Oksida nitrogen yang merupakan

gas racun ini akan bersenyawa dengan kandungan air dalam udara

membentuk asam nitrat, yang dapat merusak paru-paru apabila terhirup

oleh manusia.

g. Gas Pengotor Lain.

Gas yang dapat dikelompokkan dalam gas pengotor lain adalah gas

Hidrogen yang dapat berasal dari proses pengisian aki (battery) dan gas-

gas yang biasa terdapat pada tambang bahan galian radioaktif seperti gas

radon. Debu merupakan pengotor udara tambang yang juga berbahaya bila

konsentrasinya cukup tinggi, karena dapat mengganggu lingkungan kerja

dan merusak kesehatan.

Secara garis besar, sumber debu pada tambang bawah tanah berasal

dari aktivitas penambangan yang meliputi operasi pemboran, peledakan,

pemuatan, dan pengangkutan bijih atau batubara. Partikel debu dapat

digolongkan berdasarkan kandungan material solid dan ukuran diameter

rata-rata partikelnya. 

Sumber : http://sasastem.blogspot.com/2014/12/ventilasi-tambang-bawah

tanah.html