Ventilasi 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.

Ventilasi Tambang adalah pengendalian pergerakan udara, arah dan jumlahnya. Meskipun tidak memberikan kontribusi langsung ke tahap operasi produksi, ventilasi yang kurang tepat seringkali akan menyebabkan efisiensi yang lebih rendah dan produktivitas pekerja menurun, tingkat kecelakaan meningkat, dan tingginya tingkat ketidakhadiran.

1. Fungsi Ventilasi Tambang

Ventilasi 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.

Udara diperlukan tidak hanya untuk bernafas tetapi juga untuk membubarkan kontaminasi kimia dan fisika (gas, debu, panas, dan kelembaban). Di seluruh dunia, praktik ventilasi tambang sangat diatur, terutama pada tambang yang mengandung gas (noncoal) tambang batubara dan, dan ketetapan lainnya terkait untuk jumlah udara yang dibutuhkan untuk mencairkan emisi diesel, asap peledakan, radiasi, debu, emisi baterai, dan banyak kontaminanasi lainnya.

Untuk menjaga ventilasi yang sesuai sepanjang berlangsungnya tambang, perencanaan awal harus diperhitungkan karena sangat penting untuk kedepannya.

Perencanaan kemajuan ventilasi melibatkan dua faktor utama pertimbangan:
(1) Total tingkat Volume aliran udara yang dibutuhkan untuk tambang, dan distribusi memuaskan dan ekonomis,
(2) tekanan yang dibutuhkan pada kipas. Sebuah sistem ventilasi harus dirancang dengan baik, efektif, fleksibel, dan ekonomis.

2. Prinsip Ventilasi Tambang

Pada 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.

Berdasarkan asal supply udaranya, sistem ventilasi dibagi menjadi 2 (dua), yaitu :

a. 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.

b. Sistem Ventilasi Buatan (artificial)

Sistem ventilasi ini dibangkitkan dengan bantuan  listrik. Sebagai alat supply udaranya digunakan fan. Fanpada sistem ini bertugas sebagai pengatur sirkulasi udara sehingga setiap front kerja pada tambang tersebut akan tersuplai udara cukup.

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

Sistem ventilasi dibagi menjadi 3 (tga) berdasarkan penggunaan fannya, yaitu :

1. Sistem forcing

Sistem ini akan memberikan hembusan udara bertekanan positif ke front kerja. Tekanan positif berarti aliran udara ini mempunyai tekanan lebih besar dibandingkan udara di atmosfer. Udara dialirkan melalui pipa dimana saluran ventilasi ini menghubungkan fan dengan front kerja sebagaimana terlihat pada gambar. Dalam sistem ini, dihembuskan udara bersih ke front. 

 

Ventilasi Sistem Forcing

2) Sistem exhausting

Sistem ini 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), adan 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.

 

Ventilasi Sistem Overlap

 Untuk menghasilkan sistem ventilasi yang mampu bersikulasi, ada beberapa parameter yang perlu diperhatikan yaitu :

a. 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 :

 

b. 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 (Hv), gesekan (Hf), dan tikungan saluran / perubahan ukuran saluran (Hx). 

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

 

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