Kajian Dilusi Gas Pasca Peledakan

BAB II

TOPIK BAHASAN

A. Latar Belakang Pemilihan Topik

Proses peledakan merupakan proses yang melibatkan senyawa kimia

reaktif apabila dipicu oleh panas, benturan, dan gesekan menimbulkan reaksi

eksoterm. Hasil reaksi yang dihasilkan adalah gas dan uap air. Reaksi

pembentukan gas dalam jumlah besar terjadi sangat cepat menimbulkan energi

dan tekanan gas yang kuat. Sifat gas ledakan yang bertekanan tinggi serta energi

yang dihasilkan dimanfaatkan untuk memberaikan material keras seperti

batubara.

Produk bahan peledak yang dipakai oleh perusahaan adalah permitted

power gel. Bahan peledak tipe ini telah diuji dan lulus zero oxygen balance oleh

pabrik produksi PT. Dahana, berarti apabila meledakkan bahan peledak tipe

permitted power gel diasumsikan tidak menghasilkan gas berbahaya seperti CO,

NO, NO2, dan SO2. Akan tetapi, pada kenyataannya di peledakan menggunakan

permitted power gel di tambang, hasil gas peledakan terindikasi terdapatnya gas

karbon monoksida (CO). Tabel 4 halaman 56 merupakan data kualitas udara front

penambangan split 6 sebelum dan setelah dilakukan peledakan tanggal 11 juli

2015.

55

56

Tabel 4. Kualitas udara di front Split 6 sebelum dan sesudah peledakan Gas Sebelum Peledakan Sesudah PeledakanO2 20,8 % 20,4 %

H2S 0 ppm 6.4 ppmCO 0 ppm 335 ppmCH4 0 % 1 %

Sumber. Penulis 11 Juli 2015

Zero oxygen balance merupakan kesetimbangan jumlah oksigen yang

tepat dalam suatu campuran bahan peledak sehingga seluruh reaksi menghasilkan

hidrogen menjadi dihidrogen oksida, karbon dioksida, dan dinitrogen bebas

sehingga dalam hasil reaksinya hanya ketiga unsur tersebut yang terbentuk.

Rumus untuk menentukan oxygen balance sebagai berikut.

Bahan peledak yang terdapat unsur C,H,O, dan N maka dipakai rumus berikut

Oxygen Balance=Oo−2Co−0,5 H 0

Bahan peledak yang terdiri dari unsur tambahan yang memiliki afinitas terhadap

oksigen, misalnya CaO, Na2O, Al2O3 maka dipakai rumus berikut

Oxygen Balance=(O¿¿o−0,5 Nao−Ca0)−2Co−0,5 H 0¿

Sumber. www.slideshare.com/ zero oxygen balance

Keterangan

Oo : (jumlah oksigen per massa atom relatif) x 100% dari massa handak

Co : (jumlah karbon per massa atom relatif) x 100% dari massa handak

Ho : (jumlah hidrogen per massa atom relatif) x 100% dari massa handak

Cao: (jumlah kalsium per massa atom relatif) x 100% dari massa handak

http://www.slideshare.com/%20zero

57

Nao: (jumlah natrium per massa atom relatif) x 100% dari massa handak

Gas sampingan yang muncul setelah peledakan seperti dihidrogen sulfida

(H2S) dan metana (CH4). Gas H2S kemungkinan merupakan hasil reaksi dari

bahan peledakan dengan senyawa sulfida pada batubara. Gas metana (CH4)

memang telah terjebak dan terbentuk bersamaan dengan pembentukan batubara.

Apabila membongkar batubara di terowongan tambang maka terjadi pelepasan

gas metana ke udara terowongan.

Menurut para ahli tentang timbulnya gas beracun dari reaksi peledakan

disebabkan karena beberapa faktor. Adapun faktor-faktor tersebut sebagai berikut

1. Pencampuran ramuan bahan peledak yang meliputi unsur oksida dan bahan

bakar yang tidak seimbang sehingga tidak mencapai zero oxygen balance.

2. Letak primer tidak tepat.

3. Kurang tertutup karena pemasangan stemming kurang padat.

4. Adanya air dalam lubang ledak.

5. Sistem waktu tunda tidak tepat.

6. Kemungkinan ada reaksi antara bahan peledak dengan batuan sulfida atau

karbonat.

Gas hasil peledakan di terowongan terakumulasi tidak jauh dari front

peledakan. Sistem ventilasi membantu mempercepat pengenceran gas agar

kondisi kualitas udara kembali ke kondisi normal. Pasokan udara bersih dari duct

58

atau pipa angin di front penambangan setelah terjadi peledakan akan

mengencerkan gas hasil peledakan keluar front penambangan.

Permasalahan yang timbul saat pendilusian gas peledakan adalah lama

waktu pendilusian. Mengencerkan gas berfungsi untuk memperkecil konsentrasi

gas berbahaya menjadi di bawah nilai ambang batas konsentrasi yang

diperbolehkan. Untuk mencapai di bawah ambang batas konsentrasi, sejumlah gas

berbahaya tersebut diencerkan dengan waktu tertentu tergantung pada besarnya

debit (Q) udara segar masuk ke front serta besarnya konsentrasi gas yang

dihasilkan untuk satu kali peledakan. Seakan mengalami suatu dilema apabila

proses dilusi memakan waktu lama dan hal tersebut sangat penting untuk

kesehatan para karyawan tambang sedangkan pilihan kedua adalah lebih

mementingkan aspek waktu efektif untuk produksi batubara. Pada kenyataan di

tambang sesaat sesudah peledakan terkadang karyawan tanpa menunggu waktu

langsung menuju front untuk melanjutkan pekerjaan. Padahal kondisi udara di

front masih mengandung konsentrasi gas berbahaya yang mungkin masih di atas

nilai ambang batas.

Menindaklanjuti permasalahan yang telah dikemukakan mengenai gas

hasil peledakan maka penulis mengambil topik pembahasan Kajian Dilusi Gas

Pasca Peledakan pada Front Penambangan Bawah Tanah PT. Bukit Asam

(Persero) Tbk Unit Pertambangan Ombilin.

59

B. Kajian Teoritis

1. Gas yang Muncul Pasca Peledakan

Reaksi peledakan menghasilkan gas tertentu yang bersifat beracun dan

tidak beracun. Adapun gas yang muncul setelah peledakan sebagai berikut.

a. Karbon Monoksida (CO)

Sifat gas karbon monoksida adalah tidak bewarna, tidak berbau,

tidak berasa, mudah terbakar, dan beracun. Gas ini terbentuk dari reaksi

pembakaran yang tidak sempurna. Pada tambang bawah tanah gas ini

muncul akibat proses peledakan dan motor bakar. Gas karbon monoksida

sacara kumulatif bersifat racun sehingga berbahaya bagi pernafasan dan

menimbulkan kematian.

Dibandingkan dengan kemampuan hemoglobin darah mengikat

oksigen, gas ini memiliki afinitas tinggi terhadap hemoglobin membentuk

HbCO (karboksihemoglobin). Menurut penelitian (Forbes dan

Grove,1954) afinitas hemoglobin mengikat CO tiga ratus kali lebih besar

dari pada afinitas hemoglobin mengikat oksigen. Konsentrasi gas CO

sampai 100 ppm masih dianggap aman dengan waktu kontak relatif

singkat. Gas CO sebanyak 30 ppm bila dihisap manusia selama delapan

jam menimbulkan rasa pusing dan mual.

60

b. Metana (CH4)

Metana merupakan senyawa hidrokarbon ringan golongan alkana

mudah terbakar. Gas metana ada pada lapisan batubara. Pembentukan gas

metana bukan berasal dari reaksi peledakan. Pembentukan gas metana

beriringan dengan pembentukan batubara. Metana terperangkap pada

matrik atau celah rekahan batubara dan apabila dilakukan penambangan

batubara maka gas metana terbebaskan ke udara. Menurut penelitian yang

tentang jumlah pancaran metana dan kedalaman tambang rata rata untuk

tambang batubara bawah tanah delapan negara penghasil utama batubara

yaitu Amerika Serikat, Australia, Inggris, Jerman, Polandia, RRC,

Cekoslovakia, dan bekas Uni Soviet maka pancaran gas metana dapat

diketahui dari perhitungan menggunakan persamaan berikut

Y=4 ,1+0 , 023 X

Sumber. Materi Ventilasi Tambang, Balai Diklat TBT, 2002

Keterangan

Y : Jumlah pancaran gas metana (m3/ton batubara)

X : Kedalaman penambangan rata-rata (m)

c. Dihidrogen Sulfida (H2S)

Dihidrogen sulfida sering disebut stinkdamp (gas busuk)

merupakan gas yang beracun dapat meledak. Gas ini terbentuk akibat

dekomposisi senyawa belerang. Gas ini dapat merusak kepekaan

61

penciuman akan bau gas H2S bila menghirup H2S 0,01% selama lima

belas menit.

d. Karbon Dioksida (CO2)

Gas karbon dioksida tidak berwarna, tidak beracun, dan tidak

mudah terbakar tetapi gas ini menyesakkan pernafasan. Dalam udara

normal kandungan CO2 adalah 0,03%. Dalam tambang bawah tanah gas

ini sering terkumpul pada bagian bekas tambang terutama tempat yang

tidak dialiri ventilasi. Pembentukan gas CO2 di tambang bawah tanah

berasal dari hasil pernafasan manusia, gas motor bakar, dan gas

peledakan.

e. Sulfur Dioksida (SO2)

Sulfur dioksida merupakan gas yang tidak bewarna, beracun, dan

tidak bisa terbakar. Gas ini terbentuk akibar oksidasi senyawa belerang.

Gas SO2 terbentuk dari hasil pembakaran bahan bakar fosil. Saat SO2

terlepas di udara memungkinkan terjadi pembentukan asam H2SO4 bila

bereaksi dengan uap air.

f. Nitrogen Oksida ( NOx)

Nitrogen oksida (NOx) sebenarnya merupakan gas inert (tidak

asam dan tidak basa) tetapi pada tekanan tertentu dapat teroksidasi

menghasilkan gas beracun. Terbentuknya dalam tambang batubara bawah

tanah sebagai hasil gas peledakan dan gas buang motor bakar. Oksida

62

nitrogen bila bereaksi dengan uap air akan membentuk asam nitrat yang

dapat merusak paru-paru manusia.

2. Ventilasi Tambang

Ventilasi pada tambang bawah tanah merupakan suatu sistem yang

mengatur sirkulasi udara pada tambang bawah tanah. Ventilasi merupakan

suatu pemecahanan masalah pada tambang bawah tanah demi mengatur udara

agar penambangan dapat dilaksanakan dengan suasana dan lingkungan kerja

yang nyaman. Fungsi ventilasi pada tambang bawah tanah adalah sebagai

berikut

a. Menyediakan dan mengalirkan udara segar ke dalam tambang untuk

keperluan menyediakan udara segar yang kaya oksigen bagi pernafasan

manusia dan juga untuk keperluan lain yang memerlukan oksigen.

b. Melarutkan dan membawa keluar pengotor seperti gas dan debu dari

tambang hingga mencapai keadaan kandungan gas dalam udara tambang

yang memenuhi syarat bagi pernafasan.

c. Menyingkirkan debu yang berada dalam aliran ventilasi tambang bawah

tanah hingga ambang batas yang diperkenankan.

d. Mengatur temperatur dan kelembaban udara tambang bawah tanah

sehingga dapat diperoleh suasana dan lingkungan kerja yang nyaman.

63

3. Pengendalian Gas-Gas Tambang

Beberapa cara pengendalian yang dapat dilakukan terhadap pengotor

gas pada tambang bawah tanah yaitu

a. Pencegahan (Preventation)

Upaya mencegah pembentukan gas-gas berbahaya seperti

pemeliharaan motor bakar di tambang, pengaturan proporsi bahan peledak

agar zero oxygen balance, dan penyedotan metana (proyek coal bed

methane) jauh hari sebelum penggalian batubara.

b. Pemindahan (Removal)

Pemindahan gas dengan bantuan ventilasi tambang. Gas yang

terakumukasi pada penambangan dihisap dan dibuang ke luar tambang.

Peralatan pada operasi pemindahan gas ini seperti exhaust fan dan duct.

c. Absorpsi

Adsorpsi merupakan operasi penyerapan. Pada dasarnya

penyerapan gas terbagi dua yaitu absorbsi gas yang berarti proses transfer

massa suatu komponen pada fluida gas ke zat cair. Sedangkan adsorpsi

adalah proses transfer massa suatu komponen pada fluida ke zat padat.

Komponen berupa gas berbahaya di udara tambang batubara bawah tanah

dapat diserap oleh zat tertentu.

64

d. Isolasi

Isolasi berarti menutup area tempat gas berbahaya berasal.

Umumnya dilakukan penutupan pada terowongan penambangan yang

tidak beroperasi agar tidak menyebarkan gas ke terowongan lainnya.

e. Pengenceran (Dilution)

Proses dilusi atau pengenceran merupakan pemanfaatan fungsi

ventilasi. Udara segar yang masuk melalui sistem ventilasi tambang

berfungsi sebagai pelarut gas sehingga memperkecil konsentrasinya.

Jumlah udara segar yang diperlukan untuk mengencerkan suatu masukan

gas sampai nilai ambang batas konsentrasi gas dapat ditentukan dengan

persamaan berikut

Q=Qg

NAB−B−Qg

Sumber. Howard L. Hartman, Jan M. Mutmansky, Raja V. Ramani, Y. J. Wang, Mine Ventilation and Air Conditioning

Keterangan

Qg : Debit gas pengotor

B : Konsentrasi gas dalam udara normal

Dilusi merupakan fenomena pengenceran dan pengurangan

konsentrasi. Pendilusian/pengenceran konsentrasi suatu zat, senyawa, atau

campuran berarti menambahkan volume pelarutnya. Apabila zat memiliki

konsentrasi awal C1dengan volume V 1 ditambah pelarut bervolume V,

65

sehingga V2 = V+V1. Zat akan mengalami penurunan konsentrasi

(C ¿¿2) .¿ rumus pengenceran zat sebagai berikut

C1 . V 1¿C2 . V 2

Fungsi sistem ventilasi tambang bawah tanah adalah pendilusian

gas kontaminan. Dengan adanya pasokan udara segar lewat ventilasi,

secara langsung udara masuk bertindak sebagai pelarut gas-gas tersebut.

Adapun gambaran proses dilusi pada front penambangan setelah

peledakan dapat dilihat pada gambar 49 berikut.

Sumber. Penulis Gambar 49. Perkiraan pendilusian gas hasil peledakan di front penambangan

66

Rumus berikut dapat digunakan untuk memperkirakan interval

waktu pengenceran dimulai saat terjadinya kontaminasi oleh gas

peledakan hingga mencapai konsentrasi tertentu. Perhitungan waktu

dilakukan sampai nilai ambang batas. Nilai ambang batas gas dapat dilihat

pada tabel 6.

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

Sedangkan perhitungan debit udara efektif untuk pengenceran yaitu

Q'=QK

Sumber. Industrial Ventilation Manual of Recommended Practice

Keterangan

Co : konsentrasi awal gas yang didilusi

Ct : konsentrasi gas yang telah didilusi selama waktu t

K : faktor kondisi peranginan ruang (dapat dilihat pada tabel 5)

Q : debit udara masuk

Q’ : debit udara efektif untuk pendilusian

Vr : Volume udara ruangan

∆ t : rentang waktu pendilusian (t - to)

Q’ merupakan debit udara efektif untuk pengenceran, Q’ diperoleh

dari Q/k. Nilai k untuk kondisi ventilasi front penambangan belum

diketahui secara pasti. Jadi pada topik permasalahan ini ditentukan nilai k.

Nilai k menunjukkan bobot yang mempengaruhi keefektifan udara masuk

untuk pendilusian dengan memperhatikan konsentrasi gas yang akan

didilusikan dan kondisi fisik peranginan ruangan. Semakin baik sistem

67

peranginan pada ruangan maka nilai k semakin kecil. Pada gambar 50

menunjukkan rentang nilai k tergantung kondisi kondisi fisik peranginan

ruangan.

Sumber. Industrial Ventilation Manual of Recommended Practice Gambar 50. Nilai K untuk beberapa keadaan peranginan ruangan

Rentang nilai k untuk beberapa keadaan peranginan ruangan dapat

diklasifikasikan pada tabel 5 berikut.

68

Tabel 5. Rentang nilai k untuk beberapa keadaan peranginan ruangan

Rentang nilai K Kategori1 - 1,51,5 – 22 – 55 – 10

BestGoodFairPoor

Sumber. Industrial Ventilation Manual of Recommended Practice

4. Kuantitas Udara Tambang

a. Kecepatan Udara

Pengukuran kecepatan udara di dalam terowongan bawah tanah

menggunakan anemometer. Pengukuran kecepatan udara dengan

memposisikan anemometer tegak lurus terhadap aliran udara. Adapun

bentuk anemometer dapat dilihat pada gambar 51 berikut.

Sumber. Dokumentasi Penulis

Gambar 51. Anemometer digital

b. Debit Udara

69

Debit udara merupakan besar volume udara per satuan waktu.

Debit udara diperoleh dari perkalian kecepatan angin dan luas penampang

aliran udara.

5. Kualitas Udara Tambang Bawah Tanah

a. Komposisi udara

Ada beberapa gas yang terdapat pada udara tambang batubara

bawah tanah. Gas-gas tersebut terdiri dari gas bermanfaat dan gas-gas lain

termasuk gas-gas berbahaya yang beracun dan meledak. Adapun nilai

ambang batas (NAB) gas-gas pada udara tambang bawah serta

pengaruhnya pada konsentrasi tertentu dapat dilihat pada tabel 6 berikut.

Tabel 6. Gas tambang bawah tanah

Gas SG (%)NAB (%) Fatal PengaruhO2 1,1056 minimum 19,5 - Tidak beracunN2 0,9673 80 - Tidak beracun

CO2 1,5291 0,5 18 MenyesakkanCH4 0,5545 1 5-15 (meledak) MeledakCO 0,9672 0,01 0,03 Racun, meledakNO2 1,5895 0,0005 0,005 RacunH2S 1,1912 0,002 0,1 Racun, meledakSO2 2,2636 0,0005 0,1 Beracun

Sumber. National Coal Board, England

Menurut Kepmen nomor 555 K tahun 1995 pasal 370 tentang

standar ventilasi, aturan kualitas udara dalam waktu 8 jam dengan persen

kadar CO tidak boleh lebih dari 0,005%, gas metana (CH4) tidak boleh

lebih dari 0,25%, gas H2S tidak boleh lebih dari 0,001%, dan oksida nitrat

70

(NOx) tidak lebih dar 0,0003%. Sedangkan aturan kondisi kualitas udara

untuk tenggang waktu 15 menit dengan persen kadar CO tidak boleh

lebih dari 0,04 % dan % NO2 tidak lebih dari 0,0005%.

Analisis kadar beberapa gas di udara menggunakan multi gas

detector. Perusahaan menyediakan multi gas detector tipe Ventis MX 4

(dapat dilihat pada gambar 52). Alat ini mendeteksi empat gas yaitu CO

dalam ppm, O2 dalam % volume, H2S dalam ppm, dan CH4 dalam persen

LEL (low explosive limit) 1% LEL artinya 0,05% CH4.

Sumber. www.indsci.com Gambar 52. Multi gas detector tipe Ventis MX 4

b. Temperatur dan Humiditas

71

Peralatan pengukuran temperatur dan kelembaban udara adalah

sling psychrometer, dapat dilihat pada gambar 53 berikut.

Sumber. Dokumentasi Penulis

Gambar 53. Sling psychrometer

Perbedaan antara temperatur cembung kering dan cembung basah

menyatakan faktor kenyamanan di dalam udara lembab. Agar seseorang

dapat bekerja dengan nyaman di lingkungan udara dengan kelembaban

relatif 80 % diperlukan perbedaan temperatur kering dan temperatur basah

2,8oC. Menurut Kepmen nomor 555 K tahun 1995 pasal 370 tentang

standar ventilasi, aturan temperatur udara berkisar 18oC sampai 24oC

dengan kelembaban relatif maksimal 85%. Kelembaban relatif udara

dinyatakan dalam persen (%) merupakan perbandingan antara tekanan

parsil uap air dengan tekanan uap air pada suhu tertentu.

C. Proses Pelaksanaan Kegiatan

72

Pengukuran dilakukan sebanyak tujuh kali dimulai tanggal 28 Juli 2015

hingga 6 Agustus 2015. Pencatatan waktu dilakukan bersamaan pencatatan

konsentrasi gas hingga nilai ambang batas konsentrasi. Pengukuran dilakukan

setelah peledakan di front penambangan tepatnya pada titik x dapat dilihat pada

gambar 54 berikut.

Sumber. Penulis Gambar 54. Titik x pengukuran kualitas udara pasca peledakan di front

penambangan

Peralatan yang digunakan pada pengukuran sebagai berikut

1. Multi gas detektor tipe Ventis MX 4, sebagai detektor gas.

2. Anemometer digital, untuk pengukuran kecepatan udara.

3. Stopwatch, untuk pengukuran waktu dilusi.

4. Meteran, untuk pengukuran diameter duct dan dimensi terowongan.

73

5. Sling psychrometer, sebagai pegukur temperatur sebelum dan sesudah

peledakan.

Adapun tahapan-tahapan pengambilan data sebagai berikut

1. Mengikuti kegiatan peledakan.

2. Pengecekkan temperatur udara menggunakan sling psychrometer, mengukur

kecepatan udara masuk dari duct menggunakan anemometer, dan

pengecekkan konsentrasi gas sebelum peledakan menggunakan multi gas

detektor.

3. Mencatat panjang front (L) dan jarak antara ujung duct ke bidang maju (l)

untuk mengetahui volume udara di ruangan front penambangan .

4. Setelah selesai proses perangkaian peledakan, juru ledak, karyawan-

karyawan, dan penulis meninggalkan lokasi dan mencari tempat aman untuk

berlindung.

5. Memulai pengukuran waktu dengan stopwatch tepat terjadinya peledakan.

6. Menunggu aba-aba dari juru ledak dan petugas Kestamngin agar boleh

menuju ke front yang sudah terjadi peledakan. Sesampainya di lokasi, penulis

langsung dilakukan pencatatan konsentasi awal gas-gas (Co) dan waktu awal

(to). Pencatatan terus dilakukan sampai konsentrasi gas pasca peledakan

sampai pada nilai ambang batasnya.

7. Mengukur temperatur udara setelah peledakan.

74

Setelah pengumpulan data dilakukan, proses selanjutnya adalah

pengolahan data atau perhitungan. Output dari perhitungan pada topik studi kasus

adalah lama waktu pengenceran gas hingga NAB dan nilai k (faktor keamanan

kondisi peranginan ruangan front penambangan). Adapun tahapan pengolahan

dapat dilihat pada gambar diagram alir (gambar 55) berikut.

Gambar 55. Diagram alir tahapan pengolahan data

Data penurunan konsentrasi gas terhadap waktu setelah peledakan

Berdasarkan data pengukuran, tentukan gas mana yang melebihi NAB , data penurunan konsentrasi gas tersebut diplot dalam bentuk

grafik

Penentuan waktu dilusi tidak bisa dicari dengan rumus dilusi karena nilai K peranginan ruang

front tidak diketahui

Penentuan waktu dilusi hingga NAB gas dapat dicari dengan persamaan

regresi eksponensial dari data konsentasi dan waktu dilusi

Setelah dicari waktu dilusi maka dapat ditentukan nilai K atau (faktor

keamanan kondisi peranginan ruangan front penambangan) dari

rumus dilusi

75

D. Pembahasan

Konsentrasi gas yang diperoleh adalah konsentrasi relatif. Konsentrasi

absolut (konsentrasi awal) tidak diperoleh langsung saat pengukuran karena

konsentrasi absolut dapat diperkirakan dengan perhitungan kimia berdasarkan

reaksi peledakan sedangkan proporsi kimia bahan peledak tidak diketahui. Sesaat

sesudah dilakukan peledakan, posisi jauh dari lokasi dan untuk sampai ke lokasi

front memerlukan waktu, padahal konsentrasi absolut akan berubah menjadi

konsentrasi relatif dari waktu ke waktu akibat proses dilusi.

Dalam hal pengenceran gas metana apabila diketahui pancaran gas metana

dalam satu kali peledakan dapat ditentukan dengan rumus Y=4,1+0,023 X .

Perkiraan pancaran gas metana pada tambang batubara di Sawahluwung terutama

pada lapisan C dengan kedalaman rata-rata 213 m adalah

Y=4,1+0,023 X

Y=4,1+(0,023 x213 )=8,999 m3

ton batubara

Apabila untuk satu kali peledakan memberai batubara 4,5 m x 3,2 m x 1,3 m =

18,72 m3 atau 24,336 ton batubara maka dipekirakan volume gas metana yang

terlepas ke udara adalah

V=8,999 m3

tonx24,336 ton=219 m3

Penentuan debit pancaran gas dengan membaginya dengan waktu kerja efektif

yang diasumsikan 4 jam kerja. Jadi debit pancaran gas metana adalah

76

Q g=Volume metana satu kali pemberaian batubara

Jam kerja efektif

Q g=219m3

4 jam

Q g=0,0152 m3

s

Jumlah udara segar yang diperlukan untuk mengencerkan suatu masukan gas

sampai nilai ambang batas konsentrasi gas metana 1 % dapat ditentukan dengan

persamaan berikut

Q=Qg

NABmetana−B−Qg

Q= 0,01520,01−0

−0,0152 m3

s

Q=1,5048 m3

s

Berdasarkan pengukuran, debit udara yang masuk di front hampir semua front

yang melebihi Q = 1,5048 m3/s untuk pengenceran gas metana.

1. Data Hasil Pengukuran

77

Data hasil pengukuran kuantitas udara dan dimensi front dapat dilihat

pada tabel 7 berikut.

Tabel 7. Kuantitas udara dan dimensi front penambangan.

Tanggal/Nama front

v (m/s) d (m) A (m2) Q (m3/s)

Vr (m3) l(m) L(m)

Split 6/ 28 Juli 2015

11,5 0,4 0,1256 1,4444 142,9875 11,25 80

J 17 C/ 29 Juli 2015

8,76 0,6 0,2826 2,4755 133.455 10,5 33,75


15,08 0,4 0,1256 1,894 158,875 12,5 83,75

Split 6/ 1

Agustus 2015

15 0,4 0,1256 1,884 206,5375 16,25 87,5

J 17 C/ 3

Agustus 2015

6,9 0,6 0,2826 1,94994

95,325 7,5 36,25

J 12 C/ 6

Agustus 2015

11,8 0,6 0,2826 3,33468

215,6178 16,5 139,5

Split 3/ 6

Agustus 2015

15,2 0,4 0,1256 1,9091 147,0656 11,25 16,25

Keterangan

v : Kecepatan udara dari duct

d : Diameter bukaan pipa duct

78

Q : Debit udara dari duct

Vr : Volume ruangan front (dihitung dari ujung duct ke bidang maju)

l : Jarak dari ujung duct ke bidang maju

L : Panjang terowongan

Pada tabel 7 hasil pengukuran dapat dilihat perbedaan ukuran duct.

Sebenarnya duct yang digunakan di tambang adalah duct yang berukuran

diameter 0,6 meter dan luas penampang duct adalah 0,2826 meter. Tetapi

kenapa ada duct yang berukuran diameter 0,4 meter padahal semua duct di

tambang berukuran 0,6 meter. Berdasarkan pengamatan di tambang, ujung

duct pada front penambangan diperkecil dari 0,6 meter menjadi 0,4 meter

dengan tujuan agar laju udara masuk ke front lebih kencang. Pada gambar 56

berikut adalah contoh ujung duct yang diameternya diperkecil.

Sumber. Dokumentasi penulis Gambar 56. Pengecilan diameter ujung duct

79

Data kualitas udara yang berisikan penurunan konsentrasi gas terhadap

waktu setelah peledakan yang dimulai tanggal 28 Juli 2015 hingga 6 Agustus

2015 sebagai berikut.

a. Data Kualitas Udara di Front Split 6 (28 Juli 2015)

Tabel 8. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front split 6 (28 Juli 2015)

Kualitas udara sebelum peledakanO2 (%) H2S (%) CO (%) CH4 (%)

20.5 0 0 0.05

Temperatur (oC)Sebelum peledakan Sesudah peledakan

Basah Kering Basah Kering26.5 28.5 27 29

Kualitas udara sesudah peledakant(s)O2 (%) H2S (%) CO (%) CH4 (%)

20.5 0.00038 0.0482 0.35 9420.6 0.00028 0.031 0.25 16320.5 0.00025 0.0326 0.3 22520.5 0.0002 0.0254 0.25 26520.5 0.00019 0.0255 0.25 38820.5 0.0002 0.0258 0.3 48020.5 0.00019 0.0256 0.25 53620.5 0.00012 0.0138 0.15 61220.5 0.00006 0.01 0.15 76120.5 0 0.0068 0.05 101620.5 0 0.0048 0.1 135820.5 0 0.0039 0.05 154420.5 0 0.0042 0.05 1635

80

b. Data Kualitas Udara di Front J 17 C (29 Juli 2015)

Tabel 9. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front J17C (29 Juli 2015)


20.4 0 0.0013 0.35


Basah Kering Basah Kering29 30.5 29 31


19.7 0.00026 0.0515 0.75 6220.4 0.00012 0.017 0.5 15720.1 0.00013 0.0238 0.6 20220.3 0.00019 0.0312 0.6 28820.2 0.00016 0.0223 0.7 44120.3 0.00002 0.0093 0.45 54920.3 0.00013 0.0125 0.55 62120.3 0.00004 0.0099 0.55 71920.4 0 0.0067 0.5 82020.4 0 0.0066 0.4 98720.3 0 0.0059 0.4 107220.3 0 0.0057 0.5 130320.2 0 0.0057 0.55 144520.4 0 0.0038 0.45 166820.4 0 0.0036 0.4 186420.4 0 0.0026 0.35 223720.5 0 0.0021 0.35 244820.5 0 0.0019 0.4 299720.5 0 0.0021 0.45 3540

c. Data Kualitas udara di Front Split 6 (30 Juli 2015)

81

Tabel 10. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front Split 6 (30 Juli 2015)

Kualitas udara sebelum peledakanO2 (%) H2S (%) CO (%) CH4 (%)20.6 0 0 0


20.5 0.00017 0.0285 0.25 14820.6 0.00019 0.0193 0.1 21120.6 0.00018 0.0228 0.1 25520.6 0.00017 0.0216 0.1 34220.5 0.00019 0.0216 0.15 38820.5 0.00018 0.0218 0.2 43620.5 0.00013 0.0145 0.2 52020.5 0.0001 0.013 0.15 57320.4 0.00011 0.0126 0.25 62220.5 0.00011 0.0119 0.1 67220.5 0.00003 0.0095 0 72120.5 0 0.0081 0.05 83520.5 0 0.0076 0.1 88720.5 0 0.009 0.15 95020.5 0 0.0086 0 102520.5 0 0.0066 0 105420.5 0 0.0045 0 114820.5 0 0.0035 0.05 124120.5 0 0.0039 0.05 1496

d. Data pada Front Split 6 (1 Agustus 2015)


Basah Kering Basah Kering26.5 28.5 27.5 28.5

82

Tabel 11. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front Split 6 (1 Agustus 2015)

Kualitas udara sebelum peledakanO2 (%) H2S (%) CO (%) CH4 (%)20.6 0 0 0


Basah Kering Basah Kering26.5 28.5 27 29


20.5 0.00025 0.0322 0.35 18420.5 0.00021 0.0241 0.35 24720.5 0.0002 0.0237 0.3 31620.5 0.00017 0.0233 0.35 36220.5 0.00017 0.0222 0.3 40620.5 0.00014 0.0205 0.3 45820.5 0.00009 0.0128 0.2 50220.5 0.00003 0.0123 0.2 54020.5 0.00006 0.0123 0.2 61420.5 0.00004 0.0121 0.25 64720.6 0.00001 0.0076 0.15 67920.5 0 0.0073 0.15 75020.6 0 0.0056 0.1 79520.5 0 0.0047 0.1 87020.5 0 0.0041 0.1 92120.5 0 0.0041 0.1 98220.5 0 0.0035 0.05 101320.5 0 0.003 0.05 107520.5 0 0.0026 0.05 1115

e. Data pada Front J 17 C (3 Agustus 2015)

83

Tabel 12. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front J17C (3 Agustus 2015)

Kualitas udara sebelum peledakanO2 (%) H2S (%) CO (%) CH4 (%)20.3 0 0.002 0.3


Basah Kering Basah Kering29 31 29.5 31


20.2 0.00034 0.057 0.65 7520.3 0.00033 0.0379 0.55 14520.4 0.00031 0.0304 0.45 20020.4 0.00023 0.0244 0.45 27320.3 0.00015 0.0211 0.55 46620.4 0.0001 0.0149 0.45 57820.4 0.00008 0.0129 0.45 76120.4 0.00005 0.0109 0.4 90520.4 0.00002 0.0092 0.4 96520.4 0.00002 0.0088 0.4 111820.4 0 0.0065 0.45 131020.4 0 0.0065 0.45 139820.4 0 0.0059 0.45 142420.4 0 0.0049 0.45 184420.4 0 0.0033 0.4 227220.4 0 0.0021 0.4 274520.4 0 0.0018 0.4 300720.4 0 0.0017 0.4 3216

84

f. Data pada Front J12C ( 6 Agustus 2105)

Tabel 13. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front J12C (6 Agustus 2015)


20.5 0 0 0


Basah Kering Basah Kering29 31 29 31,5


20.4 0.00036 0.0367 0.4 11020.5 0.00018 0.0188 0.35 17720.5 0.00012 0.0159 0.35 22820.4 0.00013 0.011 0.3 27720.4 0 0.0085 0.3 38420.4 0 0.0096 0.25 43120.4 0.00011 0.012 0.35 49020.4 0.0001 0.0129 0.3 55820.4 0.00003 0.0144 0.4 57920.4 0.00009 0.0097 0.35 63920.4 0.00003 0.0072 0.25 69620.4 0.00001 0.0071 0.3 74020.4 0.00012 0.0116 0.3 83520.4 0.00005 0.0076 0.3 88520.4 0.00001 0.0072 0.3 96920.4 0.00001 0.0074 0.3 100920.4 0.00001 0.0086 0.35 104120.4 0 0.0061 0.3 112720.4 0 0.0063 0.3 118520.5 0 0.0043 0.25 1291

85

g. Data pada Front Split 3 (6 Agustus 2015)

Tabel 14. Kualitas udara sebelum dan sesudah peledakan di front Split 3 (6 Agustus 2015)


20.5 0 0 0


Basah Kering Basah Kering28 31 28 31


20.4 0.00022 0.0267 0.35 5020.5 0.00018 0.0205 0.3 13720.5 0.00022 0.0476 0.4 16420.4 0.00021 0.0255 0.35 22720.5 0.00017 0.026 0.4 27920.5 0.00014 0.018 0.25 32420.5 0.00011 0.0145 0.2 37620.5 0.0001 0.0124 0.2 40320.5 0.00006 0.0113 0.2 45420.5 0.0001 0.011 0.2 51120.5 0.00003 0.0093 0.15 58620.4 0.00009 0.0129 0.25 72920.5 0.00004 0.0092 0.15 80720.5 0 0.0067 0.15 91020.5 0 0.0046 0.1 1033

86

Berdasarkan data kualitas udara sebelumnya disimpulkan bahwa gas

yang melebihi nilai NAB adalah gas karbon moniksida sedangkan gas metana

dan hidrogen sulfida masih di bawah NAB. Jadi perhitungan hanya terfokus

pada dilusi gas CO. Adapun grafik regresi ekponensial dilusi gas karbon

monoksida dapat dilihat pada grafik-grafik berikut ini.

Gambar 57. Grafik dilusi CO di front split 6 (28 Juli 2015)

0 500 10001500200025003000350040000

0.010.020.030.040.050.060.070.08

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 2,314. t-0,856

Gambar 58. Grafik dilusi CO di front J17C (29 juli 2015)

0200

400

600

8001000

1200

1400

1600

1800

00.010.020.030.040.050.060.070.08

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 4,401.t-0,915

87

Gambar 59.

Grafik dilusi CO di front split 6 (30 juli 2015)

0 200 400 600 800 1000 12000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 123,549.t-1,488

Gambar 60. Grafik dilusi CO di front split 6 (1 Agustus 2015)

0200

400

600

8001000

1200

1400

1600

00.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

0.045

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 3,556.t-0,902

88

Gambar 61. Grafik dilusi CO di front J17C (3 Agustus 2015)

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

0.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 0,466.t-0,608

Gambar 62.Grafik dilusi CO di front J12C (6 Agustus 2015)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 4,598.t-0,928

89

0 200 400 600 800 1000 12000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

RegresiCO

waktu (s)

kons

entr

asi (

%)

C = 0,528.t-0,61

Gambar 63. Grafik dilusi CO di front Split 3 (6 Agustus 2015)

2. Perhitungan dan Analisis

Sebagai penjelasan awal bahwa perhitungan yang dilakukan terlebih

dahulu adalah perhitungan waktu dilusi CO hingga di NAB 0,01% dari

persamaan regresi eksponensial. Setelah diketahui waktu dilusi (t) maka

berlanjut pada penentuan nilai k dengan rumus ∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co] dan Q'=Q

K

Nilai Ʌt diperoleh dari pengurangan (t) dengan (to) atau waktu awal

pencatatan konsentrasi di front. Volume ruangan (V r ¿ adalah volume ruangan

di front yang dihitung dari ujung duct tempat udara masuk ke bidang maju

front. Ct merupakan konsentrasi karbon moniksida (ppm) pada nilai ambang

batas pada waktu t dan Co merupakankonsentrasi karbon moniksida (ppm)

pada awal pengukuran. Perhitungan waktu dilusi dan penentuan nilai k dapat

dilihat pada tabel 15 halaman 90.

90

Tabel 15. Perhitungan waktu dilusi CO dan penentuan nilai k

Nama front/

Tanggal

Penentuan waktu dilusi CO hingga di NAB 0,01%

berdasarkan persamaan regresi eksponensial

Penentuan faktor keamanan ruang untuk dilusi (K)


C=4,401 . t−0.915

0,01=4,401 .t−0.915

0,014,401

=t−0.915

2.2722 X 10−3=t−0.915

t 0.915= 12.2722 X 10−3

t=774,692 s=774 s

atau 12menit 54 detik

∆ t=t−t o=774−94=680 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

680 s=−142,9875 m3

Q' x∈[100 ppm482 ppm ]

Q'=−142,9875 m3

680 sx∈[ 100 ppm

482 ppm ]Q '=0,3307 m3

s


Q'=QK

K= QQ' =

1,4444 m3/ s0,3307 m3/ s

K=4,368Keterangan:

Persamaan regresi : C=4,401 . t−0.915

Volume ruangan front (Vr) : 142,9875 m3

Debit udara masuk (Q) : 1,4444 m3/s

Konsentrasi CO pada awal pengukuran (Co) : 482 ppm atau 0,0482%

Konsentrasi CO pada NAB (Ct) : 100 ppm atau 0,01%

Waktu awal pengukuran (to) : 94 s

91

Nama front/

Tanggal




J 17 C/ 29 Juli 2015

C=2,314 . t−0.856

0,01=2,314 .t−0.856

0,012,314

=t−0.856

4.3215 X 10−3=t−0.856

t 0,856= 14,3215 X 10−3

t=578,24 s

t=578 s

atau 9menit 38detik

∆ t=t−t o=578−62=516 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

516 s=−13 3 . 455 m3

Q' x∈[100 ppm515 ppm ]

Q'=−13 3 . 455 m3

516 sx∈[ 100 ppm

515 ppm ]Q '=0,4239 m3

s

J 17 C/ 29 Juli 2015

Q'=QK

K= QQ' =

2,4755m3/ s0,4239m3/ s

K=5,839

Keterangan:

Persamaan regresi : C=2,314 . t−0.856






92

Nama front/

Tanggal





C=3,556 . t−0,902

0,01=3,556 .t−0,902

0,013,556

=t−0.902

2,81214 X 10−3=t−0.902

t 0.902=355,557

t=673 s

atau 11 menit 13 detik

∆ t=t−t o=673−148=525 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

525 s=−1 58,875m3

Q' x∈[ 100 ppm285 ppm ]

Q'=−158,875 m3

525 sx∈[100 ppm

285 ppm ]Q '=0,3169 m3

s

Split 6/ 30 Juli 2015 Q'=Q

K

K= QQ' =

1,894 m3/ s0,3169m3/ s

K=5,976

Keterangan:

Persamaan regresi : C=3,556 . t−0,902






93

Nama front/

Tanggal


Berdasarkan persamaan regresi eksponensial


Split 6/ 1 Agustus 2015

C=123,594 . t−1,488

0,01=123,594 .t−1,488

0,01123,594

=t−1,488

8,091 X 10−5=t−1,488

t 1,448=12359,411

t=562,339 s = 562 s atau

9 menit 22 detik

∆ t=t−t o=562−184=378 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

378 s=−2 06 , 53 75 m3

Q ' x∈[ 100 ppm322 ppm ]

Q'=−2 06 ,5 3 75 m3

378 sx∈[ 100 ppm

322 ppm ]Q '=0,5723 m3

s


Q'=QK

K= QQ' =

1,884 m3/ s0,5723m3/ s

K=3,292

Keterangan:







Nama Penentuan waktu dilusi Penentuan faktor keamanan ruang untuk

94

front/ Tanggal

CO hingga di NAB 0,01% Berdasarkan persamaan

regresi eksponensial

dilusi (K)

J 17 C/ 3 Agustus 2015

C=4,598 . t−0,928

0,01=4,598 . t−0,928

0,014,598

=t−0,928

2,17485 X 10−3=t−0,928

t 0,928=459,8

t=739,85 s

t = 740 s


∆ t=t−t o=740−75=665 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

665 s=−9 5 .325 m3

Q' x∈[ 100 ppm570 ppm ]

Q'=−9 5 .325 m3

665 sx∈[ 100 ppm

570 ppm ]Q '=0,2495 m3

sJ 17 C/ 3 Agustus 2015

Q'=QK

K= QQ' =

1,94994 m3 / s0,2495 m3/ s

K=7,815

Keterangan:







95

Nama front/

Tanggal





C=0,466 . t−0,608

0,01=0,466 .t−0,608

0,010,466

=t−0,608

0,02145=t−0,608

t 0,608=46,6

t=554,69 s

t = 555 s


∆ t=t−t o=555−110=445 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

445 s=−215 , 6178 m3

Q' x∈[100 ppm367 ppm ]

Q'=−215 ,6178 m3

445 sx∈[ 100 ppm

367 ppm ]Q'=0,6299 m3

s


Q'=QK

K= QQ' =

3,334668 m3

s

0,6299 m3

s

K=5,294Keterangan:







96

Nama front/

Tanggal





C=0,528 . t−0,61

0,01=0,528 .t−0,61

0,010,528

=t−0,61

0,018939=t−0,61

t 0,61=52,8

t=666,79 s = 667 s atau

11 menit 7 detik

∆ t=t−t o=667−164=503 s .

∆ t=−V r

Q 'x∈[ Ct

Co]

503 s=−147,065625 m3

Q' x∈[100 ppm476 ppm ]

Q'=−147,0656 m3

503 sx∈[ 100 ppm

476 ppm ]Q '=0,4562 m3

s


Q'=QK

K= QQ' =

1,9091 m3/s0,4562m3/s

K=4,185

Keterangan:




Konsentrasi CO pada awal pengukuran tertinggi (Co) : 476 ppm atau 0,0476%



97

Pada tabel 16 berikut dapat dilihat perbedaan waktu pendilusian

masing-masing front padahal pada peledakan jumlah bahan peledak power gel

yang dipakai sama masing-masing 28 buah.

Tabel 16. Hasil perhitungan waktu dilusi CO dan nilai k

Lokasi/TanggalWaktu dilusi CO hingga NAB0,01% Berdasarkan persamaan

regresi Faktor keamanan

ruang untuk dilusi (K)


12 menit 54 detik 4,368

J 17 C/ 29 Juli 2015












Rata-rata 10 menit 50 detik 5,255

Cepat atau lambat waktu pengenceran dipengaruhi oleh besarnya

aliran udara masuk (Q) karena semakin besar udara masuk ke front semakin

cepat pengenceran kontaminan gas. Pengaruh besarnya kecepatan udara juga

mempengaruhi cepat atau lambat waktu pengenceran. Semakin besar

kecepatan udara masuk ke front maka semakin besar tekanan udara untuk

mendorong kontaminan gas yang terakumulasi di front . Jarak ujung duct ke

bidang maju juga dapat diperhitungkan. Semakin pendek jarak tersebut maka

98

semakin cepat waktu pengenceran gas. Hal yang perlu diperhatikan bahwa

jarak ideal dari ujung duct ke bidang maju di front adalah 7 meter sampai 10

meter. Apabila front telah mengalami kemajuan dari ujung duct lebih dari 10

meter, duct perlu diperpanjang. Pada front penambangan bawah tanah di

Sawahluwung, setiap kemajuan lebih 10 span atau lebih dari 12,5 meter maka

dilakukan perpanjangan duct lima meter ke depan front . Pada tabel 17 berikut

ini menyajikan pengaruhi Q, v, dan l terhadap lama waktu pengenceran CO.

Tabel 17. Pengaruh debit udara (Q), kecepatan udara, dan jarak dari ujung duct ke bidang maju (l), terhadap waktu pendilusian CO berdasarkan pengukuran

Lokasi/Tanggal

Waktu dilusi CO hingga NAB

0,01% Q (m3/s) v (m/s) l (m)Split 6/ 28 Juli 2015 12 menit 54 detik 1,4444 11,5 11,25J 17 C/ 29 Juli 2015 9 menit 38 detik 2,4755 8,76 10,5Split 6/ 30 Juli 2015 11 menit 13 detik 1,894 15,08 12,5Split 6/ 1 Agustus 2015 9 menit 22 detik 1,884 15 16,25J 17 C/ 3 Agustus 2015 12 menit 20 detik 1,94994 6,9 7,5J 12 C/ 6 Agustus 2015 9 menit 15 detik 3,33468 11,8 16,5Split 3/ 6 Agustus 2015 11 menit 7 detik 1,90912 15,2 11,25

Pada tabel di atas dapat diketahui alasan kenapa terjadi perbedaan

waktu pengenceran gas peledakan di tiap front. Dapat kita lihat pada tabel,

waktu pengenceran tercepat adalah 9 menit 15 detik pada front J12C (6

Agustus 2015) dengan Q tertinggi 3,33468 m3/s, kecepatan 11,8 m/s. Lain

halnya dengan waktu pengenceran terlama 12 menit 54 detik pada front Spilt

6, dengan Q 1,4444 m3/s.

Engineering

Kajian Dilusi Gas Pasca Peledakan