Peralatan Ventilasi Tambang Bawah Tanah

Di tambang batubara perlu dilakukan berbagai macam pengukuran untuk memeriksa apakah disetiap tempat di dalam pit telah dilakukan ventilasi udara yang cukup, dengan maksud tidak mendapatkan kesalahan ventilasi, atau untuk mendapatkan bahan yang diperlukan untuk perencanaan ventilasi atau perbaikan ventilasi. Hal yang harus diukur antara lain adalah temperatur udara, kelembaban, tekanan udara, kecepatan angin, jumlah angin, penurunan tekanan, tekanan kipas angin, kadar gas,dan jumlah debu. Disini akan dijelaskan mengenai pengukuran tekanan udara, kecepatan angin, jumlah angin, penurunan tekanan dan tekanan kipas angin.

1.        Kecepatan Angin

a.         Anemometer

Untuk mengukur kecepatan angin di dalam pit bawah tanah biasanya menggunakan anemometer. Ini adalah kincir angin yang sangat ringan dan gesekannya kecil, dimana baling-balingnya terbuat dari pelat aluminium dan membentuk sudut 42-44^o terhadap arah poros. Untuk mengukur kecepatan angin, alat ini diletakkan di dalam aliran udara untuk memutar baling-baling, dimana kecepatan angin atau jarak tempuh aliran udara per satuan waktu dapat diperoleh dari jumlah putaran dalam waktu tertentu. Daerah kemampuan ukurnya adalah 0,5-10 m/s.

b.         Tabung pitot

Pada tabung pitot terdapat lubang ukur tekanan total di depan dan lubang ukur tekanan statis di samping. Perbedaan kedua tekanan tersebut, yakni tekanan dinamis, diukur dengan manometer tabung U, kemudian kecepatan angin diperoleh dari persamaan di bawah.

DP = gw²/2g  ………………………………………………  (2.1)

Dimana :

DP = tekanan dinamis                      

w = kecepatan angin

g   = berat jenis udara                      

g = percepatan gravitasi

Untuk medapatkan ketelitian dalamm pengukuran head aliran, manometer bisa didesain dalam bentuk miring, diisi cairan bukan air, yang bobot isinya lebih rendah dari air. Dalam pelaksanaannya, tabung pitot dipasang dengan arah menghadap aliran udara dan pengaruh tekanan akibat pergerakan udara menekan fluida di manometer. Perbedaan elevasi dari cairan di manometer memberikan ukuran head tekanan dari udara.

c.         Pengukuran kecepatan angin rendah

Kecepatan angin di bawah 1 m/s sulit diukur. Untuk itu ada anemometer kawat panas yang memanfaatkan pelepasan panas dari kawat halus dan anemometer termistor yang memanfaatkan koefisien temperatur tahanan semi konduktor.

Untuk mengukur kecepatan angin rendah secara sederhana, maka pada dua titik berjaral 5-10 m di dalam lorong angin diberi tanda titik start dan titik pengukuran. Kemudian dengan stopwatch dilakukan pengukuran waktu yang diperlukan oleh asap untuk melewati dua tanda tersebut, hingga diperoleh kecepatan angin. Karena asap akan menyebar selama mengalir, maka bagian tengah dari asap menyebar yang diukur.

d.         Smoke Tube

Alat ini bekerja berdasarkan pengaruh mekanik dari pergerakan aliran udara dan sering dipakai dalam menentukan adanya aliran udara, arah aliran dan perkiraan kecepatan untuk kategori kecepatan rendah.

Alat ini terdiri dari tabung plastic atau gelas yang berisi bubuk asap, seperti batu pumice yang jenih dengan timah antihidrous atau titanium klorida. Salah satu ujungnya dihubungkan ke pompa karet kecil dan lainnya terbuka ke atmosfir (udara luar). Cara operasinya adalah dengan menekan pompa karet dan diarahkan tegak lurus terhadap sumbu terowongan.

2.        Jumlah Angin

Jumlah angin adalah perkalian kecepatan angin rata-rata dan luas penampang. Pada umumnya, kecepatan angin terbesar terjadi di sekitar pusat penampang terowongan. Oleh karena itu, apabila mengukur kecepatan angin dengan anemometer, maka anemometer digerakkan sepanjang penampang dengan kecepatan konstan untuk mengukur kecepatan angin rata-rata. Kemudian nilai tersebut dikalikan dengan luas penampang terowongan yang diukur untuk menghitung jumlah angin. Untuk mengukur banyaknya udara yang lewat pada suatu pengukur per menit dapat dihitung dengan rumus :

Q = V . A    ………………………………………………  (2.2)

Dimana :

Q = Jumlah udara dalam (m³/menit)

V = Kecepatan udara (m/menit)

A = Luas penampang (m²)

3.        Perbedaan Tekanan

Apabila tabung gelas ditekuk membentuk huruf U dan ke dalamnya dimasukkan air atau cairan lain hanya setengah bagiannya, kemudian dua buah tekanan yang hendak diukur masing-masing dihubungkan ke kedua ujung tabung gelas dengan pipa, maka perbedaan tekanan dapat diukur sebagai perbedaan ketinggian cairan. Apabila mau mengukur perbedaan tekanan yang kecil, cukup dengan memiringkan tabung U. Dengan memiringkannya sebesar 0^o, sensitivitas akan meningkat 1/sin 0 kali.

 4.        Tekanan udara

a.         Barometer air raksa

Mengetahui tekanan udara melalui pengukuran tinggi kolom air raksa yang terangkat oleh tekanan udara. 1 atmosfir adalah 760 mm Hg. Alat ini cocok untuk pengukuran di tempat tetap (diam), tetapi tidak cocok digunakan dengan membawanya di dalam pit bawah tanah.

b.         Barometer aneloide

Wadah yang bagian dalamnya kedap dibuat dengan menempelkan 2 lembar logam tipis berbentuk lingkaran bergelombang. Dengan adanya perubahan tekanan, wadah tersebut mengembang dan mengempis, dimana deformasi yang kecil tersebut diperbesar secara mekanis untuk ditunjukkan dengan jarum. Kurang memuaskan dari segi ketelitian, tetapi cocok untuk dibawa.

5.        Bobot Isi Udara

Bobot isi udara (W) atau berat spesifik normal tidak diukur secara langsung melainkan dengan grafik dari pengukuran temperature (t_d dan t_w) dan tekanan udara (P_b).

Dasar perhitungannya adalah dengan menggunakan persamaan :

W = 1,325 (P_b – 0,378 P_u) ………………………………….(2.3)

           T_d

W =       1       (Pb – 0,378 P_u) ………………………………....(2.4)

        0,287 Td

Dimana :

t_d       = Temperatur cembung kering absolut (⁰R)

P_b    = Tekanan udara atmosfir (in HG)

P_u     = Tekanan uap pada temperature embun (in HG) yang dibaca

           dari grafik psikrometrik

6.        Penurunan Tekanan

Melakukan pengukuran penurunan tekanan yang terjadi karena mengalirnya udara di dalam lorong angin adalah hal yang sangat penting. Apabila pada 2 titik pengukuran di dalam lorong angin diletakkan tabung tekanan statis Pitot dan di tengah-tengahnya diletakkan tabung U, kemudian dihubungkan dengan pipa (misalnya pipa karet), maka perbedaan tekanan yang tampak pada tabung U adalah penurunan tekanan. Apabila 2 titik yang hendak diukur penurunan tekanannya berjarak jauh, selang jarak tersebut dibagi menjadi beberapa bagian, kemudian penurunan tekanannya diukur dan nilai penjumlahan untuk selang 2 titik tersebut boleh dianggap sebagai penurunan tekanan. Pada waktu  melakukan  pengukuran  mulai  dari  mulut  pit  udara  masuk  kemudian