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

Metode penambangan Tambang Bawah Tanah Room and PIllar

Room and pillar merupakan suatu sistem penambangan bawah tanah untuk endapan batubara, dengan bentuk blok-blok persegi. Seluruh block batubaranya dibuat jalan (batubara yang digali = room selebar 10 m) dan pillar (sebagai penyangga selebar 30×30 m) menggunakan kombinasi continuous miner (CM), roof bolter, dan shuttle catr.

Metode ini paling-paling hanya mengambil 30-40% dari total batubara yang ada. Oleh karena itu, untuk menaikkan produksi, setelah semua block tersebut di tambang, ketika kembali ke jalan utama dekat shaft, pilar-pilar yang ditinggalkan di kikis sedikit (proses ini namanya retreat mining). Selama proses ini, tidak ada operator yang boleh berada di bawah atap batuan semuanya dikendalikan oleh remote dari jauh.

Metode room and pillar lebih tepat digunakan pada material bahan galian sedimen yang cenderung tersebar dengan ketebalan merata dengan lapisan yang cenderung datar (flat) dan dengan ketebalan sekitar 1 sampai dengan 4 meter. Contoh bahan galian yang relatif lebih cocok menggunakan metode room and pillar seperti tembaga, gipsum, kapur, batubara, dan bahan-bahan galian lainnya yang memungkinkan dan memenuhi syarat untuk ditambang menggunakan metode room and pillar.

Ciri-ciri dari metode room and pillar ini, antara lain :

1.     Produktivitas rendah

2.     Investasi alat kecil

3.     Rasio penambangan (mining recovery) sekitar 60 - 70 %

4.     Lebih fleksibel terhadap gangguan operasi, geologi dan peralatan

5.  Karena meninggalkan batubara dalam jumlah besar maka berpotensi terjadi swabakar

6.     Hanya dapat diaplikasikan pada ketebalan lapisan 1 - 4 m

7.     Potensi subsidence kecil

Ada beberapa klasifikasi dari metode Room ad pillar yang umum, yaitu :

1.     Classic Room and Pillar Method

Metode ini  merupakan metode yang sering ditemukan pada bahan galian maupun batubara yang cadangannya cenderung tersebar mendatar (flat) dan dengan ketebalan yang memungkinkan.

Kelebihan metode classic room and pillar method adalah setelah permuka kerja penambangan dibuat, dapat segera memulai penambangan batubara, sehingga tidak memerlukan waktu yang panjang untuk persiapan penambangan batubara.

Sedangkan kekurangan classic room and pillar method adalah recovery sedikit, hanya berkisar 40 - 60% bila tanpa mengekstraksi pilar.

2.     Post Room and Pillar Method

Dengan inklinasi candangan yang mencapai 20°-55°, metode yang digunakan umumnya ialah post room and pillar method. Efektivitas pengambilan cadangan bisa lebih besar disebabkan pengambilan cadangan dilakukan dengan mengikuti arah dan ruang cadangan sehingga kemungkinan tertinggalnya bahan galian yang ditambang semakin kecil.

Kelebihan metode post room and pillar method adalah recovery lebih besar disebabkan pengambilan cadangan dilakukan dengan mengikuti arah dan ruang cadangan sehingga kemungkinan tertinggalnya bahan galian yang ditambang semakin kecil.

Sedangkan kerugian metode post room and pillar method adalah kemungkinan terjadinya subsiden lebih besar bila tidak diikuti dengan penambahan penyangga buatan

3.     Step Room and Pillar Method

Metode step room and pillar cocok diterapkan pada cadangn dengan inkliasi 15-30 dengan ketebalan lapisan cadangan antara 2-5 meter. Step room and pillar merupakan metode yang digunakan dirancang untuk memudahkan peralatan beropersi didalam cadangan (ore deposit), stope dirancang berjenjang akan tetapi terdapat jalan yang menghubungkan antar step atau jenjang.

Kelebiahan metode step room and pillar method adalah pengangkutan di dalam permuka kerja hampir tidak memerlukan tenaga penggerak karena dapat berjalan sendiri, misalnya melalui jalan penghubung.

Kerugian metode step room and pillar method adalah memerlukannya tenaga kerja yang banyak untuk membawa masuk peralatan, sehingga volume produksi tergantung dari banyaknya alat mekanis yang tersedia

Peralatan yang biasa digunakan untuk metode room and pillar antara lain :

1. ·      Alat pemotong lapisan batubara bawah tanah disebut continuous miner. Contohnya alat pemotong lapisan batubara antara lain; shearer dan plow (plough).
2. ·      Alat gali isi hasil peledakan bawah tanah adalah Load-Haul-Dump (LHD), over shot loader, slusher (scrapper) dan sebagainya.
3. ·      Alat angkut digunakan truck berdimensi kecil, belt conveyor, chain conveyor, lori-lokomotif (train) dan lain-lain.

Cara penambangan room and pillar  mengandalkan endapan batubara yang tidak diambil sebagai penyangga dan endapan batubara yang diambil sebagai room. Pada metode ini penambangan batubara sudah dilakukan sejak pada saat pembuatan lubang maju. Selanjutnya lubang maju tersebut dibesarkan menjadi ruangan–ruangan dengan meninggalkan batubara sebagai tiang penyangga. Besar bentuk dan ruangan sebagai akibat pengambilan batubaranya harus diusahakan agar penyangga yang dipakai cukup memadai kuat mempertahankan ruangan tersebut tetap aman sampai saatnya dilakukan pengambilan penyangga yang sebenarnya yaitu tiang penyangga batubara (coal pillar).

Metode ini mempunyai keterbatasan-keterbatasan dalam besaran jumlah batubara yang dapat diambil dari suatu cadangan batubara karena tidak semua tiang penyangga batubara dapat diambil secara ekonomis maupun teknik. Dari seluruh total cadangan terukur batubara yang dapat diambil dengan cara penambangan metode Room and Pillar ini paling besar lebih kurang 60 - 70% saja. Hal ini disebabkan banyak batubara tertinggal sebagi tiang-tiang pengaman yang tidak dapat diambil.

Metode penambangan ini terdiri dari metode penambangan batubara yang hanya melalui penggalian maju terowongan, dan metode penambangan secara berurutan terhadap pillar batubara yang diblok tadi, mulai dari yang terdalam, apabila jaringan terowongan yang digali tersebut telah mencapai batas maksimum blok penambangan.

Metode tambang bawah tanah Cut and Fill

Cut and fill adalah salah satu metoda penambangan, dalam metoda penambangan ini, dengan cara menggali atau membuat bukaan-bukaan dan kemudian mengisi kembali dengan material lain bekas bukaan tersebut. Cut and fill merupakan metode penambangan dengan cara memotong batuan untuk membuat stope dalam level. Setelah selesai menambang dalam satu stope, maka stope tersebut diisi kembali tanpa menunggu selesai dalam satu level. Biasanya metode ini digunakan untuk mengambil bahan galian jenis bijih. Peralatan yang biasa digunakan untuk metode cut and fill ini adalah excavator, front shovel, dariagline, dan shell.

Prinsip kerja dari metode ini adalah bijih diambil dalam potongan yang sejajar dan setiap potongan yang telah diambil dilakukan pengisian dengan waste fill dalam stope sehingga menyisakan ketinggian ruang yang mencukupi untuk melakukan pemboran bijih selanjutnya. Material Filling digunakan sebagai tempat berpijak untuk melakukan pemboran bijih selanjutnya. Material filling sering berupa waste rock dari kegiatan development dan eksplorasi sekitar tambang yang kemudian ditumpahkan melalui rise mengarah ke stope yang akan diisi dan untuk meningkatkan kekuatan material pengisi maka ditambahkan semen.

Ada beberapa syarat untuk metode cut and fill stoping, antara lain :

a.      Endapan bijih tebalnya antara 1 – 6 m.

b.      Arah endapan relatif mendatar tapi cukup tebal.

c.      Sebaiknya untuk endapan vein, kemiringannya harus lebih dari 45^o. Dan untuk endapan yang bukan vein kurang dari 45^o.

d.      Endapan bijih keras, tapi batuan induknya boleh tidak kompeten mengingat hampir secara langsung disangga dengan material filling.

e.      Endapan bijih bernilai tinggi baik kadar maupun harganya.

Keuntungan dari metode cut and fill, antara lain :

a.      Ventilasi mudah diatur

b.      Dilusi seminimum mungkin

c.      Dinding antara 2 stope yang berdekatan bisa lebih tipis dibanding metode  stoping yang lain

d.      Stope fleksibel mengikuti cebakan sempit kadar tinggi

e.      Stope stabil karena dengan yang lemah disangga dengan waste filling

Kerugian dari metode cut and fill, antara lain :

a.      Butuh material filling yang banyak

b.      Butuh buruh banyak untuk menangani filling

c.      Butuh banyak air untuk pulp

d.      Semen dan pasir halus untuk filling bisa menyumbat pompa/pipa

e.      Output dari stope terbatas karena adanya kegiatan filling