VENTILASI TAMBANG

PENDAHULUAN

Ventilasi adalah proses pengaliran udara segar murni sepanjang jalan udara (airways) , tempat kerja , tempat serpis dibawah tanahTujuan utamanya adalah memberikan oksigen pada kerja, tetapi juga untuk :

1. Untuk mengurangi konsentrasi gas beracun dan gas yang dapat meledak pada ambang batas yang aman serta mengeluarkannya dari dalam tambang.

2. Untuk mengurangi kensentrasi debu pada batas yang aman bagi kesehatan dan mengluarkannya dari dalam tambang

3. Untuk mengatur suatu suhu yang dapat diterima oleh pekerja sehingga pekerja tidak merasa kesal atau terganggu pernapasannya , serta mengeluarkan panas dari dalam tambang

SIRKULASI UDARA DALAM TAMBANG

Udara masuk dari salah satu shaft yang disebut downcast airways biasa nya berupa shaft utama, drift atau jalan transportasi. Selanjutnya udara mengalir ketempat kerja . Udara yang digunakan untuk ventilasi ini disebut returnair. Kemudian uadara mengalir keluar melalui suatu shaft yang disebut upcast airways

Prinsipnya uadara dialirkan kebagian palingbawah dari tambang kemudian dialirkan keatas melaui upcast. Tetapi udara tesebut harus mengalir melalui daerah kerja yang berupa level-level didalam tambang. Udara akan mengalir lebih cepat pada jalan udara yang mempunyai tahanan yang lebih kecil. Untuk mengendalikan airan udara digunakan alat-alat berupa

DoorRegulatorOvercastBrattice

Gambar dibawah ini memperlihatkan contoh aliran udara dalam tambang .

Downcast exhaust fanshaft

Upcast shaft

DR

RD

Mine level

Door digunakan untuk menyetop aliran udara juga disebut airlock.Sedangkan regulator digunakan untuk menahan udara mengalir sebAgian ketempat yang diinginkan .

Secara umum udara dapat dialirkan langsung ketempat kerja, tetapi pada suatu kondisi harus dipasang ventilasi tambahan (auxiliary ventilation) dan rute tambahan seperti selang.Ve ntilasi tambahan biasanya dilakukan pada bukaan pengembangan (development opening), sebab udara tidak dapat mengalir keujung bukaan yang masih buntu.

Konfigurasi Ventilasi tambahan pada ujung bukaan

1. Forcing system

returnair . <15 m

Ventilation duck fresh air

Fan

2. Exhaust system

fan

Overlap system Forcing overlap Exhaust overlap

3. Bratice Bratice merupakan suatu layer yang dipasang pada

bukaan yang buntu didekat rib. Biasanya dibantu dengan penggunaan ventury (axial fan)

bratice

MACAM-MACAM VENTILASI

Udara mengalir didalam tambang karena adanya perbedaan tekanan dianatara “intake shaft “ dan “return shaft”. Perbedaan tekanan ini dapat disebabkan oleh ventilasi alami (natural) atau ventilasi mekanik (mechanical ventilation).

VENTILASI ALAMI

Bila suatu tambang pada suatu kedalaman dibawah permukaan bumi, mempunyai dua shaft yang berhubungan maka sejumlah udara akan mengalir melalui tambang sekali pun tidak dipasang fan . Aliran ini disebut dengan “natural ventilation” dan tekanan yang dihasilkan disebut natural ventilation pressure.

Udara di dalam tambang suhunya lebih tinggi karena adanya heat transfer daribatuan akibat adanya gradient geothermal . Akibatnya densitynya mengecil, sedangkan udara diluar tambang suhunya lebih rendah, akibatnya densitynya lebbesar. Dengan demikian tekanan hydrostatis udara didalam tambang lebih kecil dari tekanan hydrostatis udara diluar. Dengan demikian uda akan mengalir kedalam tambang.

Manakala dimusim panas maka suhu udara diluar tambang akan lebih tinggi . Maka udara didalam tambang akan mengalir dengan arah berlawanan disaat musim dingin. Perbedaan tekan hydrostatis ini dangan dipengaruhi oleh fluktuasi suhu diluar yang sulit diprediksi sehingga ventilasi alami ini tidak efektif.

VENTILASI MEKANIK

Ventilasi mekanik menggunakan fan. Fan mengambil udara dari satu sisi dengan tekanan tertentu lalu meningkan kan tekan tersebut pada sisi lain. Tekanan ini dapat mengatasi tahan pada saluran dimana udara mengalir.

Biasanya fan di pasang pada upcast shft tempat dimana udara keluar dari dalam tambang. Artinya fan menghisap udari dari permukan tambang melalui downcast shaft (exhaust system).

Keuntungan system ini adalah memperlambat emisi gas dari goaf, tidak ada panas yang tambahkan pada udara dan dapat menghemat tenaga.

Kerugiannya adalah hanya dapat dilakukan bila seluruh udara keluar dari upcast shaft, korosi pada fan, sulit mengangkat orang atau material melalui upcast shaft.

VENTILASI MEKANIK

DASAR-DASAR ALIRAN UDARA

Aliran laminar dan turbulen

Pada aliran laminar partikel fluida bergerak dengan kecepatan yang sama pada seluruh bagian. Type aliran ini berkecepatan rendah dan viscositasnya tinggi.

Pada aliran turbulen gerakanpartikelnya tidak teratur pada seluruh bagiannya.

ANALISA ALIRAN UDARA

Persama kontinuitas

o Kapasitas masa yang masuk melului sutu permukaan terukur sama dengan kapasitas masa yang keluar.

o M1 = M2

o W1 A1 V1 = w2 A2 V2

o Bila density udara konstan, maka

o Q1 = Q2

o A1 V1 = A2 V2

o Dimana

o M = massa flow rate ( kg/s)

o w = air density (kg/m3

)

o A = luas penampang tegak lurus arah aliran (m2)o V = velocity (m/s)

o Q = volume flow rate (m3/s)

upcast shaft

ρ a , ρ b >>>

Ta Tb <<<<

A adit B

Pha < Phb

Karena tekanan hydrostatic di dalam tambang (titikA) lebih kecil dari tekanan hydrostatic diluar tambang (titikB), maka uadara akan mengalir dari luar memlalui edit masuk kedalam tambang lalu keluar melalui upcast shaft.

TAHAHNAN JALAN ANGIN (SALURAN)

Variabel yang mempengaruhi tahanan adalah

- panjang jalan angin- lebar - tinggi- batuan disekitar bukaan

L

t

a

R = k C L A3

Dimana R = tahanan (Ns2/m8) K = friction factor (Ns2/m4) L = airways length (m)

C = airway perimeter (m)---- 2t + 2a A = airway cross-sectional area (m2)Harga k berkisar 0.01 - 0.02 , tetapi boleh menggunakan

angka yang diproleh dari survey.

Pressure drop p = R Q2

Air power Ap = p Q

Dimana Ap = airpower (W)

p = pressure drop (Pa)Q = capacity ( m3/s)

Input power = Ap / ή

ή= efisiensi total

TAHAHNAN SERI ∑ R1 R2 Rn

nR = ∑ Ri

i=1

√

√

TAHANAN PARALEL

R1 Q1

Q R2 Q2

R3 Q3

1 = 1 + 1 + 1√Rp √R1 √R2 √R3

FAN

Di dalam tambang fan digunakan untuk memberikan aliran udara secara kontinu pada tekanan tertentu. Dalam ngaperhitungan pengoperasian fan diasumsikan bersifat incompressible yaitu voleme flow rate konstan .

Tekanan fan di artikan tekanan yang naik melalui fanYaitu:

1) Tekanan total fan yaitu perbedaan tekanan dari sisi Masuk dengan dari sisikeluar (intake and discharge)

dischargeintake

2) Fan static pressure adalah tekanan total fan dikurangiVelocity pressure

3) Velocity pressure tekanan oleh adanya kecepatan

Fan static pressure tergantung pada voleme flowrate

Fan characteristic curve

Fan efficiency

Fan input pwer

Fan total pressure

Fan static pressure

Fan velocity pressure

Volume flowrate

Air power (total) X 100 %Fan total efficiency ή = Measured fan input power

Air power (static) X 100 %Fan static efficiency ήs = _______________________ Measured fan input power

Overall efficiency = air power x 100 % Electrical input power

Voleme flowrate Q = n D3

Fan pressure p = n2 D2 w

Fan power W = n3 D5 w

Dimana D = diameter empeler n = kecepatan putaran

w = density udara

electrical input power

untuk single phase motor = volt x amps x power factor

untuk tiga phase motor = √ 3 x volt x amps x powerfact

centrifugalkonstruksi fan axial

Fan in series Pressure = total pressure of fans P = p1 + p2 + ……. Q sama

combined

Fan 2

Fan 1

Volume flowrate

Fan in parallel

Pressure constant Volume flowrate = total volume flowrate.

Q = q1 + q2 + q3 …….