PENYEBAB SWABAKAR, LEDAKAN GAS, LEDAKAN DEBU PADA BATUBARA 1. Pendahuluan
Swabakar adalah terjadinya kobaran api dengan sendirinya tanpa menggunakan nyala api/pemantik secara langsung dalam material yang mudah terbakar. Kejadian tersebut biasanya disebabkan karena proses oksidasi lambat pada kondisi tanpa kehilangan gas.
Suatu ledakan yang berasal dari gas-gas yang ada di dalam batubara dan terakumulasi disuatu tempat sehingga tekanan dan temperatur meningkat, yang sangat mudah terjadi proses pembakaran sempurna jika adanya percikan api. Gas-gas yang dapat meledak antara lain Methane (CH4), Propane (C3H8), Acetylene (C2h2).
Debu batubara adalah material batubara yang terbentuk bubuk (powder),yang berasal dari hancuran batubara ketika terjadi pemrosesannya (breaking, blending, transporting, and weathering). Debu batubara yang dapat meledak adalah apabila debu itu terambangkan di udara sekitarnya.
2. Latar Belakang
Usaha pertambangan adalah kegiatan yang mempunyai resiko yang sangat besar. Oleh sebab itu, maka kegiatan ini harus selalu dilakukan dengan penuh perhitungan, sehingga potensi-potensi resiko tadi tidak menjadi resiko riil (menjadi kenyataan). Pada tambang batubara bawah tanah, potensi kecelakaan kerja lebih besar bila dibandingkan dengan pada tambang batubara terbuka. Besarnya potensi kecelakaan kerja itu juga sejalan dengan besarnya kerusakan atau kerugian yang dapat ditimbulkan oleh kecelakaan kerja itu. Salah satu potensi kecelakaan kerja pada tambang batubara bawah tanah adalah swabakar, ledakan gas dan debu batubara.
Batubara terbentuk dari tumbuhan purba yang berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Karena berasal dari material organik, yaitu: selulosa, sudah tentu batubara tergolong mineral organik pula. Reaksi pembentukan batubara adalah sebagai berikut :
5(C6H10O5) —> C20H22O4 + 3CH4 + 8H2O + 6CO2 + CO
C20H22O4 adalah batubara, dapat berjenis lignit, sub-bituminus, bituminus, atau antrasit, tergantung dari tingkat pembatubaraan yang dialami. Konsentrasi unsur C akan semakin tinggi
seiring dengan tingkat pembatubaraan yang semakin berlanjut. Sedangkan gas-gas yang terbentuk, yaitu: metan, karbon dioksida serta karbon monoksida, dan gas-gas lain yang menyertainya akan masuk dan terperangkap di celah-celah batuan yang ada di sekitar lapisan batubara.
Secara teoretis, jumlah gas metan yang terkumpul pada proses terbentuknya batubara bervolume satu ton adalah 300m3. Kondisi terperangkapnya gas ini akan terus berlangsung
ketika lapisan batubara atau batuan di sekitarnya tersebut terbuka akibat pengaruh alam seperti longsoran atau karena penggalian (penambangan). .
SWABAKAR
1. Pengertian Swabakar
Swabakar (spontaneous combustion) pada gambar 1 adalah terjadinya api dengan sendirinya tanpa menggunakan nyala api secara langsung dalam material yang mudah terbakar. Kejadian tersebut biasanya disebabkan karena proses oksidasi lambat pada kondisi tanpa kehilangan gas. Swabakar batubara merupakan pemanasan dan pembakaran batubara atau material yang mengandung batubara secara perlahan yang dimulai dengan terserapnya oksigen.
Reaksi sederhana kejadian swabakar batubara adalah:
C + O2 (>5%) -> CO2 (150°F - 200° F)CO2 + C --> CO (212° F - 300° F)
Gambar 1
Swabakar (Spontaneous Combustion)
2. Tahapan Terjadi Swabakar
Tahap pertama : mula-mula batubara akan menyerap oksigen dari udara secara perlahan-lahan
dan kemudian temperatur batubara akan naik.
Tahap kedua : sebagai akibat temperatur naik kecepatan batubara menyerap oksigen dari udara
bertambah dan temperatur kemudian akan mencapai 100-1400C
Tahap ketiga : setelah mencapai temperatur 1400C, uap dan CO2 akan terbentuk
Tahap kelima : bila temperatur telah berada di atas 3500C, ini berarti batubara telah mencapai
titik sulutnya dan akan cepat terbakar.
3. Penyebab terjadinya Swabakar
Batubara merupakan bahan bakar organik dan apabila bersinggungan langsung dengan udara dalam keadaan temperatur tinggi (misalnya musim kemarau yang berkepanjangan) akan terbakar sendiri.
Keadaan ini akan dipercepat oleh :
a. Reaksi eksothermal (uap dan oksigen diudara), hal ini yang paling sering terjadi b. Bacteria
c. Aksi katalis dari benda-benda anorganik
Sedangkan kemungkinan terjadinya terbakar sendiri terutama antara lain : a. Karbonisasi yang rendah (low carbonization)
b. Kadar belerangnya tinggi (>2%). Ambang batas kadar belerang sebaiknya 1,2%
4. Solusi Pencegahan
Bilamana batubara ditimbun ditempat penimbunan yang tertutup (indoor storage) maka harus dibuat peraturan agar gudang penyimpanan tersebut bersih dari endapan-endapan debu batubara, terutama yang ditemukan dipermukaan alat-alat. Dengan demikian maka perlu ada perawatan yang terus menerus dan konstan.
a. Penyiraman air ke lapisan batubara terbakar untuk mengikat oksigen yang dilakukan dengan
cara menginjeksi air dari atap terowongan di daerah titik api dan flushing air dari permukaan melalui lubang pemboran ke lapisan batubakar terbakar.
b. Semen grouting untuk menutup pori-pori, cleat, dan retakan yang terdapat pada lapisan
batubara dengan maksud mencegah suplai aliran oksigen.
c. Sealing atap untuk menutup rapat lubang guna mencegah runtuhnya batuan atap.
Apabila tempat penimbunan ini terbuka (outdoor storage) maka sebaiknya dipilihkan tempat yang rata dan tidak lembab, hal ini untuk menghindari penyusupan kotoran-kotoran (impurities). Untuk batubara yang berzat terbang tinggi perlu dipergunakan siraman air (sprinkler). Penyimpanan batubara yang terlalu lama juga membahayakan, paling lama sebaiknya 1 bulan.
LEDAKAN GAS BATUBARA
Suatu ledakan yang berasal dari gas-gas yang ada di dalam batubara dan terakumulasi disuatu tempat sehingga tekanan dan temperatur meningkat, yang sangat mudah terjadi proses pembakaran sempurna jika adanya percikan api. Gas-gas yang dapat meledak antara lain Methane (CH4), Propane (C3H8), Acetylene (C2h2).
Sebagian besar gas penyebab ledakan adalah metan (CH4). Metan adalah gas ringan
dengan berat jenis 0,558, tidak berwarna, dan tidak berbau. Gas ini muncul secara alami di tambang batubara bawah tanah sebagai akibat terbukanya lapisan batubara dan batuan di sekitarnya oleh kegiatan penambangan, maka perlunya suatu alat kontrol serta operator yang memerikasa kadar methane sebelum pekerja masuk ke area tambang (Gambar 2)
Gambar 2
Pemeriksaan Konsentrasi Gas Metan
Pembentukan gas methan (CH4) sejalan dengan proses pembatubaraan. Selama proses
pembatubaraan itu gas-gas methan terperangkap dan terkumpul dalam lapisan batubara (coalseam) dan juga dapat terjebak pada batuan sampingnya. Pada waktu itu terjadi perubahan daya serapnya terhadap oksigen dan sebaliknya terjadi peningkatan kandungan karbon (lihat tabel)
Tabel 1
2. Tahapan dan Penyabab Ledakan Gas Metan
Secara umum kebakaran dapat terjadi bila dipenuhi tiga unsur pemicu kebakaran itu, yakni adanya api, oksigen dan bahan bakar (triangle fire). Sedangkan ledakan dapat terjadi jika ada 5 syarat yang terpenuhi, yakni ada panas (heat), bahan bakar (fuel), udara (oxygen), ruang terisolasi (confinement), dan ada tahanan (suspension).
1. Terakumulasinya gas methane, bisa diakibatkan ventilasi kurang baik.
2. Gas methane yang terakumulasi di dalam udara hingga 5-15% metan dan sekurangnya 12.1%
oksigen, menjadi syarat yang telah terpenuhi untuk meledak.
3. Gas yang telah memenuhi syarat untuk meledak dapat dipicu oleh percikan bunga api, yang
bersumber dari peledakan (blasting), listrik, lampu keamanan, rokok (api), swabakar atau kebakaran tambang, bunga api gesekan.
Jika ledakan terjadi akan menghasilkan karbon dioksida dan uap air, dimana reaksinya : CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.
Bila jumlah oksigen berkurang, gas akan terbakar secara tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida (CO) yang sangat beracun, hydrogen (H), dan air (H2O). Reaksi kimianya:
CH4 + O2 = CO + H2 + H2O
3. Solusi Pencegahan Ledakan
Beberapa hal yang perlu dipelajari dalam rangka pencegahan ledakan batubara ini adalah: 1. Pengetahuan dasar-dasar terjadinya ledakan, membahas:
a. Gas-gas dan debu batubara yang mudah terbakar/meledak
b. Karakteristik gas dan debu batubara
c. Sumber pemicu kebakaran/ledakan
2. Metoda eliminasi penyebab ledakan, antara lain:
a. Pengukuran konsentrasi gas dan debu batubara
b. Pengontrolan sistem ventilasi tambang
c. Pengaliran gas (gas drainage)
e. Penyiraman air (sprinkling water)
f. Pengontrolan sumber-sumber api penyebab kebakaran dan ledakan
3. Teknik pencegahan ledakan tambang
a. Penyiraman air (water sprinkling)
b. Penaburan debu batu (rock dusting)
c. Pemakaian alat-alat pencegahan standar.
4. Fasilitas pencegahan penyebaran kebakaran dan ledakan, antara lain:
a. Lokalisasi penambangan dengan penebaran debu batuan
b. Pengaliran air ke lokasi potensi kebakaran atau ledakan
c. Penebaran debu batuan agak lebih tebal pada lokasi rawan
5. Tindakan pencegahan kerusakan akibat kebakaran dan ledakan:
a. Pemisahan rute (jalur) ventilasi
b. Evakuasi, proteksi diri, sistem peringatan dini, dan penyelamatan secara tim.
LEDAKAN DEBU BATUBARA
1. Pengertian
Debu batubara adalah material batubara yang terbentuk bubuk (powder),yang berasal dari hancuran batubara ketika terjadi pemrosesannya (breaking, blending, transporting, and weathering). Debu batubara yang dapat meledak adalah apabila debu itu terambangkan di udara sekitarnya.
Butiran debu batubara yang sangat halus dapat menjadi sumber kebakaran dan ledakan yang sangat dahsyat dalam tambang batubara bawah tanah. Campuran antara debu batubara
dengan gas atau uap yang mudah terbakar (dalam bentuk awan debu batubara), dapat meledak bila di sekitarnya ada api atau pijaran bunga api.
Berikut ini dijelaskan secara sepintas masing-masing debu yang ada pada tambang batubara bawah tanah.
1.1 Debu yang dapat meledak (Explosive dust)
Debu tambang ini dapat menimbulkan ledakan pada tambang bawah tanah. Jenis debu ini adalah:
1. Debu bijih sulfide
2. Debu pyrite (FeS)
3. Debu batubara.
Debu dapat dihasilkan dari kegiatan seperti Tumbukan, Penghalusan, Penghancuran, dan Penggerusan. Debu batubara pyrite atau sulfida adalah debu yang dapat meledak diudara dalam kondisi yang tepat. Terjadinya peledakan debu debu tersebut adalah karena adanya suatu kenaikan tekanan yang tiba-tiba oleh pembakaran yang dengan cepat dari debu dalam udara.
1.2 Faktor Utama Ledakan Debu Batubara 1. Besar butiran debu batubara
2. Kualitas batubara
3. Konsentrasi debu Batubara
4. Keberadaan gas metan
2. Terjadi Ledakan Debu Batubara
Peristiwa ledakan debu batubara pada tambang batubara bawah tanah dapat terjadi jika ada tiga syarat berikut terpenuhi, yakni:
Ada debu batubara yang beterbangan (awan debu batubara).
Ada sambaran bunga api.
Ada oksigen.
Faktor Penyebab Ledakan
2.1. Konsentrasi debu batubara
Kandungan zat terbang (volatile matter).
Ukuran partikel (particle size).
2.2. Ukuran partikel (particle size)
Debu batubara ukuran partikelnya antara 20 – 40 mesh, tidak dapat meledak dengan sendirinya, debu batubara dengan partikel sampai 200 mesh akan sangat mudah meledak. Karena perbedaan kondisi pembentukan batubara, beberapa negara menemukan karakteristik ledakan debu batubara:
Inggris: zat terbang 12,5% debu batubara dapat meledak.
Jerman: zat terbang fresh coal dengan kadar 14% dapat meledak
Belgia: zat terbang melebihi 15% dapat meledak.
Jepang: zat terbang melebih 11% dapat meledak
2.3. Kadar abu (ash content)
Bahaya ledakan debu batubara akan semakin kecil jika pada nya terdapat kandungan abu yang cukup banyak, (abu melekat ditambah dengan abu dari debu batu) dalam jumlah lebih kurang 50% pencegah kebakaran/ledakan. Biasanya untuk mencegah terjadinya ledakan debu batubara dapat ditambahkan debu batuan sampai mencapai kadar abunya lebih dari 75%.
2.4. Kadar air (water content)
Debu batubara yang mengandung air yang banyak tidak akan dapat meledak atau terbakar. Air, disamping penyerap sulutan api (ignition), juga berfungsi sebagai penyerap panas. Kadar air sampai 30% dapat mencegah terjadinya ledakan debu batubara itu.
2.5. Kesegaran (freshness)
Debu batubara segar lebih berbahaya dibandingkan dengan debu batubara yang sudah lama ada dalam udara terbuka. Debu batubara segar akan lebih mudah meledak karena adanya gas methan yang masih terperangkap pada butiran debu batubara tersebut.
3. Solusi Pencegahan Ledakan
3.1 Penanganan Debu Batubara
1. Cara pengontrolan munculnya debu batubara
2. Cara pengontrolan terbangnya debu batubar
3. Penanganan debu batubara yang terakumulasi
5. Memberikan kapur atau air dll yang memiliki sifat tidak terbakar sebagai pencegah
ledakan.
3.2 Pengontrolan dan Pengendalian debu
1. Pemasangan Water Spray untuk membasahi debu (gambar 4.1)
2. Pengontrolan debu pada pengangkutan
3. Pengontrolan pada Ore pass
4. Pengontrolan pada Mucking dan Pemuatan
5. Pengontrolan Pada Penggalian (Rod Header)
6. Pengontrolan Udara masuk
7. Damper (peredam) Air & Pasir untuk Peledakan
8. Penyemprotan Air Pada saat Penggalian dan Pengangkutan Material
9. Pengaturan sistem Ventilasi
Teori Tentang Gas Metan Pada Batubara
Metan adalah gas yang lebih ringan dari udara, tak berwarna, tak berbau, dan tak beracun. Metan terdapat di semua lapisan batubara, terbentuk bersamaan dengan pembentukan batubara itu sendiri.
Di tambang batubara bawah tanah, udara yang mengandung 5-15% metan dan sekurangnya 12.1% oksigen akan meledak jika terkena percikan api.
Jumlah metan dalam suatu lapisan amat bervariasi. Konsentrasi metan akan meningkat seiring peningkatan kualitas batubara dan kedalaman cadangan.
Metan terkandung dalam lapisan pori batubara dan terkompresi disana. Saat lapisan tersebut ditambang, metan yang bersemayam di pori lantas terlepas.
Sebanyak 70-80% kadar metan justru bukan berasal dari lapisan yang sedang ditambang. Sebagian besar metan berasal dari lapisan sekelilingnya (atas/bawah, kiri/kanan) yang belum ditambang.
Ini bisa terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara metan di pori-pori batubara (tekanan tinggi) dengan tekanan udara terowongan (lebih rendah). Gas bertekanan tinggi akan selalu mencari udara dengan tekanan lebih rendah.
Di awal perkembangan tambang batubara, sirkulasi udara yang tidak cukup, kegagalan deteksi atas keberadaan metan, penggunaan api, merokok, atau penggunaan bahan peledak (black powder) yang tidak tepat, menjadi penyebab utama ledakan di tambang batubara bawah tanah. Cara yang paling umum digunakan untuk mengurangi kadar metan adalah dengan merancang suatu sistem sirkulasi udara (ventilasi) yang baik. Udara yang cukup dan sirkulasi yang lancar diharapkan mampu mengurangi kadar gas berbahaya ini.
Hanya saja, terkadang ventilasi saja tidak mencukupi. Ada kalanya jumlah udara yang melimpah tetap tidak mampu mengurangi kadar metan. Jika ini yang terjadi, pengurangan kandungan metan mesti dilakukan sebelum penambangan itu sendiri dimulai.
Fasilitas penanggulangan kebakaran
Fire protection system merupakan sarana pemadam/ penanggulangan kebakaran yang
berguna untuk memberikan perlindungan terhadap suatu tempat fasilitas secara tepat dan cepat. Beberapa sarana pemadam yang ada antara lain :
a)Water sprinkler/ spray system, memberikan perlindungan pada fasilitas produksi terhadap paparan radiasi panas, dengan pemberian air bertekanan ke seluruh permukaan yang dilindungi.
tersebut. c)Water curtain system, memberikan perlindungan fasilitas dari paparan radiasi panas dengan cara pembentukan tirai air di sekeliling unit yang diproteksi tersebut.
d) Dry chemical system, merupakan sarana penanggulangan kebakaran dengan cara pelepasan atau penembakan sejumlah tepung kimia kering bertekanan terhadap sumber nyala atau suatu fasilitas yang terbakar, sehingga dapat mengurangi konsentrasi oksigen di sekitar kebakaran dengan cara penyelimutan.
e) Foam system, memberikan perlindungan kepada fasilitas atau unit terhadap suatu kebakaran maupun pengendalian kebocoran/ penyebaran gas hidrokarbon dengan cara pelepasan atau penembakan sejumlah busa pada unit/ fasilitas yang terbakar atau tempat terjadinya kebocoran gas.
f) Halon system, melindungi fasilitas/ unit produksi dengan cara melepaskan sejumlah gas halon bertekanan ke seluruh bagian yang dilindungi dengan efek pemadaman pemutusan rantai reaksi kimia sehingga api dapat dipadamkan.
