dasar dasar peledakan untuk tambang umum
TRANSCRIPT
DASAR –DASAR TEKNIK PELEDAKAN
MATA KULIAHTAMBANG UMUM
FOR MINERS ARROUND THE
WORLD
PENGERTIAN BAHAN PELEDAK KLASIFIKASI KARAKTERISTIK TIPE DAN JENIS HANDAK INDUSTRI
DEFENISI BAHANPELEDAK ;
• Bahan Peledak
“ suatu bahan kimia senyawa tunggal atau campuran berbentuk padat, cair, gas atau campurannya yang apabila dikenai suatu aksi panas, benturan, gesekan atau ledakan awal akan mengalami suatu reaksi kimia eksotermis sangat cepat yang hasil reaksinya sebagian atau seluruhnya berbentuk gas dan disertai panas dan tekanan sangat tinggi yang secara kimia lebih stabil.”
TUJUAN PELEDAKAN
PELEDAKAN OVERBURDEN BATUBARA
Bahan peledak HANDAK (explosive) mempunyai tiga (3) Campuran bahan 1. Zat kimia yang mudah bereaksi yang fungsinya sebagai explosive base, yaitu :
N.G (Nitroglyserine) C3H5 (NO3)3 TNT(Tri Nitro Toluence) C6H2CH3 (NO2)3 Nitrocellulose / gun cotton (C6H7 (NO3)3 O2) x dimana x dapat bernilai 1 Nitrostearach (C6H7 (NO3)3 O2) x dimana x dapat bernilai 3 Dinitroluence C7N2O4H6 Ethylene glycoldinitrate C2H4(NO3)2 Fulminate (campuran HNO3 + alkohol), biasanya dicampur dengan metal Pb/Hg/Cu/Ag
sebagai detenator (pemulai ledakan).
2. Oksidator yang fungsinya memberikan O2, yaitu : KClO3, NaClO3, NaNO3, NH4NO3, dan KNO3
3. Zat penyerap / tambahan terdiri dari serbuk kayu, serbuk gandum, serbuk batubara, serbuk belerang, chalk (CaCO3), oksida seng dan Kieselguhr / silika (SiO2)
Menurut Daya Ledak
Bahan Peledak secara umum dibagi atas 2 bagian menurut daya ledak yang ditimbulkannya, yaitu :
• Low Explosives• High Explosives
LOW EXPLOSIVELow Explosive, Ciri-ciri :
• Jangkauan ledakan < 1000 m / dtk, dengan ciri-ciri :• Reaksi peledakannya relatif lambat• Tidak seluruh bahan peledak berubah dari fase padat
menjadi fase gas, sehingga menimbulkan tekanan dan temperatur yang tinggi.
• Menghasilkan proses pembakaran yang relatif lambat (deflagration) dan tidak menghasilkan getaran dan gelombang (shock waves). Contoh : Black Powder (sodium nitrat dan sulfur), black powder ada 2 (dua) jenis yaitu Black Blasting Powder yang berbentuk butiran dan Pellet Powder.
HIGH EXPLOSIVE
High Explosive, Ciri-ciri :• Jangkauan ledakan > 1500 meter / detik• Reaksi peledakan cepat• Seluruh bahan peledak berubah dari fase padat
menjadi fase gas.• Menghasilkan getaran gelombang yang tinggi yang
diikuti oleh reaksi kimia yang menyediakan energi untuk kelanjutan propagasi secara stabil yang menimbulkan "shattering effect".
• Contoh : Dinamit, TNT (Tri Nitro Toluen), dan Gelatine.
CARA PELEDAKAN :
1. Simultaneous Blasting (Peledakan sekaligus)
2. Delayed Blasting ( Sistem tunda, berurutan selang beberapa detik)
SEGITIGA PEMBAKARANSEGITIGA PEMBAKARAN
AGEN PELEDAKAN AGEN PELEDAKAN (BLASTING (BLASTING AGENTS)AGENTS)
BAHAN PELEDAK BERBASIS BAHAN PELEDAK BERBASIS “NG”“NG”
PERMISSIBLE EXPLOSIVEPERMISSIBLE EXPLOSIVEBLACK POWDERBLACK POWDERDETONATORDETONATOR
KLASIFIKASI BAHAN PELEDAKKLASIFIKASI BAHAN PELEDAK
BAHAN PELEDAK
BAHAN PELEDAK KUAT(HIGH EXPLOSIVES)
BAHAN PELEDAK LEMAH(LOW EXPLOSIVES)
PRIMER
CONTOH:Pb Azide
Pb StypnateHg Fulminate
SEKONDER
CONTOH:NGTNT
PETNDinamitEmulsiANFO
TERSIER
CONTOH:ANAP
DNT
PIROTEKNIK
CONTOH:Thermite
Delay compositionIgnition charge
PROPELAN
LIQUID PADAT
MONO
CONTOH:NitramineHydrazine
KOMPOSIT
CONTOH:LOxFuel
SINGLEBASE
CONTOH:Nitro cellulose
DOUBLE BASE
CONTOH:NC / NG
TRIPLE BASE
CONTOH:NC / NG / NQ
COMPOSITE
CONTOH:NC / NG / AP /
Al / RDX
KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK INDUSTRI
KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK INDUSTRI
BAHAN PELEDAK INDUSTRI (Mike Smith, 1988)
BAHAN PELEDAK KUAT
AGEN PELEDAKAN
BAHAN PELEDAK KHUSUS
Dinamit
Gelatine
TNT ANFO
Slurries
Emulsi
Hybrid ANFOSlurry mixtures
Seismik
Trimming
Permissible
Shaped charges
Binary
LOX
Compressed air/ gasExpansion agents
Mechanical methods
Water jets
Liquid
Jet piercing
PENGGANTI BAHAN PELEDAK
KARAKTERISTIK BAHAN KARAKTERISTIK BAHAN PELEDAKPELEDAK
Karakter fisikKarakter fisik
Karakter kinerja detonasiKarakter kinerja detonasi
DensitasDensitas
SensitivitasSensitivitas
Ketahanan Thd. Ketahanan Thd. AirAir
Kestabilan Kestabilan KimiawiKimiawi
Karakteristik GasKarakteristik Gas
((densitydensity))((sensitivitysensitivity))((water resistancewater resistance))((chemical stabilitychemical stability))((Fumes Fumes characteristicscharacteristics))
• Berat bahan peledak per unit volume diekspresikan dalam satuan gr/cc
• Densitas bhn.peledak yang tinggi akan lebih mudah menghasilkan dead pressed (detonasi rendah akibat kehilangan sensitivitas karena terhambatnya tekanan) dibanding densitas yang rendah
• Loading density adalah berat per meter bhn.peledak didalam kolom lub.tembak (kg/m)
• Batuan masif - pakai densitas bhn. peledak tinggi
• Batuan berstruktur/lunak - pakai densitas bhn.peledak rendah
• Densitas ANFO 0,85 gr/cc
• Ukuran tingkat kemudahan inisiasi bhn.peledak atau ukuran minimal booster yang diperlukan
• Bervariasi tergantung pada kompisisi bhn.peledak, diameter, temperatur dan tekanan ambient
• High explosive (1,1D) - sensitif terhadap detonator No.8 atau detonating cord 10 gr/m
• Blasting agent (1,5D) - tdk sensitif terhdp. detonator No.8; memerlukan booster (primer)
• Beberapa blasting agent sensitif terhadap det.cord dan dapat mencegah sekuen peledakan tunda downhole
Energi total yang Energi total yang dilepaskan handak dilepaskan handak sampai gas-gas sampai gas-gas terbuang ke udara bebasterbuang ke udara bebas
Batas tekanan yang Batas tekanan yang terbuang tersebut terbuang tersebut sekitar 100 MPasekitar 100 MPa
ENERGI EFEKTIFENERGI EFEKTIF
KLASIFIKASI AGEN PELEDAKANKLASIFIKASI AGEN PELEDAKAN
AMMONIUM NITRAT (NH4NO3)
BAHAN BAKAR KARBON(biasanya solar atau Fuel Oil/FO)
AIR, NITRAT INORGANIK, ZAT PEREKAT, ZAT PENGENDAP
ALUMINIUM
AGEN PELEDAKAN KERINGBERALUMINIUM
(aluminized dry blasting agent)
AGEN PELEDAKAN KERINGATAU ANFO
(dry blasting agent - ANFO)
CAMPURAN LAIN UNTUKMENINGKATKAN DENSITAS
AGEN PELEDAKAN KERINGDENSITAS TINGGI
(densifieddry blasting agent)
ASAM PENGOKSIDA(oxidizing acid)
AGEN PELEDAKAN LUMPURMENGANDUNG ASAM
(acid slurry blasting agent)
PARAFIN, ZAT GULA,KARBON, DLL
(sensitizer bukan bahanpeledak)
AGEN PELEDAKAN LUMPUR(slurry blasting agent)
ALUMINIUM
AGEN PELEDAKAN LUMPURMENGANDUNG ALUMINIUM
(aluminized slurry blasting agent)
BAHAN PELEDAKANLUMPUR
(slurry explosive)
TNT, TEPUNG NITROSTARCHTAK BERASAP
(sensitizer bahan peledak)
BAHAN PELEDAK LUMPURBERALUMINIUM
(aluminized slurry explosive)
ALUMINIUM
"AGEN PELEDAKAN KERING"(dry blasting agent)
"AGEN PELEDAKAN LUMPUR"(slurry blasting agent)
"BAHAN PELEDAK LUMPUR"(slurry explosives)
AMMONIUM NITRAT (NHAMMONIUM NITRAT (NH44NONO33))
Densitas : - butiran berpori 0,74 – 0,78 gr/cc Densitas : - butiran berpori 0,74 – 0,78 gr/cc (untuk agen peledakan)(untuk agen peledakan) - butiran tak berpori 0,93 gr/cc- butiran tak berpori 0,93 gr/cc (untuk pupuk urea)(untuk pupuk urea)
Porositas: - mikroporositas 15%Porositas: - mikroporositas 15% - makro plus mikroporositas 54%- makro plus mikroporositas 54% - butiran tak berpori mempunyai- butiran tak berpori mempunyai porositas 0 – 2%porositas 0 – 2%
Ukuran partikel : yang baik untuk agen Ukuran partikel : yang baik untuk agen peledakan antara 1 – 2 mmpeledakan antara 1 – 2 mm
Tingkat kelarutan terhadap air bervariasi Tingkat kelarutan terhadap air bervariasi tergantung temperatur, yaitu:tergantung temperatur, yaitu:
- 5- 5 C tingkat kelarutan 57,5% (berat) C tingkat kelarutan 57,5% (berat)- 10- 10 C tingkat kelarutan 60% (berat) C tingkat kelarutan 60% (berat)- 20- 20 C tingkat kelarutan 65,4% (berat) C tingkat kelarutan 65,4% (berat)- 30- 30 C tingkat kelarutan 70% (berat) C tingkat kelarutan 70% (berat)- 40- 40 C tingkat kelarutan 74% (berat) C tingkat kelarutan 74% (berat)
SIFAT-SIFAT ANFO SIFAT-SIFAT ANFO (2)(2)
(Data diperoleh dari Dyno Nobel untuk Prilled ANFO)(Data diperoleh dari Dyno Nobel untuk Prilled ANFO)
Densitas:Densitas: Poured (gr/cc)Poured (gr/cc) 0,80 – 0,850,80 – 0,85 Blow Loaded (gr/cc)Blow Loaded (gr/cc) 0,85 – 0,950,85 – 0,95
Energi (MJ/kg):Energi (MJ/kg): 3,73,7 RWS (%):RWS (%): 100 100 (373 kj/gr) (373 kj/gr) RBS:RBS:
Poured (%)Poured (%) 100 100 (317 kj/cc) (317 kj/cc) Blow Loaded (%)Blow Loaded (%) 116116
Diameter lubang ledak min.:Diameter lubang ledak min.: Poured (mm)Poured (mm) 7575 Blow Loaded (mm)Blow Loaded (mm) 2525
Ketahanan thd. air:Ketahanan thd. air: burukburuk Shelf LifeShelf Life::
Maks. 6 bulan tergantung temperatur dan Maks. 6 bulan tergantung temperatur dan kelembaban gudangkelembaban gudang
Gudang yang bersuhu dan kelembaban tinggi akan Gudang yang bersuhu dan kelembaban tinggi akan ANFO rusak, ditandai dgn pengerasan atau ANFO rusak, ditandai dgn pengerasan atau cakingcaking yg yg akan mengurangi kinerja peledakanakan mengurangi kinerja peledakan
Waktu TidurWaktu Tidur (Sleep Time) (Sleep Time) :: Dalam kondisi normal kering dengan lubang tertutup Dalam kondisi normal kering dengan lubang tertutup
stemming yang baik, ANFO dapat ditidurkan sampai 6 stemming yang baik, ANFO dapat ditidurkan sampai 6 bulanbulan
Kehadiran air dalam lubang akan menurunkan secara Kehadiran air dalam lubang akan menurunkan secara dramatis waktu tidurdramatis waktu tidur
PROPERTIES NITRO NOBEL PT DAHANA ICI EXPL. (ORICA)
Density, gr/cc :
- Poured 0,80 – 0,85
- Blow loaded 0,85 – 0,95
- Bulk 0,80 – 0,84 0,80 – 1,10
Energy, MJ/kg 3,70
RWS, % 100 100 100 – 113
RBS, % : 100 – 156
- Poured 100
- Blow loaded 116
VoD, m/s 3000 – 3300 4100
Min. hole diameter, mm : 38,10 25
- Poured 75
- Blow loaded 25
Water resistance nil Poor Poor
Storage life, month 6 6 6
Trade mark ANFO prill DANFO Nitropril
ANFO DARI TIGA PRODUSEN
BAHAN PELEDAK SLURRY ATAU WATERGEL
Istilah slurries dan watergel adalah sama artinya, yaitu campuran oksidator, bahan bakar, dan pemeka (sensitizer) di dalam media air yang dikentalkan memakai gums, semacam perekat, sehingga campuran tersebut berbentuk jeli atau slurries yang mempunyai ketahanan terhadap air sempurna. Sebagai oksidator bisa dipakai sodium nitrat atau ammonium nitrat, bahan bakarnya adalah solar atau minyak diesel, dan pemekanya bisa berupa bahan peledak atau bukan bahan peledak yang diaduk dalam 15% media air.
EMULSIONS EMULSIONS (1)(1)
Adalah matriks yang terbentuk dari fase Adalah matriks yang terbentuk dari fase larutan oksidator di dalam fase fuel yang larutan oksidator di dalam fase fuel yang dipertahankan sifat-sifatnya (dipertahankan sifat-sifatnya (continuous fuel continuous fuel phasephase) ditambah emulsifier (biasanya cuka) ) ditambah emulsifier (biasanya cuka) agar campuran tetap bersatu. Komposisi ini agar campuran tetap bersatu. Komposisi ini disebut tipe disebut tipe water in oil.water in oil.
Ukuran partikel menjadi kecil berbentuk Ukuran partikel menjadi kecil berbentuk dropletsdroplets emulsi handak emulsi handak
Konsentrasi matriks emulsi tidak larut airKonsentrasi matriks emulsi tidak larut air Dapat dibuat di pabrik atau pada truck MMUDapat dibuat di pabrik atau pada truck MMU Densitas antara 1,1 – 1,35 gr/ccDensitas antara 1,1 – 1,35 gr/cc VOD antara 4500 – 5800 m/s dan RWS < VOD antara 4500 – 5800 m/s dan RWS <
ANFO tapi RBS > ANFOANFO tapi RBS > ANFO
94%
AN (AMMONIUM NITRAT)
+6%
FO
ANFO
(94% AN + 6% FO)
81%
EMULSI(76% AN + 5% FO + 18% AIR + 1% EMULSIFIER)
+18%
AIR
+1%
EMULSIFIER
EMULSIONS (2)
Handak Ukuran butir Bentuk butir VOD, m/s
ANFO 2,00 mm Semua padat 3500 - 4500
Dynamit 0,20 mm Semua padat 4000
Slurry 0,20 mm Padat / liquid 3300
Emulsi 0,001 mm Liquid 5000 - 6000
Oxidiser PhaseOxidiser PhaseSuspended Suspended
Fuel PhaseFuel PhaseContinuousContinuous(surrounds the oxidiser)(surrounds the oxidiser)
Bampfield & Morrey, 1984
Pembesaran 1250 xPhotograph from Nitro Nobel
SIFAT
PRODUSEN
DAHANA DYNO NOBEL
ICI EXPLOSIVE
SASOL SMX
Merk dagang Dayagel magnum
Emulite Seri Powergel Seri Emex
Desitas, gr/cc 1,25 1,18 – 1,25 1,16 – 1,32 1,12 – 1,24
Berat/karton, kg 20 25 20 --
RWS, % 119 111 98 – 118 74 – 186
RBS, % 183 162 140 – 179 97 – 183
VOD, m/s 4600 – 5600 5000 – 5800 4600 – 5600 4600 – 5600
Diameter, mm 25 – 65 25 – 80 25 – 65 25 – 65
Ketahanan thd air Sangat baik Sangat baik Sangat baik Sangat baik
Penyimpanan, thn 1 1 1 1
JENIS HANDAK BERBASIS EMULSI(kemasan berbentuk cartridge)
KEMASAN HANDAK BERBASIS EMULSIKEMASAN HANDAK BERBASIS EMULSIBUATAN DYNO NOBEL DANBUATAN DYNO NOBEL DAN
ICI EXPLOSIVESICI EXPLOSIVES
BAHAN PELEDAK BERBASIS NG DAN PERMITTED EXPLOSIVE
SEGITIGA DETONASISEGITIGA DETONASI
DETONASI (DETONATION)Adalah proses kimia-fisika yang mempunyai kecepatan reaksi sangat tinggi, sehingga
menghasilkan gas dan temperature sangat besar yang semuanya membangun ekspansi gaya yang sangat besar pula. Kecepatan reaksi yang sangat cepat dan diawali dengan panas tersebut menghasilkan gelombang tekanan kejut (shock compression wave) dan membebaskan energi dengan mempertahankan shock wave serta berakhir dengan ekspansi hasil reaksinya.
Contoh:TNT meledak : C7H5N3O6 1,75 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 5,25 CANFO meledak : 3 NH4NO3 + CH2 CO2 + 7 H2O + 3 N2
NG meledak : C3H5N3O9 3 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 0,25 O2
NG + AN meledak : 2 C3H5N3O9 + NH4NO3 6 CO2 + 7 H2O + 4 N4 + O2
Kriteria:- Melibatkan reaksi kimia- Oksigen utk reaksi terdapat dalam bahan itu sendiri (tanpa oksigen dari udara)- Handak dapat digunakan dalam lubang ledak- Reaksi ledakan tidak dapat dipadamkan- Reaksi sangat cepat (> Kecepatan suara supersonic); contoh VoDANFO = 4500 m/s- Shock compression: mempunyai daya dorong sangat tinggi, merobek retakan yang sudah ada sebelumnya- Shock wave: bahaya symphatetic detonation, menentukan safety distance- Ada ledakan (gerakan massa, bunyi dan panas)
1. DETONATOR BIASA2. DETONATOR LISTRIK3. DETONATOR NONEL4. DETONATOR ELEKTRONIK
isian dasar(base charge)
isian utama(primer charge)
ramuanpembakar
(Ignition mixture)
tabung silinder(shell)
ruang kosong disediakanuntuk sumbu bakar (safetyfuse)
plastik berwarnaselubung kabel
tabung silinder
isian dasar
isian utama
fusehead :
penyumbat
tabung silinder
penyumbat
elemenwaktu tunda- kawat halus yg
memijar- ramuan pembakar
kabel listrik
leg wire
SIMULTANEOUS DELAY
tabung alumunium
isian dasarisian utama elemen tunda
elemen transisi penyumbat anti-statis
sumbu nonelpelapisbaja
plug penutuptidak tembus air
TAHAPAN PROSESPENGHANCURAN
BATUANPEMBEBANAN PADA
PELEDAKAN
Pembebanan dinamisPembebanan quasi-statis (semi-statis)Pelepasan Beban
Burden
Burden ataukedalaman
kritis
Membentuk dome di
permukaan
Burden atau kedalamanoptimum
Flyrock
(a) B = 15’
Burden masih kuat, hanya terjadi penggerusan di sekitar lubang dan retakan tarik radial terbentuk ke arah luar lubang tersebut.
(b) B = 12’
Mulai terjadi runtuhan di permukaan. Burden tak runtuh. Beberapa dome terbentuk di permukaan
(c ) B = 9’
Runtuhan permukaan dan sub-permukaan hampir terbentuk. Kenampakannya seperti dua lapis (papan) batuan yang tak pecah. Dome di permukaan menggelembung.
(d) B = 6’
Ledakan kawah penuh, burden hancur seluruhnya. Runtuhan permukaan dan sub-permukaan bergerak ke arah bidang bebas.
(e) B = 3’
Ledakan kawah penuh, volume yang dihasilkan lebih sedikit dibanding dgn. fragmentasi butir halus. Terbentuk kawah seperti mangkuk, noise dan flyrock.
Berat bhn.peledakANFO diasumsikan =
18 kg ( 40 lb)
Geometri peledakan
Burden (B)Diameter lubang tembak ( )Tinggi jenjang (L)Kedalaman lubang tembak (H)Subdrilling (J)Stemming (T)Spacing (S)
GEOMETRI PELEDAKAN
H
H
L
L
SISTEM PELEDAKAN DENGAN PENGGALAKDETONATING CORD DAN 17 MS CONNECTOR
PELEDAKAN DENGAN SISTEM DETONATOR LISTRIK
A B
MANUFACTURE MOBILE UNIT
Sumber Pustaka :
•Kursus juru Ledak P3TM & Batubara