Teknik Peledakan (Blasting)

Tujuan pekerjaan peledakan dalam dunia pertambangan itu sendiri yaitu memecah atau membongkar batuan padat atau material berharga atau endapan bijih yang bersifat kompak atau masive dari batuan induknya menjadi material yang cocok untuk dikerjakan dalam proses produksi berikutnya. dalam suatu operasi peledakan pada pertambangan didahului oleh pemboran yang bertujuan untuk membuat lubang tembak. Lubang tembak sendiri akan diisi oleh bahan peledak yang terlebih dahulu di isi oleh material atau pasir yang disebut Sub-drilling bertujuan agar hasil peledakan tidak terjadi toes atau tonjolan-tonojolan pada lantai tambang yang mengakibatkan alat berat sulit bergerak saat pemuatan dan pengangkutan hasil peledakan. setelah disi oleh rangkaian bahan peledak seperti TNT atau ANFO yang dilengkapi dengan nonel, maka selanjutnya diisi material penutup yangdisebut stemming berfungsi menahan tekanan keatas agar energi yang dihasilkan oleh bahan peledak tersebar kesegala arah dan menghancurkan batuan disampingnya.

Tujuan perencanaan pemboran dan peledakan pada batuan: menghasilkan batuan lepas, yang dinyatakan dalam derajat fragmentasi sesuai dengan tujuan yang akan capai.
Hasil peledakan ini sangat mempengaruhi produktivitas dan biaya operasi berikutnya.
Fragmentasi batuan dapat dikontrol dengan merubah pola pemboran atau mengatur powder faktor atau menggunakan kombinasi kedua faktor tersebut.

Hal yg perlu diperhatikan dalam peledakan yaitu Sifat-sifat batuan yang penting:

•  Kekerasan: Tahanan dari suatu bidang permukaan halus terhadap abrasi.
•    Kekerasan dipakai untuk mengukur sifat-sifat teknis dari material batuan.
•  Abrasiveness: Parameter yang mempengaruhi keausan (umur) mata bor.   Abrasiveness tergantung pada komposisi batuan. Keausan mata bor sebanding dengan komposisi batuan tersebut. Kandungan kuarsa dalam batuan biasanya   dianggap sebagai petunjuk yang dapat dipercaya untuk mengukur keausan   mata bor (drill bit).
• Tekstur: Struktur butiran dari batuan dan dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat-sifat porositas, looseness density dan ukuran butir.  Tekstur juga  mempengaruhi kecepatan pemboran.
• Struktur: Rekahan, patahan, bidang perlapisan schistosity dan jenis batuan, dip, strike.
• Breaking characteristic: menggambarkan sifat batuan apabila dipukul dengan palu. Setiap jenis batuan mempunyai sifat khusus dan derajat kerusakan yang berhubungan dengan dengan tekstur, komposisi mineral dan strukturnya.

dalam kegiatan pemboran dan peledakan terdapat 2 ketahanan batuan

Rock Drillability yaitu Kecepatan penetrasi dari mata bor ke dalam batuan. Rock drillability adalah fungsi dari beberapa sifat batuan, seperti: komposisi mineral, tekstur, ukuran butiran, derajat pelapukan dan lain sebagainya.

Rock Blastability yaitu Tahanan batuan terhadap peledakan dan ini sangat dipengaruhi oleh keadaan batuan. Dalam batuan yang keras dan padat peledakan dapat dikontrol dengan baik. Sedangkan dalam batuan yang banyak celahnya sebagian energi dari bahan peledak hilang ke dalam rekahan dan peledakan susah untuk dikontrol.

Sebelum sampai pada rancang bangun peledakan, banyak hal yang harus diketahui terlebih dahulu, yaitu yang berkaitan dengan :
a. Parameter batuan.
b. Parameter bahan peledak.
c. Parameter pengisian.
d. Sasaran produksi.
e. Fragmentasi yang dikehendaki.
f.  Kondisi lapangan (curah hujan, bangunan sekitar, kebisingan, dll).

Suatu operasi peledakan batuan akan mencapai hasil optimal apabila perlengkapan dan peralatan yang dipakai sesuai dengan metode peledakan yang diterapkan.
Perlengkapan peledakan (blasting supplies / blasting accessories) adalah semua bahan atau kelengkapan yang dapat digunakan hanya untuk satu kali peledakan saja. Contohnya adalah sumbu api, detonator, sumbu ledak, dan sebagainya.

Peralatan peledakan (blasting equipment) adalah alat-alat yang dapat digunakan berulang kali dalam proses peledakan. Contohnya adalah blasting machine, dan sebagainya.

BAHAN PELEDAK
Bahan peledak (handak) “adalah suatu bahan kimia yang berupa senyawa tunggal atau campurannya yang berbentuk padat atau cair, yang apabila dikenai suatu aksi panas, benturan, gesekan atau ledakan awal dapat bereaksi dengan kecepatan tinggi dan akan berubah menjadi bahan-bahan yang lebih stabil yang sebagian atau seluruhnya berbentuk gas dan disertai dengan panas dan tekanan yang sangat tinggi.”

Secara garis besarnya, jenis bahan peledak diklasifikasikan menjadi 3 bagian, yaitu :
Bahan peledak mekanis (mechanical explosives).
Bahan peledak kimia (chemical explosives).
Bahan peledak nuklir (nuclear explosives).

Berdasarkan lapangan penggunaannya, bahan peledak dibagi atas :
Bahan peledak militer (untuk kepentingan militer).
Bahan peledak komersil / industri (untuk keperluan pekerjaan sipil, tambang, dll), umumnya dari bahan peledak kimia.

Berdasarkan kecepatan reaksinya, bahan peledak dibagi 2 jenis, yaitu:
-Bahan peledak kuat (high explosives).
-Bahan peledak lemah (low explosives).

1. Bahan peledak mekanis yaitu Senyawa dalam bahan peledak mekanis akan segera bereaksi dan berubah menjadi gas akibat suatu elemen panas yang dimasukkan ke dalam bahan peledak tersebut. Contohnya adalah cardox, yaitu bahan peledak yang terdiri dari suatu tabung dengan penutup yang mudah retak yang berisi CO₂ cair.

2. Bahan peledak kimia Berdasarkan kecepatan reaksinya bahan peledak ini dibagi dua, yaitu:
–Bahan peledak kuat. Bahan peledak ini memiliki kecepatan reaksi sangat tinggi, yaitu 5.000 – 24.000 fps     (1-6 mil perdetik). Tekanan yang dihasilkan juga sangat tinggi 50.000 – 4.000.000 psi. Sifat reaksinya adalah detonasi, yaitu penyebaran gelombang kejut (shock wave). Bahan peledak kuat ini dibagi 2 macam lagi, yaitu:

– “primary explosives”, yaitu bahan peledak yang mudah meledak bila terkena api, benturan, atau gesekan, misalnya PbN₆, Hg(ONC)₂, yaitu untuk bahan isi detonator.
– “secondary explosives” , yaitu bahan peledak yang hanya akan meledak apabila ada ledakan yang mendahuluinya, misalnya ledakan dari sebuah detonator atau primer. Contohnya adalah TNT (Tri Nitro Toluene) dan PETN.

–Bahan peledak lemah. Bahan peledak ini (low explosives) memiliki kecepatan reaksi rendah (<5.000 fps). Tekanan yang dihasilkan <50.000 psi. Umumnya dipakai di tambang batubara.

3. Bahan peledak nuklir. Bahan peledak nuklir umumnya terbuat dari plutonium, uranium 235, atau bahan-bahan sejenis yang mempunyai sifat atom aktif.

METODE PELEDAKAN:

•  Peledakan cara non-listrik
•  Peledakan cara listrik

Peledakan cara non-listrik terdiri dari:

–           Sumbu api (Safety fuse)
–           Sumbu ledak (detonating fuse)
–           Nonel

Nonel adalah Tube plastik yang mempunyai diameter luar 3 mm, di dalamnya berisi suatu bahan reaktif yang dapat menjalankan gelombang kejut (shock wave) dengan kecepatan ca. 2000 meter (2 kilometer) per detik.
Shock wave mempunyai energi yang dapat meledakkan “primary explosive” atau delay element dalam detonator.

Macam-macam jenis nonel detonator:
–           Nonel standard
–           Nonel GT-HD dan Nonel Unidet-HD
–           Nonel GT-OD dan Nonel Unidet-OD
–           Nonel GT-HT dan Nonel Unidet HT

Macam-macam perlengkapan Nonel:

–           Nonel UB 0 connector, bekerja sebagai relay; gelombang  kejut yang diterima dari nonel tube diperkuat dan didistribu-sikan ke sejumlah nonel tube penerima.
–           Nonel starter sama dengan UB 0, tersedia dalam 50 atau  100 m coil/reel (gulungan).
–           Nonel bunch connector dipakai kebanyakan dalam terowongan
–           Multiclip adalah penyambung plastik yg dipakai untuk menyambung nonel tube dengan sumbu ledak.

Geometri peledakan adalah jarak lubang tembak yang di buat pada saat sebuah area pertambangan akan di ledakkan.

¨      Burden (B)
¨      Diameter lubang tembak( Æ )
¨      Tinggi jenjang (L)
¨      Kedalaman lubang tembak (H)
¨      Subdrilling (J)
¨      Stemming (T)
¨      Spacing (S)

PELEDAKAN CARA LISTRIK:

Tiga elemen dasar rangkaian peledakan:
–           Detonator listrik (electric detonator)
–           Kawat rangkaian (circuit wiring), terdiri dari:

•   Leg wire
•   Connecting wire
•   Firing line
•   Buswire

–  Sumber tenaga (power source): Blasting machine dan  AC-power line.

Kawat rangkaian (circuit wiring), terdiri dari:
– Legwire: Dua kawat yang menjadi satu dengan detonator listrik, yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan bridge wire yang terdapat dalam detonator. Isolasi legwire pada ujung yang lain terkupas dan kedua kawat diikatkan satu terhadap yang lain atau dilindungi plastik shunt. Panjangnya bervariasi tergantung kebutuhan.
–             Connecting wire: Kawat yang mempunyai isolasi, dipakai untuk meng-hubungkan “legwire” dengan “firing line”. Connecting  wire terdiri dari kawat tunggal (solid wire) tembaga dengan isolasi yang tahan terhadap air yaitu 20 AWG atau yang lebih besar.
–           Firing line: Kawat yang dipergunakan untuk menghubungkan sumber tenaga listrik dengan rangkaian detonator yaitu 14 AWG atau yang lebih besar.

–           Buswire: Kawat perpanjangan dari firing line dimana masing-masing detonator (paralel circuit) atau masing-masing detonator dalam seri  (paralel series circuit) dihubungkan. Buswire memiliki ukuran (gauge) yang sama dengan semua  firing line.

Jenis detonator
–          Instantaneous detonator
–          Delay detonator

Kelas Detonator
–          Instantaneous detonator
–          Milli-second detonator
–          Half-second detonator
Milli-second Di dalamnya terdapat milli second delay element, berfungsi untuk menunda detonasi sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Waktu tunda (delay interval) antara setiap inter-val seri tidak boleh melibihi  100 ms (0.1 detik).

Half yaitu Di dalamnya terdapat half second delay element. Waktu tunda (delay interval) adalah 500 ms (0.5 detik).

Beberapa istilah dalam Peledakan Tambang
Ledakan (explosive) Ekspansi seketika yang cepat dari gas menjadi bervolume lebih besar dari sebelumnya diiringi suara keras dan efek mekanis yang merusak.
Contoh:

• Ø Tangki bertekanan meledak
• Ø Balon karet meletus

Kriteria:

• Tidak melibatkan reaksi kimia
• Transfer energi ke gerakan massa (efek mekanis)
• Disertai panas dan bunyi

Deflagrasi Adalah proses kimia eksotermis di mana transmisi dari reaksi dekomposisi  didasarkan pada konduktivitas termal (heat/thermal conductivity)
Merupakan fenomena reaksi permukaan di mana reaksinya meningkat menjadi peledakan dengan kecepatan rendah, yaitu antara 300-1000 m/s, atau lebih rendah dari kecep suara (subsonic)
Deflagrasi terjadi pada reaksi peledakan LOW EXPLOSIVE (black powder):
– Potassium nitrat + charcoal + sulfur
20NaNO₃ + 30C + 10S  ®  6Na₂CO₃ + Na₂SO₄+ 3Na₂S +14CO₂ +10CO + 10N₂
– Sodium nitrat + charcoal + sulfur
20KNO₃ + 30C + 10S  ® 6K₂CO₃ + K₂SO₄+ 3K₂S +14CO₂ +10CO + 10N₂

Detonasi 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 C
ANFO 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 VoD_ANFO = 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)

Bahan dan Komposisi Bahan Peledak Kimia
Hampir semua bahan peledak komersial adalah campuran dari senyawa-senyawa yang mengandung 4 unsur dasar, yaitu karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Ke dalam senyawa dasar ditambahkan unsur-unsur seperti sodium (Na), aluminium (Al), kalsium (Ca), dan sebagainya, yang dimaksudkan untuk memperoleh efek tertentu, misalnya untuk menambah tenaga peledakan.
Suatu bahan peledak tidak harus selalu mengandung senyawa-senyawa eksplosive seperti nitrogliserin, nitrostarch, TNT, dan lain-lain, tetapi yang paling penting adalah apakah sifat masing-masing bahan itu cocok untuk suatu campuran.

kesimpulan bahwa dalam setiap proses peledakan dalam tambang, paramater yang harus diperhatikan yaitu

1.  kelengkapan alat, perlengkapan peledakan (ANFO, PTEN, Detonator, Nonel dan lain)
2. sifat-sifat batuan yang akan di ledakkan (kekerasan, stuktur, rekahan, tekstur, dan lain-lain)
3. yang tepenting ialah keamanan dan keselamatan para pekerja disekitar area peledakan