AWANG SUWANDHI SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINERAL INDONESIA JL. GARUT NO. 11 ; BANDUNG 40271  022-720 5714 BUMI RANCAEKEK KENCANA JL. SUPLIR IX NO.18 ; BANDUNG 40394  022-779 7227; HP: 0852 2003 3527 E-mail: awangsuwandhi@plasa.com

PELEDAKAN OVERBURDEN BATUBARA

PENGENALAN BAHAN PELEDAK (Ruang lingkup) PENGERTIAN BAHAN PELEDAK KLASIFIKASI KARAKTERISTIK TIPE DAN JENIS HANDAK INDUSTRI

DEFINISI BAHAN PELEDAK (industri / komersial) Bahan peledak adalah 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. Hasil ledakan: (Langefors, 1978) P = 100.000 atm  101.500 kg/cm2  10.000 Mpa T =  4000° C Daya (energi) =  25.000 MW = 25 x 106 kW = 5.950.000 kcal /s (1 kW = 0,238 kcal /s) Bandingkan, Steel barrel: Kekuatan sampai dengan 5.000 atm 500 MPa Titik leleh = 1.500° C Titik didih = 3.000° C Energi Gelatin explosive dalam 1 m kolom lub.ledak: Power = 1.200 kcal/kg/m ; kecep. detonasi = 4.000 m/s Didalam lubang ledak =

PEMBAKARAN (COMBUSTION) Reaksi permukaan yang eksotermis dan dijaga keberlangsungannya oleh panas yang dihasilkan dari reaksi itu sendiri dan produknya berupa pelepasan gas-gas. Contoh: CH3(CH2)10CH3 + 18½ O2  12 CO2 + 13 H2O Kriteria: Melibatkan reaksi kimia Okdigen tersedia berlebih di udara bebas Motor bakar (bensin atau solar): tidak perlu tangki oksigen Metoda pemadaman kebakaran: isolasi benda terbakar dari oksigen diesel oil

LEDAKAN (EXPLOSION) Ekspansi seketika yang cepat dari gas menjadi bervolume lebih besar dari sebelumnya diiringi suara keras dan efek mekanis yang merusak. Contoh: Tangki bertekanan meledak Balon karet meletus Kriteria: Tidak melibatkan reaksi kimia Transfer energi ke gerakan massa (efek mekanis) Disertai panas dan bunyi

DEFLAGRASI (DEFLAGRATION) 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 (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 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 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)

SEGITIGA PEMBAKARAN OXYGEN PEMBAKARAN FUEL IGNITION

SEGITIGA DETONASI OKSIDA DETONASI IGNITION FUEL

KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK

KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK INDUSTRI

KARAKTERISTIK BAHAN PELEDAK Karakter fisik Karakter kinerja detonasi

KARAKTER FISIK BAHAN PELEDAK Densitas Sensitivitas Ketahanan Thd. Air Kestabilan Kimiawi Karakteristik Gas (density) (sensitivity) (water resistance) (chemical stability) (Fumes characteristics)

DENSITAS • 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

SENSITIVITAS • 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

HUBUNGAN DENSITAS DAN SENSITIVITAS HANDAK Densitas kritis terbentuk bila partikel2 pembentuk handak terlalu rapat, shg tidak terdapat voids sebagai ruang bagi terbentuknya hot spots agar terjadi detonasi Densitas handak berhubungan erat dengan sensitivitasnya Deadpressing terbentuk bila voids untuk gas rusak, misalnya karena tekanan, gelombang kejut, shg mengurangi sensitivitasnya.

KETAHANAN TERHADAP AIR Kemampuan bhn.peledak untuk melawan air disekitarnya tanpa kehilangan sensitifitas atau efisiensi Ketahanan thd air bhn.peledak bervariasi. ANFO tidak tahan terhadap air (larut); sedangkan emulsi dan watergels tahan air Fume berwarna coklat-orange dari gas NO menandakan hasil peledakan yang tidak efisien akibat bhn. peledak basah Ketahanan thd air dapat dilakukan dengan melapisi lub. ledak atau menggunakan cartridge

KESTABILAN KIMIA Kemampuan untuk tidak berubah secara kimia dan tetap mem-pertahankan sensitifitas selama dalam penyimpanan di gudang dengan kondisi tertentu Bhn.peledak yang tdk stabil (mis. NG based) mempunyai kemampuan stabil lebih pendek dan cepat rusak Faktor-faktor yang mempercepat ketdk stabilan kimiawi a.l: panas, dingin, kelembaban, kualitas bahan baku, kontaminasi, pengepakan, fasilitas gudang Tanda-tanda kerusakan a.l: kristalisasi, penambahan viskositas, dan penambahan densitas Gudang bh.peledak bawah tanah akan mengurangi efek perubahan temperatur

KARAKTERISTIK GAS (FUMES) Detonasi bhn.peledak menghasilkan gas-gas non-toxic (CO2, H2O, N2) dan toxic (NO, NO2, CO) Gas-gas ini perlu diperhatikan pada peledakan bawah tanah atau terbuka bila gerakan angin yang rendah Faktor-faktor yang menimbulkan gas toxic a.l: letak primer yang tidak tepat, kurang tertutup, air, komposisi bhn.peledak tidak baik, timing (sistem tunda) tidak tepat, dan adanya reaksi dengan batuan (sulfida atau karbonat)

KARAKTER KINERJA DETONASI (strength) (VOD) (detonation pressure) (borehole pressure) (explosive power) (effective energy) Kekuatan Detonasi Kecepatan Detonasi Tekanan Detonasi Tekanan Thd. Lubang Ledak Daya Ledakan Energi Efektif

KEKUATAN DETONASI (detonation strenght) Absolute Weight Strength (AWS) Energi panas maks handak teoritis didasarkan pada campuran kimawinya Energi per unit berat handak dalam joules/gram AWSANFO adalah 373 kj/gr dengan campuran 94% AN dan 6% FO Relative Weight Strength (RWS) Adalah kekuatan handak (dalam berat) dibanding dengan ANFO RWSHANDAK = Absolute Bulk Strength (ABS) Energi per unit volume, dinyatakan dalam joules/cc ABSHANDAK = AWSHANDAK x densitas ABS bulk ANFO = 373 kj/gr x 0,85 gr/cc = 317 kj/cc Relative Bulk Strength (RBS) Adalah kekuatan handak curah (bulk) dibanding ANFO RBSHANDAK =

KECEPATAN DETONASI (velocity of detonation / VOD) Laju rambatan gelombang detonasi sepanjang handak, satuannya m/s atau fps Nilainya bervariasi tergantung diameter, densitas, ukuran partikel handak. Untuk handak komposit (non-ideal) tergantung pula pada derajat keterselubungan (confinement degree) Kecepatan ANFO antara 2500 – 4500 m/s tergantung pada diameter lubang ledak Kecep detonasi merupakan komponen utama dari energi kejut (shock energy) yang menimbulkan pecahnya batuan Kecep detonasi handak harus melebihi kecepatan suara massa batuan (impedance matching) Dapat diukur untuk menentukan handak yang efisien

EFEK KANDUNGAN AIR TERHADAP VODANFO

TEKANAN DETONASI (detonation pressure) Tekanan yg terjadi disepanjang zona reaksi peledakan hingga terbentuk reaksi kimia seimbang sampai ujung handak yang disebut dgn bidang Chapman-Jouguet (C-J plane). Umumnya memp satuan MPa. Dari penelitian oleh Cook menggunakan foto sinar-x, diformulasi tekanan detonasi sbb: ANFO dgn densitas 0,85 gr/cc dan VOD 3700 m/s memiliki PD = 2900 MPa Dimana: PD = tekanan detonasi, kPa e = densitas handak, gr/cc VD = kecep detonasi, m/s

TEKANAN THD LUBANG LEDAK (borehole pressure) Tekanan terhadap dinding lubang ledak akibat ekspansi detonasi gas Biasanya sekitar 50% dari tekanan detonasi Volume dan laju kecep gas yang dihasilkan peledakan mengontrol tumpukan dan lemparan fragmen batuan

SEKUEN PROSES YANG TERJADI PADA BIDANG HORISONTAL DARI MASSA BATUAN DI SEKITAR LUBANG LEDAK KETIKA KOLOM LUBANG LEDAK TERINISIASI a) c) b)

dikelompokkan sbb: JENIS BAHAN PELEDAK AGEN PELEDAKAN (BLASTING AGENTS) BAHAN PELEDAK BERBASIS “NG” PERMISSIBLE EXPLOSIVE BLACK POWDER DETONATOR

KLASIFIKASI AGEN PELEDAKAN

AMMONIUM NITRAT (NH4NO3) Densitas : - butiran berpori 0,74 – 0,78 gr/cc (untuk agen peledakan) - butiran tak berpori 0,93 gr/cc (untuk pupuk urea) Porositas: - mikroporositas 15% - makro plus mikroporositas 54% - butiran tak berpori mempunyai porositas 0 – 2% Ukuran partikel : yang baik untuk agen peledakan antara 1 – 2 mm Tingkat kelarutan terhadap air bervariasi tergantung temperatur, yaitu: - 5 C tingkat kelarutan 57,5% (berat) - 10 C tingkat kelarutan 60% (berat) - 20 C tingkat kelarutan 65,4% (berat) - 30 C tingkat kelarutan 70% (berat) - 40 C tingkat kelarutan 74% (berat)

BULK ANFO (1) Campuran AN (ammonium nitrat) dan FO (solar) sebesar 94,3% AN dan 5,7% FO akan menghasilkan zero oxygen balanced dengan energi panas sekitar 3800 joules/gr handak Campuran yang tidak sempurna akan menghasilkan energi ledak rendah dan gas beracun (noxious gasses) Overfueled dengan 92% AN dan 8% FO akan menurunkan energi 6% dan menghasilkan gas CO yang berbahaya Under fueled dengan 96% AN dan 4% FO menurunkan energi 18% dan menghasilkan gas NO2 Ukuran partikel AN antara 1 – 2 mm Non-absorbent dense prill Distribusi FO tdk merata, shg oxygen balance buruk Absorbent porous prill FO diserap merata dengan perbandingan yang proporsional

SIFAT-SIFAT ANFO (2) (Data diperoleh dari Dyno Nobel untuk Prilled ANFO) Densitas: Poured (gr/cc) 0,80 – 0,85 Blow Loaded (gr/cc) 0,85 – 0,95 Energi (MJ/kg): 3,7 RWS (%): 100  (373 kj/gr) RBS: Poured (%) 100  (317 kj/cc) Blow Loaded (%) 116 Diameter lubang ledak min.: Poured (mm) 75 Blow Loaded (mm) 25 Ketahanan thd. air: buruk Shelf Life: Maks. 6 bulan tergantung temperatur dan kelembaban gudang Gudang yang bersuhu dan kelembaban tinggi akan ANFO rusak, ditandai dgn pengerasan atau caking yg akan mengurangi kinerja peledakan Waktu Tidur (Sleep Time) : Dalam kondisi normal kering dengan lubang tertutup stemming yang baik, ANFO dapat ditidurkan sampai 6 bulan Kehadiran air dalam lubang akan menurunkan secara dramatis waktu tidur

KEBUTUHAN FO UNTUK MEMBUAT ANFO ANFO,kg BAHAN BAKAR (FO) AN,kg kg liter 10 0,57 0,71 9,43 50 2,85 3,56 47,15 80 4,56 5,70 75,44 100 7,13 94,30 500 28,50 35,63 471,50 1000 57,00 71,25 943,00

ANFO DARI TIGA PRODUSEN 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 – 113 RBS, % : 100 – 156 116 VoD, m/s 3000 – 3300 4100 Min. hole diameter, mm : 38,10 25 75 Water resistance nil Poor Storage life, month 6 Trade mark ANFO prill DANFO Nitropril

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.

(76% AN + 5% FO + 18% AIR + 1% EMULSIFIER) EMULSIONS (1) Adalah matriks yang terbentuk dari fase larutan oksidator di dalam fase fuel yang dipertahankan sifat-sifatnya (continuous fuel phase) ditambah emulsifier (biasanya cuka) agar campuran tetap bersatu. Komposisi ini disebut tipe water in oil. Ukuran partikel menjadi kecil berbentuk droplets emulsi handak Konsentrasi matriks emulsi tidak larut air Dapat dibuat di pabrik atau pada truck MMU Densitas antara 1,1 – 1,35 gr/cc VOD antara 4500 – 5800 m/s dan RWS < ANFO 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

Photograph from Nitro Nobel EMULSIONS (2) Oxidiser Phase Suspended Fuel Phase Continuous (surrounds the oxidiser) Pembesaran 1250 x Photograph from Nitro Nobel Handak Ukuran butir Bentuk butir VOD, m/s ANFO 2,00 mm Semua padat 3500 - 4500 Dynamit 0,20 mm 4000 Slurry Padat / liquid 3300 Emulsi 0,001 mm Liquid 5000 - 6000 Bampfield & Morrey, 1984

POLA URUTAN PRODUKSI EMULSI Prod. by Aws

JENIS HANDAK BERBASIS EMULSI (kemasan berbentuk cartridge) 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 -- RWS, % 119 111 98 – 118 74 – 186 RBS, % 183 162 140 – 179 97 – 183 VOD, m/s 4600 – 5600 5000 – 5800 Diameter, mm 25 – 65 25 – 80 Ketahanan thd air Sangat baik Penyimpanan, thn 1

KEMASAN HANDAK BERBASIS EMULSI BUATAN DYNO NOBEL DAN ICI EXPLOSIVES

HEAVY ANFO

BAHAN PELEDAK BERBASIS NG DAN PERMITTED EXPLOSIVE

DETONATOR BIASA DETONATOR LISTRIK DETONATOR NONEL DETONATOR ELEKTRONIK Dikatagorikan sebagai salah satu perlengkapan peledakan DETONATOR BIASA DETONATOR LISTRIK DETONATOR NONEL DETONATOR ELEKTRONIK

STRENGTH DETONATOR Kekuatan ledak (strength) detonator ditentukan oleh jumlah isian dasarnya dan diidentifikasi sbb: (dari ICI Explosive) detonator No. 6 = 0,22 gr PETN detonator No. 8 = 0,45 gr PETN detonator No. 8* = 0,80 gr PETN

DETONATOR BIASA

STRENGTH DETONATOR Kekuatan ledak (strength) detonator ditentukan oleh jumlah isian dasarnya dan diidentifikasi sbb: (dari ICI Explosive) 1. detonator No. 6 = 0,22 gr PETN 2. detonator No. 8 = 0,45 gr PETN 3. detonator No. 8* = 0,80 gr PETN

DETONATOR BIASA NO. 8

DETONATOR LISTRIK

DETONATOR LISTRIK No. 8

DETONATOR NONEL

DETONATOR NONEL No. 8

SEKIAN DAN TERIMA KASIH "SELAMAT BELAJAR DAN BERPRAKTIK SEMOGA SUKSES"