DASAR –DASAR TEKNIK PELEDAKAN

DASAR –DASAR TEKNIK PELEDAKAN

MATA KULIAHTAMBANG UMUM

FOR MINERS ARROUND THE

WORLD

PENGERTIAN BAHAN PELEDAK

KLASIFIKASI

KARAKTERISTIK

TIPE DAN JENIS HANDAK INDUSTRI

DEFENISI BAHAN

PELEDAK ;

• 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

• PEMBONGKARAN BATUAN

• PEMBUATAN TEROWONGAN

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 EXPLOSIVE

Low 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 PEMBAKARAN

❖AGEN PELEDAKAN (BLASTING AGENTS)

❖BAHAN PELEDAK BERBASIS “NG”

❖PERMISSIBLE EXPLOSIVE

❖BLACK POWDER

❖DETONATOR

KLASIFIKASI 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

DOUBLEBASE

CONTOH:NC / NG

TRIPLEBASE

CONTOH:NC / NG / NQ

COMPOSITE

CONTOH:NC / NG / AP /

Al / RDX

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/ gas

Expansion agents

Mechanical methods

Water jets

Liquid

Jet piercing

PENGGANTI BAHAN PELEDAK

KARAKTERISTIK BAHAN

PELEDAK

Karakter fisik

Karakter kinerja detonasi

Densitas

Sensitivitas

Ketahanan Thd. Air

Kestabilan Kimiawi

Karakteristik Gas

(density)

(sensitivity)

(water resistance)

(chemical stability)

(Fumes characteristics)

• 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 ukuranminimal booster yang diperlukan

• Bervariasi tergantung pada kompisisi bhn.peledak, diameter,temperatur dan tekanan ambient

• High explosive (1,1D) - sensitif terhadap detonator No.8 ataudetonating 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 dapatmencegah sekuen peledakan tunda downhole

◼ Energi total yang dilepaskan handak sampai gas-gas terbuang ke udara bebas

◼ Batas tekanan yang terbuang tersebut sekitar 100 MPa

ENERGI EFEKTIF

KLASIFIKASI AGEN PELEDAKAN

AMMONIUM NITRAT (NH4NO

3)

BAHAN BAKAR KARBON

(biasanya solar atau Fuel Oil/FO)AIR, NITRAT INORGANIK, ZAT PEREKAT, ZAT PENGENDAP

ALUMINIUM

AGEN PELEDAKAN KERING

BERALUMINIUM

(aluminized dry blasting agent)

AGEN PELEDAKAN KERING

ATAU ANFO

(dry blasting agent - ANFO)

CAMPURAN LAIN UNTUK

MENINGKATKAN DENSITAS

AGEN PELEDAKAN KERING

DENSITAS TINGGI

(densifieddry blasting agent)

ASAM PENGOKSIDA

(oxidizing acid)

AGEN PELEDAKAN LUMPUR

MENGANDUNG ASAM

(acid slurry blasting agent)

PARAFIN, ZAT GULA,

KARBON, DLL

(sensitizer bukan bahan

peledak)

AGEN PELEDAKAN LUMPUR

(slurry blasting agent)

ALUMINIUM

AGEN PELEDAKAN LUMPUR

MENGANDUNG ALUMINIUM

(aluminized slurry blasting agent)

BAHAN PELEDAKAN

LUMPUR

(slurry explosive)

TNT, TEPUNG NITROSTARCH

TAK BERASAP

(sensitizer bahan peledak)

BAHAN PELEDAK LUMPUR

BERALUMINIUM

(aluminized slurry explosive)

ALUMINIUM

"AGEN PELEDAKAN KERING"

(dry blasting agent)

"AGEN PELEDAKAN LUMPUR"

(slurry blasting agent)"BAHAN PELEDAK LUMPUR"

(slurry explosives)

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)

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

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 (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

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 PhaseSuspended

Fuel PhaseContinuous(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 EMULSIBUATAN DYNO NOBEL DAN

ICI EXPLOSIVES

BAHAN PELEDAK BERBASIS NG DAN PERMITTED EXPLOSIVE

SEGITIGA 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 BIASA

2. DETONATOR LISTRIK

3. DETONATOR NONEL

4. DETONATOR

ELEKTRONIK

isian dasar

(base charge)

isian utama

(primer charge)

ramuan

pembakar

(Ignition mixture)

tabung silinder

(shell)

ruang kosong disediakan

untuk sumbu bakar (safety

fuse)

plastik berwarna

selubung kabel

tabung silinder

isian dasar

isian utama

fusehead :

penyumbat

tabung silinder

penyumbat

elemen

waktu 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 nonelpelapis

baja

plug penutup

tidak tembus air

TAHAPAN PROSESPENGHANCURAN BATUAN

PEMBEBANAN PADA PELEDAKAN

Pembebanan dinamisPembebanan quasi-statis

(semi-statis)Pelepasan Beban

Burden

Burden atau

kedalaman

kritis

Membentuk

dome di

permukaan

Burden atau

kedalaman

optimum

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.peledak

ANFO 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