Draft translated Mining Textbook "Panduan Pengontrolan Gas Metana di Pertambangan" (c) Hartowijaya http://www.hartowijaya.com Pada Bab Ini  Di mana metan dihasilkan pada permukaan longwall  Di mana metan terakumulasi di permukaan longwall  Menggunakan metode shearer-clearer untuk mengeliminasi zona pusaran ventilasi  Menggunakan selubung walkway untuk mengurangi penumpukan metan saat penggalian headgate  Pengendalian gesekan penyalaan dan  Lokasi terbaik bagi monitor metan

1. 55
BAB 4.--MENCEGAH PENYALAAN METAN DI PERMUKAAN
LONGWALL
Oleh Fred N. Kissell, Ph.D.1
dan Andrew B. Cecala2
Pada Bab Ini
 Di mana metan dihasilkan pada permukaan longwall
 Di mana metan terakumulasi di permukaan longwall
 Menggunakan metode shearer-clearer untuk mengeliminasi zona pusaran ventilasi
 Menggunakan selubung walkway untuk mengurangi penumpukan metan saat
penggalian headgate
 Pengendalian gesekan penyalaan
dan
 Lokasi terbaik bagi monitor metan
Metan yang dilepaskan di sepanjang permukaan longwall hanya mewakili 10%-20% total metan
yang dihasilkan dari seluruh panel longwall. Meskipun demikian, dalam lipatan batu bara yang
sangat mengandung gas, metan yang dilepaskan di permukaan ini bisa menimbulkan suatu
masalah karena shearer adalah sumber penyalaan yang siap-sedia.
Mencegah penyalaan metan di permukaan longwall memerlukan empat langkah. Yang pertama
adalah untuk menyediakan ventilasi di sekitar shearer untuk mengeliminasi zona pusaran ventilasi
pada drum di mana metan terkumpul. Zona pusaran ini dieliminasi dengan memasang tambahan
semprotan air pada shearer untuk mengarahkan udara ke situ. Langkah kedua untuk mencegah
penyalaan metan adalah dengan memasang semprotan air di belakang tiap beliung pemotong dan
secara rutin mengganti beliung yang aus. Semprotan air di belakang tiap beliung pemotong bekerja
untuk mendinginkan pijar logam panas yang mengikuti beliung aus ketika mengenai batu. Ketiga
adalah untuk memastikan bahwa tidak ada zona pusaran ventilasi yang secara tidak sengaja
terbentuk oleh penempatan semprotan air yang buruk. Keempat adalah untuk memastikan bahwa
monitor metan pada shearer ada di lokasi terbaik untuk mendeteksi akumulasi metan.
MENGATASI AKUMULASI METAN DI PERMUKAAN LONGWALL3
Cecala et al. [1985a, 1989] dan Denk and Wirth [1991] mempelajari emisi metan dan pola
ventilasi di permukaan longwall untuk menemukan di mana akumulasi metan paling cenderung
ada. Meskipun tidak selalu demikian, sumber utama metan di permukaan longwall biasanya
1
Penelitian ilmuwan fisika, Laboratorium Penelitian Pittsburgh, National Institute for Occupational Safety and
Health, Pittsburgh, PA (pensiun).
2
Insinyur pertambangan, Laboratorium Penelitian Pittsburgh, National Institute for Occupational Safety and Health,
Pittsburgh, PA.
3
Akumulasi metan dalam gob longwall dibahas dalam Bab 5.

2. 56
disebabkan keretakan batu bara oleh shearer. Patahan yang berkaitan dengan tekanan dari
lipatan batu bara di permukaan, disebut
Gambar 4-1.-Peningkatan pembebasan metan saat benturan batu
bara.
Gambar 4-2.-Sistem shearer-clearer yang dimodifikasi
Akumulasi metan di
sekitar badan shearer.
Kualitas ventilasi di
sekitar badan shearer
yang berdampak pada
akumulasi metan.
Contohnya, zona
putaran ventilasi di
sekitar badan shearer
diketahui
mengakumulasi gas
karena perubahan udara
di dalam dan di luar
zona-zona ini terbatas.
Penelitian yang
dilaporkan oleh
Ruggieri et al. [1983]
pada maket berskala
penuh dari permukaan
shearer permukaan
menunjukkan bahwa
area sisi permukaan di
sekitar drum penggali
dan seluruh area di
antara drum kurang
terventilasi
dibandingkan bagian
lain shearer.
Selanjutnya
meningkatkan
aliran udara primer atau merubah arah penggalian yang memberikan sedikit pengaruh pada perbaikan
ventilasi dari zona putaran ini.
Ventilasi pada shearer bisa ditingkatkan dengan menggunakan sistem shearer-clearer yang
"dimodifikasi"4 supaya memberikan lebih banyak udara ke dalam zona putaran ini. Shearer-clearer
yang dimodifikasi ditunjukkan dalam Gambar 4-2. Ini berbeda dari sistem shearer-clearer aslinya
dengan menambahkan tiga semprotan air di sisi belakang lengan pembelah (ditunjukkan sebagai A
dalam Gambar 4-2) dan dua semprotan di pojok ujung kepala badan shearer (ditunjukkan sebagai B
4
Sistem shearer-clearer aslinya dirancang untuk mengurangi debu. Ini adalah pengaturan dari semprotan air yang
dipasang pada badan shearer longwall. Maksud semprotan-semprotan ini adalah untuk menginduksi aliran udara di
seluruh badan shearer, yang berfungsi untuk menahan awan debu berlawanan dengan permukaan, membuat debu
tetap keluar dari jalan operator.

3. 57
dalam Gambar 4-2). Semprotan ini meggerakkan udara5 ke arah sisi permukaaan badan shearer dan
ke arah sisi belakang tiap drum shearer-wilayah zona putaran di mana akumulasi metan mungkin ada.
Tambahan semprotan ini meningkatkan konsumsi air shearer menjadi sekitar 20 gpm. Menurut Cecala
and Jayaraman [1994], sistem shearer-clearer yang dimodifikasi menurunkan konsentrasi metan pada
shearer menjadi 73%
Cecala and Jayaraman [1994] menyajikan rancangan terperinsi dan panduan pemasangan
sistem shearer-clearer yang dimodifikasi. Ini tersedia dalam pdf yang bebas diunduh dari
NTIS6
sebagai PB95104873.
Akumulasi metan saat
penggalian kepala gerbang.
Ventilasi pada shearer juga terjadi
dan konsentrasi metan naik saat
shearer melakukan penggalian
kepala gerbang (Gambar 4-3).
Kenaikan metan ini terjadi karena
udara yang mengalir ke bawah
jalan masuk kepala gerbang tidak
siap melakukan belokan 90° saat
mencapai permukaan longwall.
Untuk itu, sebagian bisa
dialihkan/dibelokkan agar mengalir
melalui kaki 8-10 penyangga
pertama. Karena pembelokan udara
ini, banyaknya udara yang
mengalir di seluruh shearer tidak
cukup untuk menghindarka
penumpukan metan. Penumpukan
ini bisa dicegah dengan selubung
jalan.
Gambar 4-3.-Konsentrasi metan paa shearer saat melewati bagian
belakang-ke-kepala.
5
Banyak penelitian [Ruggieri et al. 1985] telah menetapkan bahwa semprotan air yang dipasang pada mesin
pertambangan bisa menggerakkan udara di sekitar mesin dan pergerakan udara ini bisa bermanfaat bagi pengendalian
metan.

4. 58
Selubung jalan [Cecala et al. 1986],
digunakan untuk melawan lebih banyak
udara di seluruh badan shearer saat
penggalian kepala gerbang, ditunjukkan
dalam Gambar 4-4 dan 4-5. Selubung
tersebut harus berada di sepanjang jalan di
dekat penyangga No. 3, membentang dari
kaki penyangga sampai lempeng pecahan
yang menjangkau dari langit-langit sampai
ke lantai dasar. Supaya efektif, hal ini harus
digunakan bersama dengan selubung gob,
perangkat pengendali debu sudah digunakan
di sebagian besar longwall (Gambar 4-4).
Selubung jalan meningkatkan kecepatan
udara di seluruh shearer sebesar 23% di
kepala gerbang
Gambar 4-4.-Rencana tampilan jalan dan selubung gob
(tidak termasuk shearer).
Gambar 4-5 --Selubung jalan di penyangga No. 3 menekan udara di seluru
shearer
.
sebelah pojok sebesar 43% di
penyangga No.4. Kecepatan udara
yang lebih tinggi ini mengurangi
konsentrasi metan sebesar 60%
ketika penggalian kepala gerbang.
Saat siklus penggalian longwall,
selubung jalan hanya perlu ada di
tempatnya ketika penggalian
kepala gerbang. Karena tidak
diperlukan untuk 95% sisa siklus
penggalian, kipas ini harus
diikatkan agar tidak menghalangi
jalan. Untuk 95% sisa siklus
penggalian, digunakan shearer-
clearer yang dimodifikasi. arah
aliran ventilasi utama di sepanjang
permukaan, yang menciptakanzona
putaran di mana metan menumpuk.
6
Layanan Informasi Teknik Nasional (National Technical Information Service), Springfield, VA. Lihat
www.ntis.gov.

5. 59
Gambar 4-6 -- Kipas venturi yang mengarahkan melawan angin
menciptakan zona putaran dan penumpukan metan.
shearer [Cecala and Jayaraman Shearer-clearer yang dimodifikasi mungkin
harus dimatikan saat penggalian kepala gerbang. Selama pengujian sistem
kombinasi, kecepatan udara tinggi di seluruh shearer diciptakan oleh
selubung jalan melalui tenaga semprotan shearer-clearer dan menekan kabut
udara di seluruh sisi bagian belakang operator 1994].
Akumulasi metan disebabkan oleh zona putaran yang tidak disengaja. Beberapa praktik
ventilasi mengarah pada terciptanya zona putaran yang tidak disengaja. Gambar 4-6 dan 4-7
mengilustrasikan dua kesalahan ventilasi yang bisa menyebabkan
akumulasi metan. Gambar
4-6 menunjukkan kipas
venturi yang mengarahkan
melawan angin yang
dipasang pada bagian akhir
shearer. Kipas venturi
menciptakan aliran udara
yang melawan selama
penggalian kepala gerbang.
Zona putaran jenis lain
juga ditunjukkan dalam
Gambar 4-7, yang
menggambarkan selubung
sayap berbentuk-L yang
digunakan oleh beberapa
operator untuk
mengendalikan debu
Meskipun mudah
digunakan, kipas ini bisa
memungkinkan akumulasi
metan.

6. 60
Gambar 4-7 - Selubung sayap berbentuk L, yang bisa menyebabkan penumpukan metan.
MENGURANGI GESEKAN PENYALAAN
Di samping dari memperbaiki ventilasi untuk mengurangi akumulasi metan dalam zona putaran,
peluang gesekan metan bisa dikurangi secara langsung dengan mengatasi sumber penyalaan.
Ketika beliung penggali shearer mengenai batuan, abrasi dari batuan menggilas permukaan
beliung yang terkena, menghasilkan kilatan logam panas bercahaya di permukaan batuan di
belakang beliung. Kilatan logam tersebut biasanya cukup panas untuk menyulut metan,
menyebabkan apa yang disebut dengan gesekan penyalaan.
Pada longwall, ada dua metode untuk mengurangi insiden gesekan penyalaan. Metode pertama
berkaitan dengan beliung itu sendiri-menyediakan jadwal penggantian rutin untuk mengganti
beliung yang aur, menyediakan beliung dengan ujung karbid yang lebih besar untuk mengurangi
keausan, dan kemungkinan merubah sudut tebasan beliung atau jenis beliung. Topik-topik ini
tercakup dalam bab mesin penambang kontinyu (Bab 3).
Metode kedua adalah dengan memasang semprotan air di belakang tiap beliung, mengarahkan
semprotan pada batuan di mana kilatan logam panas diperkirakan muncul. Semprotan belakang
anti-penyalaan ini (Gambar 4-8) memadamkan kilatan panas, menurunkan temperatunrnya dan
peluang gesekan penyalaan.
Cecala et al. [1985b] melaporkan bagaimana longwall A.S. mengurangi gesekan penyalaan metan
dengan memasang semprotan air di belakang tiap beliung dan dengan sedikit menunkan ketinggian

7. 61
penggalian shearer untuk menghindari langit-
langit batu. Tindakan yang diambil di Britania
Raya untuk mengurangi gesekan penyalaan pada
shearer telah dilaporkan oleh Browning [1988].
Ketika menggunakan semprotan air untuk
mengurangi gesekan penyalaan, pemilihan
mulut pipa penyemprot, penempatan mulut pipa,
dan pengoperasian tekanan dari semprotan
belakang anti-penyalaan yang tepat adalah
penting jika seluruh potensi pemadaman kilatan
panas akan diwujudkan [Courtney 1990; British
Coal 1988]. Contohnya, jika kepadatan
semprotan terlalu rendah atau jika terlalu banyak
air yang digunakan dalam membasahi bagian
belakang beliung, maka keefektifan pemadaman
berkurang.
Baru-baru ini, kajian komprehensif gesekan penyalaan dalam pertambangan, meliputi penyalaan
logam-ke-logam dan dari runtuhnya langit-langit, disajikan
oleh Phillips [1996].
Gambar 4-8 -- Semprotan belakang anti-penyalaan.
LOKASI TERBAIK BAGI MONITOR METAN
Biasanya, diperlukan penggunaan dua monitor metan di permukaan longwall, satu terletak di
gerbang belakang dan yang lainnya di shearer. Karena shearer adalah sumber penyalaan utama
pada sebagian besar longwall dan karena konsentrasi metan pada shearer umumnya lebih
tinggidari konsentrasi di gerbang belakang, 6 shearer tersebut biasanya merupakan lokasi paling
penting bagi monitor. Sebagai contoh, ketika melewati bagian belakang-ke-kepala yang
ditunjukkan dalam Gambar 4-3, konsentrasi metan pada shearer melebehi 1,0% beberapa kali,
6
Pada beberapa longwall, konsentrasi gerbang belakang lebih tinggi.
Drum-drum longwall dengan
semprotan anti-penyalaan tersedia
di pasaran.

8. 62
dan ketika penggalian kepala gerbang mencapai 2,5%. Namun, tidak pernah ada monitor metan
yang ditempatkan pada bagian belakang gerbang merekam konsentrasi yang melebihi 1,0%.
Meskipun jika cukup banyak gas yang dilepaskan saat shearer akan melebihi 1,0% pada monitor
gerbang belakang, mungkin ada cukup banyak penundaan saat awan gas menuju ke permukaan
dari shearer menuju ke monitor gerbang belakang.
Karena shearer biasanya adalah lokasi yang paling oenting bagi monitor metan, Cecala et al.
[1993] melakukan penelitian untuk menetapkan lokasi terbaik pada shearer. Pada penelitian ini,
fasilitas laboratorium berkala penuh digunakan untuk memeragakan permukaan longwall dengan
shearer. Metan dilepaskan di drum, dan konsentrasi telah diperhitungkan di beberapa lokasi di
bagian atas badan shearer (Gambar 4-9).
Cecala et al. menemukan
bahwa lokasi A melalui C
di sisi permukaan shearer
memberikan konsentrasi
metan tertinggi dan
diperkirakan nilainya
sama. Namun, kendala
dengan lokasi pada
sisi permukaan shearer
adalah bahwa monitor
metan cenderung rusak
atau tertutup oleh batu
bara.
Gambar 4-9 -- Lokasi monitor metan terbaik.
Karena hal ini, pilihan terbaik untuk lokasi monitor adalah biasanya di sisi gob di bagian akhir
gerbang belakang mesin, ditunjukkan sebagai lokasi D dalam Gambar 4-9. Sebuah monitor pada
lokasi D kecil kemungkinannya untuk rusak, tertututp batu bata, atau basah kuyup oleh
semprotan air. Namun, konsentrasi metan yang diperkirakan adalah 40%-50% lebih rendah
dibandingkan yang diperkirakan di lokasi sisi-permukaan A melalui C.
REFERENSI
British Coal [1988]. Pengendalian gesekan penyalaan dan debu pada shearer: catatan sebagai
panduan [Control of frictional ignitions and dust on shearers: notes for guidance.] British Coal,
Headquarters Technical Department, August.

9. 63
Browning EJ [1988]. Gesekan penyalaan [Frictional ignitions.] In: Proceedings of the Fourth
International Mine Ventilation Congress (Brisbane, Queensland, Australia).
Cecala AB, Jayaraman NI [1994]. Sistem shearer-clearer yang dimodifikasi untuk pengendalian
debu dan metan. [Modified shearer-clearer system for dust and methane control.] Pittsburgh, PA:
U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, IC 9404. NTIS No. PB95104873.
Cecala AB, Jankowski RA, Kissell FN [1985a]. Mempertimbangkan pola liberasi metan
permukaan ketika penambangan longwall. [Determining face methane-liberation patterns during
longwall mining.] Pittsburgh, PA: U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, IC 9052.
NTIS No. PB86156445.
Cecala AB, Konda BW, Klinowski GW [1989]. Sebuah perbandingan pola aliran metan pada
longwall maju dan mundur [A comparison of methane flow patterns on advancing and retreating
longwalls.0 In: Proceedings of the Fourth U.S. Mine Ventilation Symposium (Berkeley CA, June
5–7, 1989).
Cecala AB, O’Green J, Watson RW, Jankowski RA [1985b]. Mengurangi penyalaan permukaan
longwall. [Reducing longwall face ignitions.] World Min Equip Jan:44–46.
Cecala AB, Rajan SR, Jankowski RA, Kissell FN [1986]. Menghentikan penyalaan longwall
dengan menurunkan konsentrasi metan di shearer [Cut longwall ignitions by lowering methane
concentrations at shearers.] Coal Age 91(8):66–67.
Cecala AB, Zimmer JA, Thimons ED [1993]. Pertimbangan lokasi monitoring metan di
permukaan longwall yang optimal [Determination of optimal longwall face methane monitoring
locations.] In: Proceedings of the Sixth U.S. Mine Ventilation Symposium (Salt Lake City, UT,
June 21–23, 1993).
Courtney WG [1990]. Gesekan penyalaan dengan beliung tambang batu bara [Frictional ignition
with coal mining bits.] Pittsburgh, PA: U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines, IC 9251.
NTIS No. PB91110072.
Denk JM, Wirth GJ [1991]. Mengevaluasi emisi metan pada permukaan longwall yang diperluas.
[Evaluating methane emissions on an extended longwall face.] In:
Proceedings of the Fifth U.S. Mine Ventilation Symposium (Morgantown WV, June 3–5, 1991).
Phillips HR [1996]. Mengidentifikasi metode untuk mengurnagi risiko bahaya gesekan penyalaan
[Identify methods to reduce the risks of frictional ignition hazards.] Final project report, project
COL 226. Braamfontein, Republic of South Africa, Safety in Mines Research Advisory
Committee (SIMRAC) (www.simrac.co.za).
Ruggieri SK, Muldoon TL, Babbitt C, Lee E [1985]. Perbaikan sistem kipas semprot dan difuser
untuk ventilasi permukaan tambang batu bara yang beroperasi. [Improved diffuser and spray fan
systems for ventilation of coal mine working faces.] Waltham, MA: Foster-Miller Associates.
U.S. Bureau of Mines contract No. J0113010. NTIS No. PB86168440.

10. 64
Ruggieri SK, Muldoon TL, Schroeder W, Babbitt C, Rajan S [1983]. Mengoptimalkan semprotan
air untuk pengendalian debu di permukaan shearer longwall [Optimizing water sprays for dust
control on longwall shearer faces.] Waltham, MA: Foster-Miller, Inc. U.S. Bureau of Mines
contract No. J0308019. NTIS No. PB86205408.