KARAKTERISTIK BAHAN PELEDAK

KARAKTERISTIK BAHAN PELEDAK

A.     Sifat fisik bahan peledak

1.      Densitas

Densitas secara umum adalah angka yang menyatakan perbandingan berat per volume. Pernyataan densitas pada bahan peledak dapat mengekspresikan  beberapa pengertian, yaitu: 

a)     Densitas bahan peledak adalah berat bahan peledak per unit volume dinyatakan dalam satuan gr/cc

b)     Densitas pengisian (loading density) adalah berat bahan peledak per meter kolom lubang tembak (kg/m)

c)      Cartridge count atau stick count adalah jumlah cartridge (bahan peledak berbentuk pasta yang sudah dikemas) dengan ukuran 1¼” x 8” di dalam kotak seberat 50 lb atau 140 dibagi berat jenis bahan peledak.

Densitas bahan peledak berkisar antara 0,6 – 1,7 gr/cc, sebagai contoh densitas ANFO antara 0,8 – 0,85 gr/cc. Biasanya bahan peledak yang mempunyai densitas tinggi akan menghasilkan kecepatan detonasi dan tekanan yang tinggi. Bila diharapkan fragmentasi hasil peledakan berukuran kecil-kecil diperlukan bahan peledak dengan densitas tinggi; bila sebaliknya digunakan bahan peledak dengan densitas rendah. Demikian pula, bila batuan yang akan diledakkan berbentuk massif atau keras, maka digunakan bahan peledak yang mempunyai densitas tinggi; sebaliknya pada batuan berstruktur atau lunak dapat digunakan bahan peledak dengan densitas rendah.

Densitas pengisian ditentukan dengan cara perhitungan volume silinder, karena lubang ledak berbentuk silinder yang tingginya sesuai dengan kedalaman lubang. Contoh perhitungan sebagai berikut:

Ø  Digunakan diameter lubang ledak 4 inci = 102 mm

Ø  Diambil tinggi lubang (t) 1 m, maka volumenya = p r² t = p (0,102/2)² 1

                                                     = 0,00817 m³/m = 8.170 cm³/m

Ø  Bila digunakan ANFO dengan densitas 0,80 gr/cc, maka volume ANFO per meter ketinggian lubang =  = 6.536 gr/m = 6,53 kg/m

2.      Sensitifitas

3.      Ketahanan Terhadap Air (Water Resistance)

4.      Kestabilan Kimia (Chemical Stability)

5.      Karakteristik Gas (Fumes Characteristics)

B.      Karakter Detonasi Bahan Peledak

1.      Kekuatan (Strength) Bahan Peledak

2.      Kecepatan Detonasi (Detonation Velocity)

3.      Tekanan Detonasi (Detonation Pressure)

4.      Tekanan Pada Lubang Ledak (Borehole Pressure)

5. 

REAKSI DAN KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK

REAKSI DAN KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK

A.      Bahan Peledak

Bahan peledak yang dimaksudkan adalah bahan peledak kimia yang didefinisikan sebagai suatu bahan kimia senyawa tunggal atau campuran berbentuk padat, cair, atau campurannya yang apabila diberi aksi panas, benturan, gesekan atau ledakan awal akan mengalami suatu reaksi kimia eksotermis sangat cepat dan hasil reaksinya sebagian atau seluruhnya berbentuk gas disertai panas dan tekanan sangat tinggi yang secara kimia lebih stabil.

Panas dari gas yang dihasilkan reaksi peledakan tersebut sekitar 4000° C. Adapun tekanannya, menurut Langerfors dan Kihlstrom (1978), bisa mencapai lebih dari 100.000 atm setara dengan 101.500 kg/cm² atau 9.850 MPa (± 10.000 MPa). Sedangkan energi per satuan waktu yang ditimbulkan sekitar 25.000 MW atau 5.950.000 kcal/s. Perlu difahami bahwa energi yang sedemikian besar itu bukan merefleksikan jumlah energi yang memang tersimpan di dalam bahan peledak begitu besar, namun kondisi ini terjadi akibat reaksi peledakan yang sangat cepat, yaitu berkisar antara 2500 - 7500 meter per second (m/s). Oleh sebab itu kekuatan energi tersebut hanya terjadi beberapa detik saja yang lambat laun berkurang seiring dengan perkembangan keruntuhan batuan.

B.       Reaksi dan Produk Peledakan

Peledakan akan memberikan hasil yang berbeda dari yang diharapkan karena tergantung pada kondisi eksternal saat pekerjaan tersebut dilakukan yang mempengaruhi kualitas bahan kimia pembentuk bahan peledak tersebut. Panas merupakan awal terjadinya proses dekomposisi bahan kimia pembentuk bahan peledak yang menimbulkan pembakaran, dilanjutkan dengan deflragrasi dan terakhir detonasi. Proses dekomposisi bahan peledak diuraikan sebagai berikut:

a)         Pembakaran adalah reaksi permukaan yang eksotermis dan dijaga keberlangsungannya oleh panas yang dihasilkan dari reaksi itu sendiri dan produknya berupa pelepasan gas-gas. Reaksi pembakaran memerlukan unsur oksigen (O₂) baik yang terdapat di alam bebas maupun dari ikatan molekuler bahan atau material yang terbakar. Untuk menghentikan kebakaran cukup dengan mengisolasi material yang terbakar dari oksigen. Contoh reaksi minyak disel (diesel oil) yang terbakar sebagai berikut:

       CH₃(CH₂)₁₀CH₃ + 18½ O₂  ® 12 CO₂ + 13 H₂O

b)        Deflagrasi adalah proses kimia eksotermis di mana transmisi dari reaksi dekomposisi didasarkan pada konduktivitas termal (panas). Deflagrasi merupakan fenomena reaksi permukaan yang reaksinya meningkat menjadi ledakan dan menimbulkan gelombang kejut (shock wave) dengan kecepatan rambat rendah, yaitu antara 300 – 1000 m/s atau lebih rendah dari kecep suara (subsonic). Contohnya pada reaksi peledakan low explosive (black powder) sebagai berikut:

v Potassium nitrat + charcoal + sulfur

20NaNO₃ + 30C + 10S  ®  6Na₂CO₃ + Na₂SO₄ + 3Na₂S +14CO₂ + 10CO + 10N₂

v Sodium nitrat + charcoal + sulfur

20KNO₃ + 30C + 10S  ®  6K₂CO₃ + K₂SO₄ + 3K₂S +14CO₂ +10CO + 10N₂

c)      Ledakan, menurut Berthelot, adalah ekspansi seketika yang cepat dari gas menjadi bervolume lebih besar dari sebelumnya diiringi suara keras dan efek mekanis yang merusak. Dari definisi tersebut dapat tersirat bahwa ledakan tidak melibatkan reaksi kimia, tapi kemunculannya disebabkan oleh transfer energi ke gerakan massa yang menimbulkan efek mekanis merusak disertai panas dan bunyi yang keras. Contoh ledakan antara lain balon karet ditiup terus akhirnya meledak, tangki BBM terkena panas terus menerus bisa meledak, dan lain-lain.

d)     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 tinggi tersebut menyebarkan tekanan panas ke seluruh zona peledakan dalam bentuk gelombang tekan kejut (shock compression wave) dan proses ini berlangsung terus menerus untuk membebaskan energi hingga berakhir dengan ekspansi hasil reaksinya. Kecepatan rambat reaksi pada proses detonasi ini berkisar antara 3000 – 7500 m/s. Contoh kecepatan reaksi ANFO sekitar 4500 m/s. Sementara itu shock compression wave mempunyai daya dorong sangat tinggi dan mampu merobek retakan yang sudah ada sebelumnya menjadi retakan yang lebih besar. Disamping itu shock wave dapat menimbulkan symphatetic detonation, oleh sebab itu peranannya sangat penting di dalam menentukan jarak aman (safety distance) antar lubang. Contoh proses detonasi terjadi pada jenis bahan peledakan antara lain:

v  TNT                   : C₇H₅N₃O₆  ® 1,75 CO₂ + 2,5 H₂O + 1,5 N₂ + 5,25 C

v  ANFO                : 3 NH₄NO₃ + CH₂  ®  CO₂ + 7 H₂O + 3 N₂

v  NG                     : C₃H₅N₃O₉  ® 3 CO₂ + 2,5 H₂O + 1,5 N₂ + 0,25 O₂

v  NG + AN           : 2 C₃H₅N₃O₉ + NH₄NO₃  ® 6 CO₂ + 7 H₂O + 4 N₄ + O₂

C.      Klasifikasi bahan peledak

Bahan peledak diklasifikasikan berdasarkan sumber energinya menjadi bahan peledak mekanik, kimia dan nuklir seperti terlihat pada Gambar 1.1 (J.J. Manon, 1978). Karena pemakaian bahan peledak dari sumber kimia lebih luas dibanding dari sumber energi lainnya, maka pengklasifikasian bahan peledak kimia lebih intensif diperkenalkan. Pertimbangan pemakaiannya antara lain, harga relatif murah, penanganan teknis lebih mudah, lebih banyak variasi waktu tunda (delay time) dan dibanding nuklir tingkat bahayanya lebih rendah. Oleh sebab itu modul ini hanya akan memaparkan bahan peledak kimia.

Gambar 1.1. Klasifikasi bahan peledak menurut J.J. Manon (1978)

Bahan peledak permissible dalam klasifikasi di atas perlu dikoreksi karena tidak semua merupakan bahan peledak lemah. Bahan peledak permissible digunakan khusus untuk memberaikan batubara ditambang batubara bawah tanah dan jenisnya adalah blasting agent yang tergolong bahan peledak kuat, sehingga pengkasifikasian akan menjadi seperti dalam Gambar 1.2.

Sampai saat ini terdapat berbagai cara pengklasifikasian bahan peledak kimia, namun pada umumnya kecepatan reaksi merupakan dasar pengklasifikasian tersebut. Contohnya antara lain sebagai berikut:

1.  Menurut R.L. Ash (1962), bahan peledak kimia dibagi menjadi:

a.    Bahan peledak kuat (high explosive) bila memiliki sifat detonasi atau meledak dengan kecepatan reaksi antara 5.000 – 24.000 fps (1.650 – 8.000 m/s)

b.    Bahan peledak lemah (low explosive) bila memiliki sifat deflagrasi atau terbakar kecepatan reaksi kurang dari 5.000 fps (1.650 m/s).

Gambar 1.2. Klasifikasi bahan peledak

2.      Menurut Anon (1977), bahan peledak kimia dibagi menjadi 3 jenis seperti terlihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Klasifikasi bahan peledak menurut Anon (1977)

JENIS	REAKSI	CONTOH
Bahan peledak lemah (low explosive)	Deflagrate (terbakar)	black powder
Bahan peledak kuat (high explosive)	Detonate (meledak)	NG, TNT, PETN
Blasting agent	Detonate  (meledak)	ANFO, slurry, emulsi

D.      Klasifikasi bahan peledak industry

Bahan peledak industri adalah bahan peledak yang dirancang dan dibuat khusus untuk keperluan industri, misalnya industri pertambangan, sipil, dan industri lainnya, di luar keperluan militer. Sifat dan karakteristik bahan peledak (yang akan diuraikan pada pembelajaran berikutnya pada Karakteristik Bahan Peledak) tetap melekat pada jenis bahan peledak industri.  Dengan perkataan sifat dan karakter bahan peledak industri tidak jauh berbeda dengan bahan peledak militer, bahkan saat ini bahan peledak industri lebih banyak terbuat dari bahan peledak yang tergolong ke dalam bahan peledak berkekuatan tinggi (high explosives).

Klasifikasi bahan peledak menurut Mike Smith (1988) seperti terlihat pada Gambar 1.3 dapat dijadikan contoh pengklasifikasian bahan peledak untuk industri.

Gambar 1.3. Klasifikasi bahan peledak menurut Mike Smith (1988)