Aktivitas Blasting

oleh :

Chrystian Afiko Irlando Sianturi

08/270421/PA/12294

• Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan teoritik dan terapan yang mempelajari karakteristik, perilaku dan respons massa batuan akibat perubahan keseimbangan medan gaya di sekitarnya, baik karena aktivitas manusia maupun alamiah.

• Konsep yang ada untuk mempelajari mekanika batuan adalah

1.Sifat sifat dan mekanik serta karakteristik massa batuan.

2. Berbagai teknik analisis tegangan dan regangan batuan

3. Prinsip prisnsip yang menyatakan respons massa batuan terhada[p beban

4. Metodologi yang logis untuk penerapan teori teori dan teknik teknik mekanika untuk solusi problem fisik nyata di bidang rekayasa batuan.

Dan Asumsi-asumsi dasar yang ada pada ilmu mekanika batuan adalah Heterogen :

- Mineralogis : Jenis miniral pembentuk batuan berbeda-beda - Butiran padatan : Ukuran dan bentuknya berbeda-beda - Void : ukuran,bentuk dan penyebarannya berbeda-beda

Anisotrop : - Mempunyai sifat-sifat yang berbeda pada arah yang berbeda

Diskontinu : - Massa batuan selalu mengandung unsur struktur geologi yang mengakibatkannya tidak

kontinu seperti karena kekar,sesar,retakan,fissure,bidang perlapisan.Struktur geologi ini cenderung “memperlemah” kondisi massa bantuan.

Ruang lingkup ilmu mekanika batuan pada aplikasi dunia nyata dan berbagai fungsinya : Rekayasa pertambangan : penentuan metode penggalian (rock cutting),pemboran

dan peledakan batuan,stabilitas lereng batuan,stabilitas timbunan overburden,stabilitas terowongan dan lombong (stoping)

Indrustri minyak bumi : pemboran (oil drilling),rock fracturing.

Rekayasa sipil : pondasi jembatan dan gedung bertingkat,undergroung powerhouse,undergroung stroage,tunnel dangkal dan dalam,longsoran lereng batu,pelabuhan,airport,bendung,dsd.

Lingkungan hidup : rock fracturing kaitannya dengan migrasi polutan akibat limbah industri .

AKTIVITAS BLASTING

Latar belakang

Dalam bidang pertambangan tentu tidak lepas yang namanya blasting,karena dengan blasting tersebut semua material keras dapat dihancurkan hingga berukuran kecil dan memudahkan untuk diangkut.Sebelum dilakukan blasting terlebih dahulu areal tersebut harus dibarikade/diblokir minimal 300m untuk alat berat dan 500m untuk manusia.jadi sebelum dilakukan peledakan semua prosedur harus diperhatikan dan harus memperhatikan setiap kondisi.

Pengertian Blasting

Peledakan (blasting ; explosion) merupakan Kegiatan pemecahan suatu material (batuan) keras dengan menggunakan bahan peledak atau Proses terjadinya ledakan. Beberapa istilah umum dalam peledakan :

1. Peledakan bias (refraction shooting) merupakan Peledakan di dalam lubang atau sumur dangkal untuk menimbulkan getaran guna penyelidikan geofisika cara seismik

bias.2. Peledakan bongkah (block holing) merupakan Peledakan sekunder untuk pengecilan ukuran

bongkah batuan dengan cara membuat lobang tembak berdiatemeter kecil dan diisi sedikit bahan peledak

3. Peledakan di udara (air shooting) merupakan Cara menimbulkan energi seismik di permukaan bumi dengan meledakkan bahan peledak di udara

4. Peledakan lepas gilir (off-shift blasting) merupakan Peledakan yang dilakukan di luar jam gilir kerja

5. Peledakan lubang dalam (deep hole blasting) merupakan Cara peledakan jenjang kuari atau tambang terbuka dengan menggunakan lubang tembak yang dalam disesuaikan dengan tinggi jenjang

6. Peledakan parit (ditch blasting) merupakan Proses peledakan dalam pembuatan parit

7. Peledakan teredam (cushion blasting)merupakan Cara peledakan dengan membuat rongga udara antara bahan peledak dan sumbat ledak atau membuat lubang tembak yang lebih besar dari diameter dodol sehingga menghasilkan getaran yang relatif lembut

Pengenalan Bahan Peledak

1. 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.

2. 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 bagai berikut:

+ Potassium nitrat + charcoal + sulfur20NaNO3 + 30C + 10S ——> 6Na2CO3 + Na2SO4 + 3Na2S +14CO2 + 10CO + 10N2+ Sodium nitrat + charcoal + sulfur20KNO3 + 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:

+ TNT : C7H5N3O6 ——> 1,75 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 5,25 C+ ANFO : 3 NH4NO3 + CH2 ——> CO2 + 7 H2O + 3 N2+ NG : C3H5N3O9 ——> 3 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 0,25 O2+ NG + AN : 2 C3H5N3O9 + NH4NO3 ——> 6 CO2 + 7 H2O + 4 N4 + O2

Dengan mengenal reaksi kimia pada peledakan diharapkan peserta akan lebih hati-hati dalam menangani bahan peledak kimia dan mengetahui nama-nama gas hasil peledakan dan bahayanya.

1). Permukaan yang bebas membuat batu itu bergerak bebas karena menciptakan ruang kosong yang baru. arah gerakan batu cenderung geser ke permukaan yang bebas tersebut. Oleh karena itu, jika hanya ada satu permukaan yang bebas , jadi batu cenderung terbang ke atas atau disebut flying rock.

2). Beban adalah jarak antara permukaan yang bebas dengan lubang tembakan. Kalau free face terlalu ditutup dengan lubang bor, maka akan terjadi flying rock, karena energi yang terlalu besar. Kalau free face terlalu jauh dari lubang bor, sehingga hasil peledakan tidak cukup baik.

3). Stemming adalah kolom dalam lubang yang diisi oleh zat non-ledakan (batu atau memotong dari lubang). Ukuran stemming kolom menentukan hasil peledakan. Jika kolom yang berasal terlalu pendek, maka energi vertikal dan energi ledakan yang akan terjadi terlalu besar, sehingga akan menciptakan flying rock dan ditandai dengan kubah cekung di peledakan material.

4) Pada metode peledakan, Rasio kekakuan yang diusulkan tidak melebihi dari 1, 25. Rasio Kekakuan adalah perbandingan antara ukuran "(bench) jenjang" dengan ukuran beban. Artinya ukuran dari "jenjang" harus ¼ kali lebih besar dari ukuran beban dalam rangka untuk membuat hasil peledakan yang baik.

5) Pada instalasi delay, kita harus menghawatirkan tentang presisi. Jika kita memiliki beban lama kemudian diinstal delay cepat, maka akan terjadi beban berat untuk proses selanjutnya peledakan, karena peledakan pertama belum selesai kemudian dilanjutkan dengan peledakan berikutnya, karena belum membentuk free faces .

Blasting Teori

Proses pemecahan batu pada peledakan Dari titik inisiasi (Titik pembakaran), explosive material break shot hole wall, ini terjadi karena tekanan besar di seluruh area peledakan dan tegangan tekanannya menyebar ke segala arah dengan kecepatan yang sama dan kecepatan gelombang sonik, saat ini tekanan tegangan melewati free face dan kembali seperti awal, sehingga membuat kekuatan tegangan sangat besar ketika tegangan melebihi kekuatan batuan dan batu akan pecah. Ketika terjadi patahan karena batu pecah, gas ekspansi dari bahan peledakan menarik batuan tsb ke segala arah.Kualitas lubang bor dapat dilihat dari:- Urutan lubang bor- Arah deviasi dan sudut bor- Kedalaman dan kemurnian bor

Ada 2 pola pemboran;- Rectangular pola- Pola Bergilir

Pola pemboran square, pola peledakan VBila “Burden” terlalu tebal maka tidak terjadi deformasi batuan yang sempurna dan pada

keadaan ini energi bahan peledak akan terbuang berupa getaran (ground vibration). Sebaliknya, bila “Burden” terlalu tipis maka sebagian besar energi bahan peledak akan terbuang sebagai suara (Noise) dan air blast. Untuk itu harus dicari / ditentukan jarak burden sedemikian rupa sehingga energi bahan peledak terpakai untuk menghancurkan (men “deformasi”) batuan.

Semua kriteria bahaya ledakan untuk bangunan dan struktur bawah permukaan tanah tersebut berada rata-rata di puncak kecepatan partikel untuk tekanan dinamik pada ledakan tersebut . Dan secara umum juga tekanan gas dapat membantu dalam proses fragmentasi batuan .Salah satu penyebab bahaya ledakan lainnya adalah Rekahan yang terinduksi oleh pelepasan beban .ex : analogi menjatuhkan plat baja berat ke tumpukan rubber mats .(dimana rubber mats ditekan sampai momentum dari baja yang jatuh tsb habis ) Pada kasus terowongan/galian bawah tanah yang besar memiliki masalah yang agak berbeda .(tergantung pada integritas batu yang mengelilingi penggalian ) . Permukaan yang bebas membuat batu itu bergerak bebas karena menciptakan ruang kosong yang baru. arah gerakan batu cenderung geser ke permukaan yang bebas tersebut. Oleh karena itu, jika hanya ada satu free face, jadi batu cenderung terbang ke atas atau disebut flying rock. Beban adalah jarak antara permukaan yang bebas dengan lubang tembakan. Kalau free face terlalu ditutup dengan lubang bor, maka akan terjadi flying rock, karena energi yang terlalu besar. Kalau free face terlalu jauh dari lubang bor, sehingga hasil peledakan tidak cukup baik. Stemming adalah kolom dalam lubang yang diisi oleh zat non-ledakan (batu atau memotong dari lubang). Ukuran stemming kolom menentukan hasil peledakan. Jika kolom yang berasal terlalu pendek, maka energi vertikal dan energi ledakan yang akan terjadi terlalu besar, sehingga akan menciptakan flying rock dan ditandai dengan kubah cekung di peledakan material.(Meningkatkan confining pressure dari akumulasi gas) .Pada metode peledakan, Rasio kekakuan yang diusulkan tidak melebihi dari 1, 25. Rasio Kekakuan adalah perbandingan antara ukuran "(bench) jenjang" dengan ukuran beban. Artinya ukuran dari "jenjang" harus ¼ kali lebih besar dari ukuran beban dalam rangka untuk membuat

hasil peledakan yang baik. Pada instalasi delay, kita harus menghawatirkan tentang presisi. Jika kita memiliki beban lama kemudian diinstal delay cepat, maka akan terjadi beban berat untuk proses selanjutnya peledakan, karena peledakan pertama belum selesai kemudian dilanjutkan dengan peledakan berikutnya, karena belum membentuk free faces .

Proses pemecahan batu pada peledakan dari titik inisiasi (Titik pembakaran), explosive material break shot hole wall, ini terjadi karena tekanan besar di seluruh area peledakan dan tegangan tekanannya menyebar ke segala arah dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan gelombang sonik, saat ini tekanan tegangan melewati free face dan kembali seperti awal, sehingga membuat kekuatan tegangan sangat besar ketika tegangan melebihi kekuatan batuan dan batuan akan pecah. Ketika terjadi patahan karena batu pecah, gas ekspansi dari bahan peledakan menarik batuan tsb ke segala arah.

> DAMAGE CONTROL

faktor terutama adala pengendalian kerusakan mesin pada system penggalian . Pada lokasi tambang metal bawah tanah biasanya terjadi kenaikan yang kurang significant dikarenakan kurangnya gangguan pada struktur batuan dan stabilitas penggalian. Bahkan ketika tegangan di sekitar batu naik cukup tinggi untuk mendorong rekahan disekitar dinding, kerusakan yang terjadi biasanya terbatas dikedalaman kurang dari setengah meter , dan mengancam kenaikan stabilitas keseluruhan .

Full-face dan jenis mesin tunneling roadheader menjadi lebih umum, terutama untuk tunneling teknik sipil. Mesin ini telah dikembangkan ke titik di mana tarif awal dan biaya keseluruhan biasanya sebanding atau lebih baik dari biaya bor yang terbaik dan metode ledakan penggalian. Kurangnya gangguan batu dan penurunan jumlah dukungan yang dibutuhkan adalah keuntungan utama dalam penggunaan mesin tunneling.

Teknik pada mesin Penggalian yang dijelaskan di atas tidak berlaku secara luas dalam situasi penambangan bawah tanah, dan pertimbangan itu harus diberikan kepada apa yang dapat dilakukan tentang cara mengontrol kerusakan di situasi bor normal dan pada operasi ledakan. Biasanya kesalahpahaman yang umum terjadi adalah bahwa langkah hanya diminta untuk mengontrol kerusakan peledakan adalah untuk mengawali teknik peledakan pra-pecah/halus. Metode-metode peledakan yang melibatkan ledakan simultan dari deretan dekat spasi, lubang ringan dibebankan, dirancang untuk menciptakan permukaan yang bersih dari pemisahan batuan. Jika benar dilakukan, ledakan ini dapat menghasilkan sangat bersih dengan minimal overbreak dan gangguan. Namun, pengendalian kerusakan peledakan dimulai jauh sebelum pengenalan pra-membelah atau peledakan mooth.

Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, ledakan yang dirancang kurang baik dapat menimbulkan retakan beberapa meter di belakang baris terakhir dari blastholes. Jelas, jika kerusakan tersebut telah timbul pada batu, itu terlalu sulit untuk mencoba memperbaiki situasi dengan menggunakan peledakan smooth dimana untuk memangkas beberapa meter terakhir dari

penggalian. Di sisi lain, jika seluruh ledakan telah dirancang dan dilaksanakan dengan benar, peledakan sooth dapat sangat bermanfaat dalam pemangkasan menghadapi penggalian akhir.

Gambar 16.1 mengilustrasikan perbandingan antara hasil yang dicapai oleh sebuah ledakan yang normal dan permukaan yang terbentuk oleh presplit yang berlangsung di dalam gneiss jointed. Jelaslah bahwa, meskipun struktur geologi yang cukup besar terlihat di permukaan, permukaan yang bersih baik telah dicapai oleh pre-split. Hal ini juga tidak sulit untuk membayangkan bahwa wajah pra-split lebih stabil daripada bagian yang telah hancur tanpa perhatian khusus terhadap kondisi dinding akhir.

• Kerusakan yang disebabkan baik pada terowongan dan penggalian permukaan dikarenakan oleh poor blasting ini.

• Hal ini menghasilkan kerusakan pada penurunan yang stabilitas , pada peralihannya, ternyata menambah biaya proyek untuk kebutuhan yang lebih besar volume penggalian atau support rock meningkat .

• Alat dan metode yang tersedia memang untuk meminimalkan kerusakan ini, tetapi ini tidak diterapkan sangat luas, baik dalam industri pertambangan atau teknik sipil karena kurangnya kesadaran tentang manfaat yang bisa diperoleh, dan takut akan biaya yang terlibat dalam menerapkan metode peledakan terkendali.