Upload
andi-milwadi
View
263
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
perencanaan tambang
Citation preview
BAB IIIGEOTEKNIK
Geoteknik adalah salah satu dari banyak alat dalam perencanaan atau design
tambang, data geoteknik harus digunakan secara benar dengan kewaspadaan dan dengan
asumsi-asumsi serta batasan-batasan yang ada untuk dapat mencapai hasil seperti yang
diinginkan. Dalam penambangan secara tambang terbuka (open pit), sudut kemiringan
adalah satu faktor utama yang mempengaruhi bentuk dari final pit dan lokasi dari
dinding-dindingnya. Dikarenakan dari perbedaan dari keadaan geologinya, maka
kemiringan optimum dapat beragam diantara berbagai pit dan bahkan dapat beragam pula
dalam satu pit yang sama. Sudut pit pada umumnya dapat dikatakan sebagai sejumlah
waste yang harus dipindahkan untuk menambang batubara.
Peranan Geotek sebenarnya tidak hanya melakukan perhitungan saja tetapi lebih
mengarah kepada memberikan panduan kepada pihak terkait mengenai potensi bahaya
geoteknik yang akan terjadi kepada pihak terkait (manajemen perusahaan, institusi,
mineplanner, dll). Berikut beberapa contoh aplikasi geoteknik dalam pertambangan :
1. Eksplorasi dan mine development.
Geoteknik diperlukan untuk memandu kepada arah pembuatan desain pit yang
optimal dan aman (single slope degree, overall slope degree, tinggi bench,potensi
bahaya longsor yang ada sepert longsoran bidang, baji, topling busur,dll) sesuai
dengan kriteria, selain itu juga geoteknik diperlukan dalam pembangunan
infrastruktur tambang seperti stockpile, port, jalan hauling diareal lemah, dll. Disini,
peran ahli geotek adalah memberikan analisis mengenai daya dukung tanah yang
aman, cut fill volume, serta langkah-langkah yang diperlukan untuk memenuhi safety
factor sehingga ketika dilakukan kontruksi dan digunakan tidak terjadi kegagalan
(failure).
1. Operasional Tambang
pada kondisi ini ahli geotek berperan dalam pengawasan kondisi pit dan
infrastructur yang ada, sebagai contoh pengawasan pergerakan lereng tambang, zona-
zona potensi longsor di areal tambang (pit dan waste dump) akibat proses
penambangan, prediksi kapan longsor akan terjadi, apakah berbahaya untuk
operasional di pit atau tidak, langkah apa saja yang harus dilakukan untuk
mengantisipasi longsor seperti mengevakuasi alat, melakukan push back untuk
menurunkan derajat kemiringan lereng, melakukan penguatan, melakukan
pengeboran horizontal untuk mengeluarkan air tanah,dll. Disini peran ahli geotek
memandu tim safety dalam pengawasn operasional tambang dan ahli geotek bisa
melakukan penyetopan operasional pit jika membahayakan keselamatan manusia dan
alat. Diinfrastruktur juga berlaku hal yang sama.
2. Post mining.
Setelah kegiatan penambangan selesai, geotek bekerja sama dengan safety juga
berperan untuk memastikan bahwa kondisi waste dump dan pit dalam kondisi aman
dan tidak terjadi longsor dalam jangka waktu lama, karena setelah tambang selesai
lahan tersebut akan dikembalikan kepada pemerintah dan masyarakat dan
menyangkut masalah citra perusahaan, data utama yang dibutuhkan dasar analisis
kemantapan suatu lereng batuan adalah:
1. Geometri lereng yang perlu diketahui adalah:
a) Orientasi (jurus dan kemiringan) lereng
b) Tinggi dan kemiringan lereng (tiap jenjang ataupun total)
c) Lebar Jenjang
2. Struktur Batuan
Struktur batuan yang mempengaruhi kemantapan suatu lereng adalah adanya
bidang-bidang lemah, yaitu: bidang patahan (sesar), perlapisan dan rekahan.
3. Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan
Sifat fisik dan sifat mekanik batuan yang diperlukan sebagai dasar analisis
kemantapan lereng adalah:
1. Bobot isi batuan.
2. Porositas batuan
3. Kandungan air dalam batuan.
4. Kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser batuan.
5. sudut geser dalam
Data utama tersebut diatas dapat diperoleh dengan penyelidikan-penyelidikan di
lapangan dan dilaboratorium.
Penyelidikan dilapangan dapat dilakukan dengan
1. Pengukuran untuk mendapatkan data geometri lereng.
2. Seismik refraksi untuk mendapatkan data litologi.
3. Pemboran inti dan pembuatan terowongan (adit) untuk mendapatkan data litologi,
struktur batuan dan contoh batuan untuk dianalisis di laboratorium.
4. Piezometer untuk mengetahui tinggi muka air tanah.
5. Uji batuan di lapangan (insitu test) untuk mendapatkan data tentang sifat mekanik
batuan. (misalnya dengan block shear test).
Penyelidikan dilaboratorium dilakukan dengan:
1. Uniaxial compresive test
2. Triaxial test
3. Direct shear test
4. Penentuan bobot isi batuan, kandungan air dan porositas batuan.
Parameter geoteknik di atas diperoleh melalui penyelidikan baik di lapangan
maupun di laboratorium.
3.1. Kajian Geoteknik
Peranan geoteknik dalam perancangan tambang ialah melakukan
pendekatan kepada kondisi massa tanah dan batuan yang kompleks dengan
menggunakan teknik- teknik dan instrumen-instrumen yang tersedia dalam
rekayasa geoteknik, sehingga sifat-sifat dan perilaku massa tanah dan batuan telah
diketahui dan dikuasai sebelum membangun suatu struktur (bisa lereng,
terowongan, sumuran, dll) pada massa tanah dan batuan tersebut. Program
penyelidikan ini akan terdiri dari penyelidikan di lapangan termasuk percontoan
(sampling), penyelidikan di laboratorium, dan komputasi serta analisis stabilitas
struktur, sehingga dengan program penyelidikan geoteknik lengkap, terpadu, tepat
manfaat dan tepat sasaran, akan dihasilkan parameter masukan rancangan yang
bermutu baik dan lengkap sehingga hasil rancangannya pun akan dapat diterima
(acceptable) dan dapat diterapkan (applicable) di lapangan.
Tujuan utama dilakukannya penelitian atau penyelidikan geoteknik dalam
suatu proyek pertambangan adalah untuk :
- Memperoleh data kuantitatif kondisi geologi, hidrologi, hidrogeologi,
sifat fisik, dan sifat mekanik
- Mengetahui karakteristik massa batuan atau tanah sebagai dasar
perancangan penambangan
- Menyusun suatu klasifikasi dan berbagai tipe urutan stratigrafi batuan
atap atau lantai, dan untuk mengkaji stabilitas relatifnya di bawah
tegangan terinduksi akibat penambangan
- Mengembangkan rancangan lereng yang stabil (untuk tambang
terbuka) atau rancangan jalan masuk atau pilar (untuk tambang bawah
tanah) untuk penambangan yang akan datang berdasarkan analitis
sensitivitas terhadap kondisi geoteknik dari strata atau kedalaman
overburden.
Data geoteknik diambil sejak dilakukan penelitian di lapangan maupun
pada saat pengujian di laboratorium. Untuk itu lembar pengukuran harus sudah
disiapkan terlebih dahulu sebelum berangkat ke lapangan.
Adapun penelitian yang dilaksanakan selanjutnya meliputi karakteristik
massa batuan dan analisis geomekanik, yaitu :
- Sifat fisik dan mekanik batuan
- Pengukuran discontinue.
Penyelidikan geologi untuk karakteristik lokasi meliputi litologi, struktur
batuan, dan kedudukan bahan galian. Analisis geomekanik diawali dengan
pengujian sifat fisik dan mekanik batuan serta klasifikasi massa batuan.
Untuk mensimulasikan kondisi lubang bukaan, pertama diperlukan
pengetahuan tentang kondisi geologis dari daerah yang akan ditambang.
Selanjutnya harus diketahui pula karakteristik geomekanik massa batuan di daerah
tersebut.
3.1.1. Hasil Uji Lapangan
Uji lapangan atau pengambilan sampel ini bertujuan untuk mendapatkan
lapisan penutup dan batubara dan kemudian akan dilanjutkan dalam uji
laboratorium. Metode yang digunakan pada PT. BASEMINE yaitu:Channel
sampling merupakan metode manual sampling yang pengumpulan contohnya
dengan cara handling, metode uni tergolong sangat cermat, dan banyak
digunakan pada tahap eksplorasi (test pitting/trenching) sampai pembukaan
tambang.
3.1.2. Hasil uji laboratorium
Uji laboratorium merupakan tahap lanjutan dari uji lapangan yang bertujan
untuk menghitung dan mendapatakan informasi secara fisik maupun mekanik dari
lapisan tanah penutup dan lapisan batu bara, hasil yang didapatkan berupa data
yang akan menjadi parameter untuk dilanjutkan ketahap pembuatan bench pada
PT BASEMINE.
3.1.2.1. Analisis tanah di laboratorium
Tabel 3.1 hasil pengujian sifat fisik dan mekanik pada tanah
`Satuan
Sampel
Parameter 1 2 3 4 5
Indeks Properti
Kadar Air (W) % 37.57 36.07 34.37 49.04 34.5
Bobot isi Ton/m3 2.606 2.687 2.64 2.603 2.625
Berat Volumeh Basah KN/Mᵌ 16.26 17.17 18.18 16.36 16.42
Berat Volumeh Kering KN/Mᵌ 12.044 12.625 13.567 10.98 12.21
Uji Geser Langsung
Kohesi KN/M² 20 16 21 19 18.2
Sudut Geser Dalam ...° 19 19 16 21 30
Grain Size
Lolos Ayakan No.200 % 89.74 90.42 91.35 100
Butiran <0.002 Mm % 28.47 28.47 28.56 28.79
Atterberg Limit
Batas Cair (LL) % 62 60.02 61.8 60.9
Batas Plastis (PL) % 30 28.1 28.6 30.55
Indeks Plastisitas (PI) % 32 32.1 33.2 30.35
Indeks Kekentalan (Ic) 0.763 0.746 0.826 0.391
Activity (Ac) 1.014 1.05 1.2 1.168
UJI PERMEABILITAS
Permeabilitas (K) M/Hr 2.52 E-4 2.52 E-4 2.52 E-4 4.72 E-6 3.6 E-5
Kuat Tekan Bebas (Uniconfied Compression Test)
Kuat Tekan (Qu) KN/M² 762.13 428.71 745.66 287.72 471.68
Modulus Young (E) KN/M² 6486.4 9155.7 7942.7 4856.5 22140
Poisson Ratio (V) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.105
hasil pengujian sifat fisik dan mekanik pada sampel conto yang diperoleh dari uji
lapangan dapat digolongkan sebagai tanah lempung tak jenuh dengan
menggunakan beberapa parameter diantaranya kadar air passion ratio, nilai
kohesi, dan ukuran butir
Tabel 3.2 klasifikasi jenis tanah berdasrkan ukuran butir
Nama Golongan
Ukuran Butiran (mm)
Kerikil Pasir Lanau Lempung
Massachussets Institute of Technology (MIT) >2 2 - 0,06 0,06 - 0,002 < 0,002
U.S Department of Agriculture (USDA) >2 2 - 0,05 0,05 - 0,002 < 0,002
Assosiation of state highway and Transportation Official (AASHTO) 76,2 - 2 2 - 0,075 0,075 - 0,002 < 0,002
U.S Army Corps OF Engineers dan U.S Bereau of reclamation 76,2 - 4,75 4,75 - 0,075 Halus (yaitu lanau dan lempung) <0,0075
Sumber: https://www.scribd.com/arif_darmawan_24
Tabel 3.3 Harga Harga Angka Poisson Ratio
Jenis tanah Angka poission
Lempung jenuh 0,4-0,5
Lempung tak jenuh 0,1-0,3
Lempung berpasir 0,2-0,3
Lanau 0,3-0,35
Pasir padat 0,1-1
Batuan 0,1-0,4
Tanah lus 0,1-0,3
Es 0,36
Beton 0,15
Sumber: bowles dalam analisis dan desain pondasi jilid 1 1997 hal 95
Tabel 3.4 hasil pengujian sifat fisik batuan
Sifat fisik batuanSampel 1 Sampel 2 Sampel 3 Rata-
rataBL BP BL BP BL BPBerat Asli / Wn (gram)
500,91
495,51
501,78
495,91
500,86
494,98
498,33
Berat Jenuh / Ww (gram)
511,58
507,58
510,88
507,98
511,18
506,48
509,28
Berat Tergantung / Ws (gram)
303,67
295,87
304,07
295,98
303,26
294,97
299,64
Berat Kering / Wo (gram)
490,34
480,34
491,36
480,53
490,06
479,95
485,43
Bobot isi asli (gr/cm3) 2,41 2,34 2,43 2,34 2,41 2,34 2,38Bobot isi kering (gr/cm3) 2,36 2,27 2,38 2,27 2,36 2,27 2,32Bobot isi jenuh (gr/cm3) 2,46 2,40 2,47 2,40 2,46 2,39 2,43
Apperent spesific gravity 2,36 2,27 2,38 2,27 2,36 2,27 2,32
True spesifik garvity 2,63 2,60 2,62 2,60 2,62 2,59 2,61
Kadar air asli (%) 2,16 3,16 2,12 3,20 2,20 3,13 2,66
Kadar air jenuh (%) 4,33 5,67 3,97 5,71 4,31 5,53 4,92
Derajat kejenuhan (%) 49,76 55,69 53,38 56,03 51,14 56,65 53,78
Porositas (%) 10,22 12,87 9,44 12,95 10,16 12,54 11,36
Angka pori 11,38 14,77 10,42 14,87 11,31 14,34 12,85
Sifat mekanik batuan
Uji kuat tekan (unconfined compressive strength
F(kN) d I (x0.001)
d II (x0.001)
Δd(cm)
Aksial (l)
(x0,001)
Δl(cm) Ɛl Ɛa Ɛv σc (kN/cm²)
0 0 0 0 135 0 0,0000 0,000 0,000 0,0002 85 74 0,159 136 0,136 0,0280 0,012 0,068 0,0794 91 71 0,162 159 0,159 0,0286 0,014 0,071 0,1587 91 71 0,162 159 0,159 0,0286 0,014 0,071 0,277
3.1.2 Analisis Kemantapan Lereng
Masalah kemantapan lereng di dalam suatu pekerjaan yang melibatkan
kegiatan penggalian maupun penimbunan merupakan masalah yang penting,
karena ini menyangkut masalah keselamatan pekerja, peralatan serta manusia dan
bangunan yang berada di sekitar lereng tersebut. PT. BASEMINE dmenggunakan
metode Hoek & Bray untuk menghitung kestabilan lereng, karena lebih sederhana
dan mudah dipakai untuk desain permulaan dari suatu lereng. Chart yang
digunakan adalah chart nomor 1 dan chart nomor 5. Pemilihan kedua chart ini,
agar perusahaan dapat memperhitungkan faktor keamanan lerengnya saat dalam
keadaan yang kering dan juga saat dalam keadaan jenuh, sehingga dalam kondisi
lainnyapun lereng tersebut tetap aman. Untuk hasil perhitungan dapat dilihat
pada lampiran
Hoek & Bray membuat lima buah diagram untuk tiap-tiap kondidi air tanah tertentu mulai dari sangat kering sampai jenuh. Cara memakai chart ini sangat sederhana dan cukup memberikan hasil yang dapat dipercaya. Langkah-langkahnya adalah :
1. Tentukan kondisi air tanah yang ada dan sesuaikan dengan gambar 3.1,
pilih yang paling tepat atau yang paling mendekati.
2. Hitung nilai c
. H . tan Φ , kemudian cocokkan nilai tersebut pada diagram
(chart) yang dipilih
3. Ikuti jari-jari mulai dari angka yang diperoleh pada langkah 2 sampai
memotong kurva yang menunjukkan kemiringan
4. Cari nilai c
. H . F dan
tan ΦF
yang sesuai pada absis dan ordinat.
Dimana :c = kohesi Φ = sudut geser dalam = Bobot isi rata-rata material.H = tinggi lereng total.
5. Pilih angka yang paling tepat dari kedua nilai yang diperoleh dari langkah
4
Gambar 3.1 Keadaan atau pola aliran air tanah
Gambar 3.2 Circular failure chart nomor 1
Gambar 3.3 Circular failure chart nomor 2
Gambar 3.4 Circular failure chart nomor 3
Gambar 3.5 Circular failure chart nomor 4
Gambar 3.6 Circular failure chart nomor 5
3.1.5 Metode Analitik
Metode ini didigunakan untuk memperkirakan sudut lereng batuan
berdasarkan klasifikasi massa batuan RMR (Rock Mass Rating). Bieniawski
(1976) mempublikasikan suatu klasifikasi massa batuan yang disebut Klasifikasi
Geomekanika atau lebih dikenal dengan Rock Mass Rating (RMR). Setelah
bertahun-tahun, klasifikasi massa batuan ini telah mengalami penyesuaian
dikarenakan adanya penambahan data masukan sehingga Bieniawski membuat
perubahan nilai rating pada parameter yang digunakan untuk penilaian klasifikasi
massa batuan tersebut.
Pada penelitian ini, klasifikasi massa batuan yang digunakan adalah
klasifikasi massa batuan versi tahun 1989 (Bieniawski, 1989). 6 Parameter yang
digunakan dalam klasifikasi massa batuan menggunakan Sistim RMR yaitu:
1. Kuat tekan uniaxial batuan utuh.
2. Rock Quality Designatian (RQD).
3. Spasi bidang dikontinyu.
4. Kondisi bidang diskontinyu.
5. Kondisi air tanah.
6. Orientasi/arah bidang diskontinyu
Pada penggunaan sistim klasifikasi ini, massa batuan dibagi ke dalam
daerah struktural yang memiliki kesamaan sifat berdasarkan 6 parameter di atas
dan klasifikasi massa batuan untuk setiap daerah tersebut dibuat terpisah. Batas
dari daerah struktur tersebut biasanya disesuaikan dengan kenampakan perubahan
struktur geologi seperti patahan, perubahan kerapatan kekar, dan perubahan jenis
batuan. RMR ini dapat digunakan untuk terowongan. lereng, dan pondasi.
Tabel 3.4 Pembobotan Nilai RMR
semua parameter di masukkan ke dalam kelasnya masing masing, dan
jumlahkan seluruh hasil dari pembobotan tersebut , lalu hasil tersebut masukkan
ke tabel hasil kelas massa batuan menurut bobot total
Tabel 3.5 Hasil Kelas Massa Batuan Menurut Bobot Total
selanjutnya setelah di dapatkan nomor kelas dari batuan yang di ukur atau di
hitung , maka kemudian masukkan ke dalam tabel arti kelas massa batuan
Tabel 3.6 Arti Kelas Massa batuan
maka dari serangkaian proses tersebut dapat diketahui berapa nilai stand up time,
kohesi massa batuan , serta sudut geser dalam massa batuan tersebut.
Slope Mass Rating (SMR) di buat oleh Romana (1980). SMR adalah
merupakan modifikasi Rock Mass Rating (RMR) yang tujuannya untuk
menyertakan bobot pengatur orientasi kekar sebagai faktor koreksi (F) terhadap
RMR. Faktor koreksi dimaksud terdiri dari 3 (tiga) macam yang diidentifikasi
menjadi F1, F2 dan F3 (Tabel 3.7).
Selanjutnya Romana (1985, 1991) juga memperhitungkan pengaruh metode
penggalian yang digunakan dalam pembentukan/pembuatan lereng yang
diidentifikasi menjadi "bobot pengatur metode penggalian" sebagai faktor koreksi
keempat (F4). Selain itu untuk melihat potensi kelongsoran terhadap kemantapan
lereng (Tabel 3.8), Romana menekankan diskripsi detail karakteristik struktur
geologi, terutama kekar. Dengan demikian parameter Slope Mass Rating (SMR)
selengkapnya adalah meliputi :
1. Rock Mass Rating (RMR), yaitu bobot massa batuan (bobot total RMR).
2. Orientasi (dip dan dip direction) bidang lemah atau kekar.
3. Orientasi (dip dan dip direction) jenjang/lereng.
4. Metode penggalian yang digunakan dalam pembentukan lereng.
SMR pada dasarnya ditujukan untuk Analisis Longsoran Bidang dan
Longsoran Guling, karena kedua jenis longsoran ini yang lebih sering terjadi pada
jenis material batuan. Oleh karena itu SMR tidak memperhatikan Longsoran
Busur (tipikal longsoran tanah) maupun Longsoran Baji secara langsung.
Untuk memperoleh "bobot total SMR" (yang mencerminkan tingkat
kemantapan lereng), didefinisikan dalam persamaan umum sebagai berikut :
SMR = RMR ( F1 x F2 x F3 ) + F4
dimana :
RMR : bobot Rock Mass Rating (bobot total RMR)
F1, F2 dan F3 : bobot kriteria faktor koreksi yang dihitung berdasarkan
paralelisme antara orientasi lereng dengan orientasi kekar
dengan ketentuan sebagai berikut :
1. Untuk Longsoran Bidang :
F1 = j s
F2 = j
F3 = j – s
Dengan demikian persamaan SMR untuk Longsoran Bidang menjadi :
SMR = RMR {( j s ) j ( j – s )} + F4
2. Untuk Longsoran Topling :
F1 = j s 180O
F2 = j
F3 = j + s
Sehingga untuk Longsoran Toppling/Guling, persamaan SMR adalah :
SMR = RMR {( j s 180O ) j ( j + s )} + F4
dimana :
j = Arah kemiringan (dip direction) kekar.
s = Arah kemiringan (dip direction) lereng.
j = Kemiringan (dip) kekar.
s = Kemiringan (dip) lereng.
F4 = Bobot pengatur metode penggalian, diberikan/ditetapkan nilai sebagai
berikut : (Romana, 1985, 1991)
a. Lereng alamiah = 15
b. Peledakan presplitting = 10
c. Peledakan smooth = 8
d. Peledakan normal = 0
e. Peledakan buruk = -8
f. Penggalian mekanis = 0
Tabel 3.7 Bobot Pengatur Kekar Untuk F1, F2 dan F3 (Romana, 1980)
KasusKriteria Faktor
Koreksi
Sangat
mengun-
tungkan
Mengun-
tungkanSedang
Tidak
menguntung
kan
Sangat tidak
menguntung
kan
P
T
P/T
j s
j s 180O
Bobot F1
>30O
0,15
30 – 20O
0,40
20 – 10O
0,70
10 – 5O
0,85
< 5O
1,00
P
P
T
j
Bobot F2
Bobot F2
< 20O
0,15
1
20 – 30O
0,40
1
30 – 35O
0,70
1
35 – 45O
0,85
1
> 45O
1,00
1
Kuat/tak
mudah
longsor
Lemah/
mudah
longsor
P
T
P/T
j – s
j + s
Bobot F3
>10O
<100O
0
10 - 0O
110-120O
– 6
0O
>120O
– 25
0 - (– 10O)
-
– 50
< ( –10O)
-
– 60
j = arah kemiringan kekar j = kemiringan kekar P = longsoran bidang
s = arah kemiringan lereng s = kemiringan lereng T = longsoran topling
Tabel 3.8 Slope Mass Rating (Romana,1985, 1991)
Nomor Kelas I II III IV V
Bobot Massa
Jenjang (SMR)81 – 100 61 – 80 41 – 60 21 – 40 0 – 20
Diskripsi Sangat baik B a i k Sedang BurukSangat
buruk
Kemantapan
Lereng/Jenjang
Sangat
mantapMantap
Sebagian
tidak mantap
Tidak
mantap
Sangat
tidak
mantap
Kelongsoran N o n eBerupa
Blok
Dikontrol
oleh adanya
kekar
Bidang
atau Baji
Bidang atau
seperti
keruntuhan
mat. lepas