I
I.PENDAHULUANPT INCO. Tbk merupakan perusahaan tambang nikel
yang memiliki daerah operasi di Kabupaten Luwu Timur, Sulawesi
Selatan. Sistem penambangan batubara yang dilakukan adalah sistem
tambang terbuka (open pit mining).
Dalam perencanaan tambang terbuka, disamping faktor cadangan,
ekonomi dan lingkungan, faktor kestabilan lereng juga faktor
terpenting yang harus diperhatikan secara seksama karena hal ini
menyangkut tentang kelancaran produksi yang akan dilakukan. Desain
lereng yang stabil dan tepat dapat meningkatkan efisiensi dan
efektifitas pertambangan yang maksimal, Mining recovery yang
optimal dan terjaminnya perlindungan lingkungan serta keselamatan
dan kesehatan kerja tambang. Bentuk dan dimensi lereng harus dibuat
sesuai dengan hasil kajian geoteknik dan geohidrologi yang telah
dilakukan dalam rangka perencanaan tambang agar dapat dicapai
tingkat produksi yang optimal serta untuk menghindari resiko bahaya
kecelakaan bagi karyawan, peralatan, bangunan dan
infrastruktur.
Tambang terbuka yang terdiri atas beberapa jenjang (Bench)
sangat berpotensi untuk mengalami kelongsoran, oleh karena itulah
perlu dilakukan suatu kajian teknis mengenai analisis kestabilan
lereng pada saat penambangan dan pada saat akhir penambangan, baik
terhadap lereng individu/tunggal maupun terhadap lereng
keseluruhan.
II.RUMUSAN MASALAH2.1Identifikasi MasalahUntuk mengetahui sejauh
mana kestabilan lereng yang ada pada front penambangan, baik
menyangkut tentang faktor keamanannya maupun indikasi timbulnya
longsoran maka perlu diidentifikasi beberapa masalah sebagai
berikut :
Adanya pengaruh air yang ada didalam tanah serta air permukaan
yang mempercepat proses pelapukan sehingga dapat menyebabkan erosi
dan kelongsoran pada permukaan lereng. Adanya struktur atau
bidang-bidang lemah yang mempengaruhi kekuatan tanah/batuan. Adanya
pengaruh gaya-gaya dari luar misalnya faktor manusia dan getaran
daripada kendaraan (alat mekanis) yang mempengaruhi kestabilan
lereng.
2.2
Masalah Penelitian
PT INCO. Tbk, dalam melakukan aktivitasnya masih banyak
mengalami kendala baik dari segi penambangan. Salah satu
permasalahan yang sering timbul pada kegiatan penambangan adalah
kelongsoran sering terjadi akibat lereng penambangan kurang mantap
baik dalam kondisi kering maupun dalam kondisi basah.
2.3.Batasan Masalah
Lokasi kegiatan penelitian perlu dibatasi pada PT INCO. Tbk, dan
pembahasan hanya pada penentuan nilai faktor keamanan lereng, baik
lereng individu maupun lereng keseluruhan, serta penentuan bidang
gelincir lereng yang kemungkinan akan terjadi kelongsoran.
III.TUJUAN PENELITIANAdapun tujuan dari pelaksanaan penelitian
ini adalah
Untuk menentukan nilai faktor keamanan dari lokasi penambangan,
baik lereng dalam kondisi kering, kondisi peralihan kering kejenuh,
maupun dalam kondisi jenuh air.
Untuk melihat pengaruh kondisi air tanah terhadap nilai faktor
kemanan dari suatu lereng.IV.METODE PENELITIAN4.1 Teknik
Pengambilan Data
1. Studi literatur, yaitu membandingkan data yang diperoleh dari
literatur pustaka.
2.Penelitian lapangan, meliputi :
Observasi lapangan
Penentuan lokasi
3. Pengambilan data meliputi :
a. Data geologi yang dapat memberikan gambaran, letak dan
kondisi dari bench.
b. Data daerah penyelidikan meliputi : iklim dan curah hujan
c. Data lereng meliputi :
Berat isi tanah ( ) Kohesi ( C )
Sudut Geser Dalam ( )
Tinggi Bench
Lebar Bench
Elevasi Muka Air Tanah
d. Data sekunder lainnya, yang dianggap perlu untuk melakukan
suatu analisis data.
4.2 Teknik Pengolahan Data
Teknik pengolahan data dilakukan dengan cara melakukan suatu
proses analisis data yang didapatkan selama penelitian melalui
hasil perhitungan berdasarkan teori-teori dan persamaan yang telah
ada.
4.3 Teknik Analisis Data
Teknik analisis data dilakukan dengan cara mengecek kelengkapan
data serta pengisian data itu sendiri, kemudian mengolahnya dengan
menggunakan rumus-rumus yang telah ada sehingga dapat dilakukan
suatu studi komperatif dengan kondisi sebenarnya sesuai data
tersebut.
V.LANDASAN TEORI
5.1 Tipe-Tipe Lereng
5.1.1. Lereng Alam
Lereng Alam adalah lereng yang terbentuk karena adanya
proses-proses alam, misalnya lereng suatu bukit.
5.1.2. Lereng Buatan
Lereng buatan adalah lereng yang dibuat oleh manusia untuk
kepentingan tertentu baik dibuat dalam tanah asli seperti tanah
yang dipotong untuk pembuatan jalan atau saluran irigasi maupun
dibuat dari tanah yang dipadatkan misalnya tanggul untuk keperluan
jalan. Bench ( Jenjang ) adalah undakan yang sengaja dibuat dalam
pekerjaan penggalian atau penambangan bahan galian, sehingga bench
termasuk lereng buatan.
Dengan demikian penentuan dimensi Bench menjadi sangat penting,
karena mempengaruhi kestabilan lereng.Adapun hal-hal yang
berhubungan dengan dimensi Bench adalah sebagai berikut :
1. Lebar Jenjang
Lebar jenjang sangat dipengaruhi oleh alat-alat mekanis yang
digunakan, dimana dapat ditentukan dengan persamaan menurut US Army
Engineers (1967), seperti yang ditunjukkan pada (rumus 1.2).
2. Tinggi Jenjang
Tinggi jenjang adalah jarak vertikal antara bidang-bidang
horizontal pada suatu level tambang. Bagian-bagian dari suatu
jenjang dapat ditunjukkan pada (gambar 1.1). Ketinggian jenjang
tergantung daripada sifat fisik suatu endapan, dan ketinggian
jenjang juga harus disesuaikan dengan tinggi peralatan yang
digunakan dan berapa besar produksi yang diinginkan.
Gambar 1.1
Bagian Dari Jenjang
Untuk menghitung tinggi kritis jenjang dengan pertimbangan
keamanan, maka digunakan rumus Taylor sesuai dengan (rumus
1.1).
3. Kemiringan Lereng
Lereng suatu tambang merupakan bagian yang perlu diperhatikan
terutama dalam hubungannya dengan keamanan kerja. Kemiringan lereng
biasanya dinyatakan dalam besar sudut dari bidang horizontal.
Kemantapan dinding tambang harus dianalisa secara cermat. Sifat
fisik, kekuatan batuan, kekar, resapan air, dan data geologi
lainnya merupakan faktor penting dalam mengevaluasi arah kemiringan
lereng.
Kemiringan lereng dianalisa melalui berbagai sudut, mulai dari
kemiringan landai sampai kemiringan terjal.5.2. Faktor Yang
Memengaruhi Kemantapan Lereng
Faktor-faktor yang memengaruhi kemantapan lereng adalah geometri
lereng, struktur geologi, sifat fisik tanah, sifat mekanik tanah,
kondisi air tanah dan gaya dari luar.
5.2.1. Geometri Lereng
Geometri lereng mencakup seluruh aspek yang berhubungan dengan
kenampakan visual lereng, yaitu : orientasi lereng, kemiringan
lereng, tinggi lereng dan lebar bench. Orientasi lereng menentukan
tipe longsoran yang mungkin terjadi.
Sehubungan dengan hal tersebut, penambahan tinggi lereng
memerlukan kemiringan lereng yang lebih kecil untuk menjaga agar
lereng tetap mantap. Lebar jenjang (bench) akan menentukan besarnya
sudut (kemiringan) lereng pada saat analisis kemantapan untuk
lereng keseluruhan. Semakin besar lebar jenjang, semakin kecil
sudut lereng keseluruhan.
Adapun untuk menghitung tinggi kritis jenjang dengan
pertimbangan keamanan, maka salah satu ahli mekanika yaitu Taylor
merumuskan sebagai berikut:
Hc = .. (1.1)
dimana :
Hc = Ketinggian kritis
c = Kohesive Shearing Strength (gr/cm2)
= Sudut kemiringan lereng
= Berat Jenis Material
sedangkan untuk perhitungan lebar jenjang yang sangat
dipengaruhi oleh alat-alat mekanis yang digunakan, maka US Army
Engineers (1967) memberikan rumusan, dengan asumsi bahwa lebar
suatu jenjang setidak-tidaknya sama dengan penjumlahan jumlah alat
yang digunakan.
Persamaannya adalah :
Wminimum = PG + PM + LTD (1.2)
dimana :
PG=Panjang Alat Gali
PM=Panjang Alat Muat
LTD=Lebar Alat Angkut
5.2.2. Struktur Geologi
Struktur geologi batuan yang memengaruhi kemantapan lereng dapat
berupa bidang perlapisan (Bedding Plane), sesar (Fault), perlipatan
(Fold) dan kekar (Joints). Struktur ini sangat mempengaruhi
kekuatan batuan karena bidang perlapisan dapat menjadi bidang
luncur suatu longsoran.
5.2.3. Sifat Fisik Tanah
Sifat fisik tanah dapat diperoleh dari hasil pengujian
laboratorium, penentuan sifat fisik tanah merupakan pengujian tanpa
merusak (non destruktif test). Sifat fisik tanah yang berpengaruh
terhadap kemantapan lereng adalah :
-Berat isi tanah ( )
-Kekuatan geser tanah ( S )
- Porositas
-Sudut geser dalam ( )- Permeabilitas
-Elevasi muka air tanah -Kadar air 5.2.4. Kondisi Air Tanah
Pengaruh air tanah terhadap kekuatan tanah dapat mengurangi
kemantapan lereng. Air tanah akan menjadikan ikatan antar molekul
tanah menjadi semakin kecil sehingga akan menimbulkan adanya bidang
gelincir pada lereng, disamping akan memperbesar berat lereng.
Suatu lereng yang mengandung air tanah memiliki kemantapan lereng
yang kecil dibandingkan lereng yang tidak mengandung air tanah,
pada geometri lereng yang sama.
5.2.5. Gaya-gaya dari Luar
Gaya-gaya ini adalah semua gaya yang datang dari luar lereng
umumnya berasal dari :
a. Gaya Akibat Alat Berat
b. Gaya Akibat Gempa dan Peledakan
5.3. Klasifikasi Longsoran
Longsoran biasanya terjadi dengan beberapa bentuk atau cara, dan
ternyata hal ini sangat penting untuk membuat analisa kemantapan
lereng. Longsoran yang terjadi pada tanah mempunyai mempunyai
mekanisme dan bentuk geometri yang berbeda dengan batuan keras.
Longsoran pada tanah diasumsikan terjadi pada suatu massa tanah
yang homogen dan kontinue, sehingga bentuk geometri dari longsoran
tersebut berupa busur lingkaran. Dalam hal ini parameter-parameter
sifat fisik maupun sifat mekanik tanah dianggap sama dan merata
disemua bagian tubuh tanah tersebut.
Adapun jenis-jenis longsoran yang dikenal dalam tambang terbuka
adalah (lihat gambar 1.1).
a. Longsoran Bidang (Plane Failure)
b. Longsoran Baji (Wedge Failure)
c. Longsoran Busur (Circular Failure)
d. Longsoran Guling (Toppling Failure)
Sumber : Hoek & J. W. Bray, 1981Gambar 1.1Jenis-jenis
Longsoran
5.4. Analisis Kemantapan Lereng5.4.1. Metode Analisis Kementapan
Lereng
Ada beberapa macam metode yang biasa digunakan untuk
menganalisis kemantapan lereng antara lain :
Metode Bishop Cara ini berdasarkan prinsip keseimbangan batas
yaitu menghitung besarnya kekuatan geser yang akan mempertahankan
kemantapan, dibandingkan dengan besarnya tegangan geser yang
bekerja. Harga perbandingan ini adalah faktor keamanan atau Safety
factor. Metode JanbuCara ini digunakan untuk menganalisa lereng
yang bidang longsornya tidak berbentuk busur lingkaran. Dalam hal
ini bidang longsornya ditentukan berdasarkan zona lemah yang
terdapat pada massa batuan atau tanah.
Metode Morgenstern And Price
Cara ini digunakan untuk perbandingan antara resintance force
dengan shearing force. Agar bench dapat lebih stabil harus lebih
besar daripada satu, berarti resistance force harus lebih besar
daripada shearing force.
Metode Hoek and BrayCara ini digunakan untuk menganalisa lereng
berbentuk longsoran baji dengan membuat lima buah diagram untuk
tiap kondisi air tanah mulai dari kondisi jenuh sampai pada kondisi
kering.
Analisis stabilitas lereng umumnya dilakukan berdasarkan teori
kesetimbangan terbatas menggunakan kriteria keruntuhan
Mohr-Coulomb. Salah satu cara yang biasa digunakan adalah metode
Bishop karena metode ini dikenal denga metode konvensional untuk
menghitung harga faktor keamanan lereng secara cepat dan lebih
sederhana.5.4.2. Analisis Stabilitas Lereng Dengan Metode
Keseimbangan Batas.Metode keseimbangan batas (limit equilibrium
method) yaitu perbandingan antara kekuatan geser yang diperlukan
untuk mempertahankan kemantapan dengan kekuatan geser yang ada
(faktor keamanan).
Selanjutnya dicoba suatu bidang gelincirdan dianggap terjadi
suatu kelongsoran : Hitung gaya atau momen yang menyebabkan
kelongsoran akibat berat tanah.(momen penggerak) Hitung gaya atau
momen yang melawan kelongsoran akibat kekuatan geser tanah.(momen
melawan)
Perbandingan kedua gaya atau momen ini adalah faktor keamanan
terhadap kelongsoran pada bidang geser. (lihat gambar 1.2) (Gambar
1.2)Dimana : W= Berat segmen
Momen penggerak segmen = W . x
Jumlah momen penggerak = W . x
= W . R Sin
= R. W Sin Kekuatan geser yang ada F =
Kekuatan geser yang diperlukan untuk menentukan kemantapan
Jika S = kekuatan geser yang ada, maka kekuatan geser untuk
menentukan kemantapan =
Bila : S = gaya pada dasar segmen
Maka :
EMBED Equation.3 , sehingga momen melawan segmen : .RMomen
melawan seluruhnya
Sehingga Momen penggerak = Momen melawan
................( 1 )
Nilai F terkecil 1 Lingkaran kritis (Critical circle)
Cara tegangan efekti dimana nilai S pada persamaan ( 1 ) diganti
dengan:
S = sehingga persamaan 1 menjadi :
......................( 2 )Dimana : P= gaya normal pada dasar
segmen
Nilai W, dan l dapat diperoleh pada setiap segmen
C dan ditentukan di lab.
S = Kekuatan geser tanah
= Tegangan normal pada bidang geser
= Tegangan air pori
C = Faktor kohesi pada tegangan efektif
` = Sudut geser dalam
Pbelum diketahui Ada dua cara untuk menentukan P
Cara biasa dan
Car bishop
Dengan cara bishop besarnya P diperoleh dengan menguraikan
gaya-gaya ini dalam arah vertikal :
Dimana cara bishop ini, nilai dianggap = 0
Jadi :
5.4.3. Analisis Stabilitas Lereng Berdasarkan Metode Bishop
Cara ini berdasarkan prinsip keseimbangan batas yaitu menghitung
besarnya kekuatan geser yang akan mempertahankan kemantapan,
dibandingkan dengan besarnya tegangan geser yang bekerja. Harga
perbandingan ini adalah faktor keamanan atau Safety factor.
Faktor keamanan F menurut definisi yang sering dipakai orang
adalah perbandingan kekuatan geser batuan yang ada dengan kekuatan
geser yang diperlukan untuk mempertahankan kemantapan. Besarnya
kekuatan geser yang diperlukan untuk mempertahankan kemantapan
adalah sama dengan tegangan yang mendorong terjadinya kelongsoran
berupa beban akibat gaya berat.
Untuk perhitungan dengan cara Bishop digunakan langkah-langkah
sebagai berikut :
Lereng dibagi menjadi sejumlah segmen/pias dengan
batasan-batasan vertikal
Ukur lebar (b), tinggi (h), tinggi air (z), dan sudut pada
setiap pias.
Besar tegangan air pori pada setiap pias ; u = z.w
Dengan menggunakan harga-harga; W = b.h setiap pias dianggap
mempunyai tebal satuan pada arah melintang terhadap lereng (tiap
meter).
Harga-harga : sin , c`b, ub dihitung agar : c`b + (W - ub) tan
dapat dihitung/ditentukan pada setiap pias.
Diambil suatu harga Fk sebagai coba-coba, kemudian menghitung
harga :
Angka-angka pada kolom 16 dan 17 dikalikan dan dimasukkan pada
kolom 18
Harga W sin dijumlahkan untuk mendapatkan W sin . Demikian juga
angka pada kolom 18 dijumlahkan untuk mendapatkan harga :
{ c`b + (W - ub) tan }
Perbandingan kedua jumlah ini menghasilkan harga Fk yang
dicari
Harga Fk yang didapat dipakai untuk mengulangi perhitungan.
Ulangan ini hanya perlu pada kolom 17 dan 18.
Untuk menyelesaikan perhitungan ini kita harus meneruskan
perhitungan dengan cara di atas pada pada lingkaran-lingkaran lain,
sehingga akhirnya diperoleh lingkaran dengan harga Fk yang
terkecil. Harga Fk terkecil ini adalah faktor keamanan yang
dicari.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 1.1
Tabel 1.1Analisis Perhitungan Kemantapan Lereng dengan Metode
Bishop
Pias
b
(m)
h
(m)
y
(t/cm)
W
(t)
()
Sin
W Sin
(t)
c`
(t/m)
c`b
Z
(m)
u
(t/m)
ub
W-ub
(W-ub)
tan
(t)
10+15
(t)
16 x 17
FkFkFkFk
FF1FF1
123456789101112131415161718
1
2
3
4
5
6
7
W Sin16x17
W Sin16x17
W Sin
F1F
Sumber : Dr. L. D. Wesley, Mekanika Tanah, 1977
Sumber : Dr. L. D. Wesley, Mekanika Tanah, 1977Gambar 1.3Model
Pendekatan Bidang Gelincir
VI. RENCANA KEGIATAN
Kegiatan penelitian ini diusulkan pada PT INCO. Tbk di Kabupaten
Luwu Timur, Provinsi Sulawesi SelatanVII. PERALATAN DAN
FASILITAS
Untuk kelancaran penelitian ini maka penulis meminta kesediaan
perusahaan untuk menyediakan kelengkapan seperti peralatan
penelitian, peralatan lapangan, konsumsi, akomodasi dan
transportasi.
VIII. RENCANA JADWAL PENELITIAN
NoKegiatanApril Mei
IIIIIIIVIIIIIIIV
1Orientasi Lapangan
2Study Pustaka
3Pengumpulan Data
4Pengolahan Data
5Penyusunan Laporan
6Konsultasi Laporan
7Persiapan Meninggalkan Lokasi
IX. Rencana daftar isi (lampiran a)
X.
rencana daftar pustaka (lampiran B)
XI.
PENUTUP
Demikian proposal ini dibuat,untuk menjadi bahan pertimbangan
bagi Bapak/Ibu,atas perhatiannya, sebelumnya diucapkan terima
kasih.
Lebar Bench
Tinggi Jenjang
Sudut Kemiringan Lereng
O
h
b
b
hw
5
4
7
6
3
2
1
Muka Air Tanah
19
_1269721036.unknown
_1269725735.unknown
_1269726962.unknown
_1269727682.unknown
_1270811222.unknown
_1269727220.unknown
_1269726689.unknown
_1269725704.unknown
_1269725721.unknown
_1269721285.unknown
_1269720124.unknown
_1269720666.unknown
_1269720793.unknown
_1269720341.unknown
_1206352570.unknown
_1269719881.unknown
_1269720079.unknown
_1216762827.unknown
_1269032607.unknown
_1216678120.unknown
_1204787239.unknown
_1204788320.unknown
_1204787436.unknown
_1204787182.unknown
