ANALISA KEMANTAPAN LERENG UNTUK RANCANGAN TIMBUNAN

ANALISIS KEMANTAPAN LERENG PADA PENAMBANGAN BATUBARA

PT. BUKIT ASAM TANJUNG ENIM MUARA ENIM

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Dibuat untuk memenuhi persyaratan dalam pelaksanaan

kerja praktek lapangan

OLEH :

HERY KURNIAWAN

97.046/TA

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN

YOGYAKARTA

1998

A. JUDUL

Analisis Kemantapan Lereng Pada Penambangan Batubara PT Bukit Asam Tanjung Enim Muara Enim

B. ALASAN PEMILIHAN JUDUL

P.T. Bukit Asam Tanjung Enim Muara Enim dalam melakukan aktifitas penambangannya salah satunya menggunakan sistem Surface Mining yang mempunyai pola penambangan berjenjang. Pola yang demikian ini dapat mengakibatkan suatu masalah yaitu keruntuhan pada jenjang itu sendiri.

Pembuatan jenjang dapat menimbulkan masalah terutama pada batuan yang tidak kompak. Perubahan tegangan batuan yang besar dapat mengakibatkan longsoran. Hal ini akan berbahaya bagi pekerja yang berada dilokasi penambangan dan juga mengakibatkan kerusakan pada alat-alat yang sedang beroperasi.

Pemilihan judul ini didasarkan pada jenis batuan yang ada di lokasi penambangan yang merupakan Batubara yang kemungkinan terjadinya longsoran bisa saja terjadi dikarenakan adanya gaya-gaya yang terjadi atau timbul baik dari dalam maupun dari luar.

Untuk mengatasi masalah ini perlu kita melakukan analisis kemantapan lereng untuk rancangan geometris lereng agar dapat memperkecil bahaya longsoran yang terjadi.

C. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui apakah lereng hasil proses penambangan itu aman / stabil dan menganalisa jenis kelongsoran yang mungkin akan terjadi serta memberikan gambaran seberapa jauh perubahan geometri lereng dapat dilakukan. Hal ini bisa diketahui setelah data-data yang dibutuhkan untuk perhitungan diperoleh, yaitu berupa data-data yang akan diperoleh dari penyelidikan maupun data penunjang lain sehingga angka faktor keamanan lereng dapat ditentukan, data-data tersebut antara lain :

Data litologi

Peta topografi

Peta Geologi

Data-data Geoteknik.

Data-data penunjang lainnya .

D. PERUMUSAN MASALAH

Sistem penambangan terbuka yang berjenjang biasanya akan menimbulkan masalah yaitu pada jenjangnya. Keruntuhan pada jenjang dapat disebabkan oleh tidak sesuainya parameter geometri lereng terhadap kekuatan batuan itu sendiri. Sehingga parameter-parameter dan faktor lain yang mempengaruhi kemantapan lereng perlu diketahui dan disesuaikan dengan kekuatan batuan, sehingga rancangan geometris lereng penambangan dapat dibuat.

1. Mengetahui langkah-langkah penyelesaian masalah kestabilan lereng, mulai dari tahap pekerjaan persiapan, penelitian pendahuluan dan penyelidikan terinci sampai penentuan faktor keamanan lereng sebagai tujuan akhir.

2. Dengan mengetahui urutan pekerjaan penelitian, didukung dengan teori dasar yang baik serta data pendukung yang memadai maka dapat dilakukan penyelidikan di lapangan maupun di laboratorium untuk mendapatkan sejumlah data utama yang merupakan data-data parameter geomekanika untuk perhitungan dan analisa kestabilan lereng.

3. Faktor keamanan/ kemantapan lereng yang telah diperoleh dari perhitungan dibandingkan dengan faktor keamanan lereng standar, maka akan dapat diketahui apakah lereng tersebut aman atau tidak.

E. PENYELESAIAN MASALAH

1. Dasar Teori Dengan adanya pembuatan jenjang akan mempengaruhi kemantapan lereng dan tegangan dipermukaan. Pada batuan yang tidak kompak dengan adanya perubahan tegangan yang besar dapat mengakibatkan kelongsoran. Tetapi apabila keadaan tidak terganggu umumnya punya keseimbangan terhadap gaya gaya yang timbul dari dalam dan apabila sebab yang diakibatkan adanya pengangkutan, penurunan, penggalian, penimbunan erosi atau aktivitas lainya, sehingga mengalami perubahan keseimbangan maka massa batuan tersebut akan berusaha untuk mencapai suatu keadaan keseimbangan yang baru dan alamiah.

Gaya yang bekerja pada bidang miring dengan sudut ( maka berdasarkan hukum kuat geser Mohr~Coloumb :

(= C + (n tan (

(n= W cos( / A

(= C + ( W cos ( / A ) tan (Kekuatan geser ( R ) yang bekerja untuk menahan geseran pada dasar blok dinotasikan sebagai ( R = ( A ):

R= CA + W cos ( tan (

Dalam keadaan seimbang / dalam keadaan kritis persamaan diatas dapat digambarkan sebagai :

W sin (= CA + W cos ( tan (Dan apabila kohesi = 0, maka persamaan dapat menjadi :

W sin (= CA + W cos ( tan (

(= (dimana :

(= Kekuatan Geser

( KN / M )

(n= Tegangan Normal

( KN / M )

W= Berat Blok

( KN )

(= Sudut Geser Dalam( ( )

C= Kohesi

( KN / M )

A= Luas Area

( M )

Bila blok pada bidang miring sebesar ( dalam kondisi kering dan nilai kohesi = 0, maka blok dalam kondisi seimbang, dimana ( = (.

Apabila blok dalam kondisi terdapat air, dimana kemiringan = ( , dan kohesi = ( , maka air dapat menimbulkan gaya tekan ke atas sebesar:

U= u A

Sehingga dapat memperkecil tegangan normal yang bekerja pada blok yang besarnya = (n = W cos ( / A

Faktor faktor yang perlu diperhatikan dalam menganalisis kemantapan suatu lereng adalah:

a. Geometri Lereng

Geometri lereng yang perlu diketahui adalah :

Orientasi (jurus dan kemiringan) lereng

Tinggi dan kemiringan (tiap-tiap jenjang).

Lebar jenjang (Berm).

Apabila suatu lereng mempunyai kemiringan yang tetap, maka perubahan ketinggian akan mengakibatkan perubahan kestabilan dari lereng yang bersangkutan karena berat material lereng yang harus ditahan oleh kekuatan geser tanah / batuan semakin besar , sehingga semakin tinggi lereng maka sudut kemiringan lereng yang diperlukan akan semakin kecil.

b. Penyebaran Batuan

Macam penyebaran dan hubungan antar batuan yang terdapat didaerah penyelidikan harus diketahui. Hal ini perlu dilakukan karena sifat fisis dan mekanis batuan berbeda sehingga kekuatan batuan dalam menahan bebannya sendiri juga berbeda.

c. Relief Permukaan Bumi

Faktor ini mempengaruhi laju erosi, pengendapan, menentukan arah aliran air permukaan lebih besar dan mengakibatkan pengikisan yang lebih banyak. Akibatnya adalah banyak dijumpai singkapan-singkapan yang mempercepat proses pelapukan. Batuan akan mudah lapuk dan mempengaruhi kekuatan batuan. Pada akhirnya kekuatan batuan menjadi kecil sehingga kemantapan lereng berkurang.

d. Struktur Geologi Regional Dan Lokal

Struktur geologi yang perlu diketahui adalah bidang diskontinuitas atau bidang lemah seperti sesar, kekar, perlapisan, bidang ketidakselarasan dan sebagainya. Struktur geologi ini merupakan bidang lemah dalam massa batuan dan dapat menurunkan kemantapan lereng.

Struktur Geologi ini juga mempengaruhi kekuatan batuan atau paling tidak merupakan tempat rembesan air sehingga akan mempengaruhi cepat lambatnya pelapukan dimana penentuan arah jurus dan kemiringan bidang tersebut merupakan bagian yang sangat penting dalam melengkapi data analisis.

e. Iklim dan curah hujan

Iklim berpengaruh terhadap kemantapan lereng karena iklim mempengaruhi perubahan temperatur. Temperatur yang cepat berubah akan mempercepat proses pelapukan batuan, yang jelas mengurangi gaya tahan dari lereng tersebut . Untuk daerah tropis pelapukan berlangsung lebih cepat dan kelongsoran pada lereng lebih cepat berlangsung. Degan kandungan air pada pori batuan yang lebih besar dapat menyebakan bertambahnya gaya penggerak untuk terjadinya kelongsoran.

Untuk masalah curah hujan diman air mempunyai fungsi sebagai pelarut dan sebagai media transportasi material pengisi celah rekahan dimana akibat adanya kehadiran air tersebut dapat menimbulkan tegangan air yang akan mengurangi tegangan normal sehingga akan memperkecil kekuatan geser. Adapun persamaan tegangan normal yang diakibatkan oleh adanya air:

(n = ( W cos ( - U ) / A

Dimana :

(n= Tegangan Normal

U= Gaya Angkat Air

A= Area Pada Dasar Blok

(= Sudut kemiringan Bidang Luncur

W= Berat Blok yang meluncur

Faktor Keamanan :

Fk = ( CA + ( W cos ( - U ) tan ( ) / W sin ( + V

f. Sifat Fisis dan Mekanis Batuan

Sifat fisis dan mekanis batuan yang diperlukan sebagai data menganalisis kemantapan lereng adalah :

Bobot isi

Porositas

Kandungan air

Kuat geser batuan dan bidang lemah

Kuat tekan uniaksial, kuat tarik, modulus deformasi, poison ratio

Analisis kemantapan lereng untuk mengetahui sifat fisik dan mekanik biasanya menggunakan metode numeriik.

Suatu istilah umum yang digunakan untuk menyatakan suatu kemantapan lereng adalah faktor keamanan atau faktor kemantapan. Faktor ini merupakan perbandingan antara gaya penahan yang membuat lereng tetap mantap dengan gaya penggerak yang menyebabkan lereng longsor. Secara matematis rumus faktor keamanan lereng dapat dinyatakan sebagai berikut :

R

Fk =

Fp

Dimana : Fk=Faktor keamanan lereng

R=Gaya penahan, berupa resultan gaya-gaya yang membuat lereng tetap mantap.

Fp=Gaya penggerak, berupa resultan gaya-gaya yang menyebabkan lereng longsor

Pada keadaan, F > 1 = Lereng dalam keadaan mantap/stabil

F = 1 = Lereng dalam keadaan seimbang

F < 1 = Lereng dalam keadaan tidak mantap

Dalam keadaan proses longsoran pada batuan dibedakan menjadi 4, yaitu :

Longsoran Bidang (Plane Failure)

Longsoran Baji (Wedge Failure) Longsoran Busur (Circulair Failure) Longsoran Guling (Toppling Failure)Longsoran Bidang (Plane Failure)

Longsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi sepanjang bidang luncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut dapat berupa bidang sesar, rekahan maupun bidang perlapisan. Syarat-syarat terjadinya longsoran adalah :

1. Terdapatnya bidang luncur bebas, berarti kemiringan bidang luncur harus lebih kecil dari kemiringan lereng.

2. Arah bidang luncur searah atau mendekati sejajar dengan arah lereng.

3. Kemiringan bidang luncur lebih besar dari pada sudut geser dalam batuan.

4. Terdapatnya bidang bebas (tidak terdapat gaya penahan) pada kedua sisi longsoran.

Longsoran Baji (Wedge Failure)

Longsoran baji dapat terjadi pada suatu batuan jika terdapat lebih dari satu bidang lemah yang bebas saling berpotongan. Sudut perpotongan antara bidang lemah tersebut harus lebih besar dari sudut geser dalam batuan. Bidang lemah ini dapat berupa bidang sesar, rekahan maupun bidang perlapisan. Cara longsoran baji dapat melalui salah satu beberapa bidang lemahnya, atau melalui garis perpotongan kedua bidang lemahnya.Longsoran Busur (Circulair Failure)

Longsoran batuan yang terjadi sepanjang bidang luncur disebut dengan busur. Longsoran busur akan terjadi pada tanah atau material yang bersifat seperti tanah, yang diantara partikel tanah tidak saling terikat satu sama lain. Dengan demikian longsoran busur juga dapat terjadi pada batuan yang sudah lapuk dan banyak terdapat bidang-bidang lemah maupun tumpukan batuan hancur.

Longsoran guling (Toppling Failure)

Longsoran guling akan terjadi pada suatu lereng batuan yang arah kemiringannya berlawanan dengan kemiringan bidang-bidang lemahnya. Keadaan tersebut dapat digambarkan dengan balok-balok yang diletakkan diatas sebuah bidang miring sebagai berikut :

Jika ( > ( dan X/Yn (< tan(, maka balok akan meluncur kemudian mengguling.

Jika ( < ( dan X/Yn (< tan(, maka balok akan langsung mengguling.

Berdasarkan bentuk dan poros menggulingnya, maka longsoran guling dibedakan menjadi tiga, yaitu :

Longsoran guling setelah mengalami lenturan (Flexural Toppling)

Longsoran guling yang beruupa balok (Block Toppling)

Longsoran gabungan dari kedua longsoran diatas (Block Flexural Toppling)

2. Pengamatan Lapangan

Sebelum melakukan pengamamatan dan pengukuran tentang analisis kemantapan, maka perlu diketahui beberapa hal terlebih dahulu, yaitu :

a. Relief permukaan bumi

b. Penyebaran batuan

c. Iklim dan curah hujan

d. Gaya-gaya luar yang mempengaruhi

Kemudian kita melakukan pengamatan dan pengukuran terhadap kemantapan lereng, yaitu:

a. Pengukuran struktur geologi

Orientasi jurus dan kemiringan kekar

Orientasi jurus dan kemiringan bidang perlapisan

Orientasi jurus dan kemiringan bidang sesar

Hal ini dilakukan untuk arah dan jenis longsoran yang akan terjadi bila jenis longsoran sudah diketahui maka akan lebih mudah untuk menetukan kemantapan lereng dan metode analis kemantapan lereng.

b. Pemboran

Pemboran dilakukan untuk memenuhi muka air tanah dan data litologi batuan serta contoh batuan.

c. Pengukuran geometri lereng

Pengukuran geometri lereng dilakukan untuk mengetahui jurus dan kemiringan lereng, ketinggian lereng, dan lebar jenjang.

d. Pengamatan sifat fisik dan mekanik batuan

Pengamatan sifat fisik dan mekanik ini dilakukan di laboratorium, meliputi bobot isi batuan, porositas, kandungan air atau bobot isi air, kohesi batuan, sudut geser dalam, tegangan normal, tegangan geser dan lain-lain.

Kemudian data hasil pengamatan dan pengukuran serta analisis dilapangan dibandingkan dengan perhitungan secara teoritis.

3. Data Yang Diambil

Data-data yang diperlukan adalah :

a. Data utama yaitu data penting yang digunakan untuk membahas masalah-masalah yang dihadapi. Data utama yang perlu diambil adalah data yang mempengaruhi kelongsoran.

b. Data pendukung yaitu data yang dapat mendukung data-data dari lapangan guna menganalisis permasalahan yang ada untuk mencari alternatif penyelesaian masalah. Data pendukung dapat diambil dari laporan penelitian terdahulu dari perusahaan, brosur perusahaan, dari data instansi yang terkait dan juga dari literatur-literatur, seperti :

- Data litologi

Peta topografi

Peta geologi

Curah hujan

4. Analisis Penyelesaian MasalahDalam menganalisa penyelesaian masalah sebelumnya beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah :

a. Pengukuran struktur geologi regional yang ada

Adanya struktur kekar, sesar, atau patahan pada daerah tersebut.

Alat yang dipakai adalah kompas geologi.

b. Pengukuran kondisi air tanah

Alat yang dipakai adalah alat bor.

c. Pengukuran geometri lereng

Alat yang dipakai dalah kompas geologi dan alat ukur.

d. Pengamatan sifat fisik dan mekanik batuan

Alat yang dipakai adalah sarana laboratorium seperti neraca listrik, eskilator, pompa vacum, oven, alat bor inti, alat pemotong batu, gerenda, jangka sorong, dial gauge, dan mesin kuat tekan uniaksial.

Kemudian setelah hasilnya dicapai dan permasalahan dapat diketahui dengan ditentukannya jenis longsoran kemudian permasalahan yang timbul kita analisa. Metode yang sesuai untuk menganalisisdalam penelitian ini penyusun akan menggunakan metode Hoek dan Bray, karena metode ini merupakan metode yang baik dan hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.

F. METODOLOGI PENELITIAN

Dalam menyusun rencana skripsi ini penyusun akan menggabungkan antara teori yang telah ada dengan keadaan yang ada dilapangan, sehingga dari keduanya akan didapatkan pendekatan masalah yang baik.

Adapun aturan penelitiannya adalah sebagai berikut :

1. Studi literatur

Studi ini dilakukan dengan mencari bahan-bahan pustaka yang menunjang diperoleh dari :

Instansi yang terkait

Perpustakaan

Brosur-brosur, buletin

Informasi-informasi

Peta, grafik dan tabel

2. Penelitian di lapangan

Dalam melaksanakan penelitian dilapangan akan dilakukan beberapa tahap, yaitu :

Observasi lapangan dengan melakukan pengamatan secara langsung dilapangan yang akan dibahas yang terjadi dan mencari informasi-informasi pendukung yang berkaitan dengan masalah.

Penentuan batas lokasi pengamatan.

Mencocokkan dengan perumusan masalah, yang bertujuan agar penelitian yang dilakukan tidak meluas, data yang diambil dapat digunakan secara efektif.

3. Pengambilan data

Mencatat keadaan yang terjadi, melakukan wawancara dan pemotretan.

Melakukan pengukuran-pengukuran

4. Akuisisi data

Akuisisi data bertujuan untuk :

Mengumpulkan data dan mengelompokkan data untuk memudahkan analisa nantinya.

Mengolah nilai karateristik data-data yang mewakili obyek pengamatan.

Mengetahui keakuratan data, sehingga kerja menjadi lebih efisien.

5. Pengolahan data

Pengolahan data dengan beberapa perhitungan dan penggambaran, selanjutnya disajikan dalam bentuk tabel-tabel, grafik atau rangkaian perhitungan dalam menyelesaikan suatu proses tertentu.

6. Analisis pengolahan data

Analisis hasil pengolahan data dilakukan dengan tujuan memperoleh kesimpulan sementara. Selanjutnya kesimpulan sementara tersebut akan diolah lebih lanjut dalam bagian pembahasan.

7. Kesimpulan

Kesimpulan diperoleh setelah dilakukan korelasi antara hasil pengolahan data yang telah dilakukan dengan permasalahan yang teliti. Kesimpulan ini merupakansuatu hasil akhir dari semua aspek yang telah dibahas.

G. JADWAL KEGIATAN PENELITIAN

No. Jenis Waktu Kegiatan BulanI

1 2 3 4 BulanII

1 2 3 4 BulanIII

1 2 3 4

1Pengenalan lapangan

2 Pengambilan data

3 Pengolahan data

4Analisis data

H. RENCANA DAFTAR PUSTAKA

1. Bowless, Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1989.

2. Hoek E. Brown E.T, Underground Excavation in Rock, The Institution of Mining and Metallurgy, London, 1980.

3. Hok, Ever and Bray, J.W, Rock Slope Engineering, Revised Third Edition, Institution of Mining and Metallurgy, London, 1980.

4. Lambe. William T, and Whitman, Robert V, Soil Mechanics, John Willey And Sons inc, New york,1969.

5. Soejoedi Soerachmad dan Mohammad Alam Hakim, Informasi Teknologi, Majalah Persatuan Insinyur Indonesia (PII) no. 5/xxxiii/1985.

6. Soedarto Notosiswojo dan Partanto Prodjosumarto, Pengantar Analisis Kemantapan Lereng, Jurusan Teknik Pertambangan, Bandung,1985.

RENCANA DAFTAR ISIKATA PENGANTAR

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

DAFTAR LAMPIRAN

BAB I. PENDAHULUAN

II. TINJAUAN UMUM

A. Geografi

B. Geologi

C. Iklim

D. Genesa

E. Penambangan

F. Keadaan air tanah

G. Keadaan lereng

III. TEORI KEMANTAPAN LERENG

A. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kemantapan Lereng.

B. Mekanika Dasar Longsoran Lereng Batuan.

C. Macam-Macam Kelongsoran Batuan.

D. Metode Analisis kemantapan Lereng

E. Penentuan Nilai Faktor Keamanan Lereng

IV. PENGAMATAN DAN LABORATORIUM

A. Pemboran Inti Dan Penampungan Lubang Bor

B. Pengambilan Contoh Batuan

C. Pengukuran Struktur Geologi

D. Pengukuran Geometri Lereng

E. Pengamatan Laboratorium

V. ANALISIS KEMANTAPAN LERENG

A. Kondisi Lapangan

B. Analisis Kemantapan Lereng

1. Metode Bishop

2. Metode Hoek dan Bray

C. Langkah Untuk Pencegahan Kelongsoran

VI. PEMBAHASAN

VII. KESIMPULAN DAN SARAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

PAGE \# "'Page: '#''"