Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
ESTIMASI PENGARUH VIBRASI BLASTING PADA KESTABILAN HIGHWALL:
STUDI KASUS PADA AKTIVITAS PERTAMBANGAN BATUBARA
DI SITE ASAM-ASAM, KALIMANTAN SELATAN
Nurul Fitriani1, Agus Laesanpura2, Cahli Suhendi3, Yan Andrianis Mahartadika4
Teknik Geofisika Institut Teknologi Sumatera1
Teknik Geofisika Institut Teknologi Bandung2
Teknik Geofisika Institut Teknologi Sumatera3
PT. Anugerah Lumbung Energi4
Email : [email protected]
ABSTRAK
Estimasi pengaruh vibrasi blasting pada kestabilan highwall dilakukan pada site Asam-Asam,
Kalimantan Selatan. Getaran yang dihasilkan blasting merupakan getaran tanah (ground
vibration) berupa gelombang yang pada batas tertentu dapat menyebabkan kerusakan pada
struktur highwall sehingga terjadi perpindahan massa batuan. Pada wilayah penelitian,
blasting dilakukan hampir setiap hari. Oleh karena itu, diperlukan penelitian mengenai bidang
gelincir longsor untuk tindakan penanganannya. Estimasi pengaruh vibrasi meliputi analisis
nilai kestabilan highwall (nilai Factor of Safety) dan nilai displacement yang dihasilkan akibat
aktivitas blasting. Parameter masukan yang digunakan meliputi jenis litologi batuan, data sifat
fisik dan mekanika batuan serta data nilai parameter ground vibration. Estimasi range nilai
FoS dengan pengaruh vibrasi blasting yaitu nilai ɑmaks terkecil hingga terbesar (0,06 Gal
hingga 0,19 Gal) adalah 0,668 hingga 0,033. Bagian highwall yang diprediksi dapat terjadi
longsor memiliki bidang gelincir yang sama di setiap pemodelan yaitu pada bagian tengah
highwall. Nilai displacement yang terdapat pada titik pengamatan highwall penelitian yaitu
pada sliding control 5 dan 6 berada pada range nilai 2 x 103 mm hingga 5 x 103 mm. Nilai
tersebut tidak berbeda jauh dengan hasil observasi yaitu berada pada range nilai 1,6 x 103 mm
hingga 2,5 x 103 mm. Displacement maksimal titik rawan longsor terdapat pada kondisi
highwall yang memiliki nilai frekuensi sebesar 5 Hz, yang terjadi di Line C dan berada di
tengah highwall.
Kata Kunci: Highwall, Stabilitas Lereng, Nilai FoS, Displacement dan Titik Rawan Longsor
2
ABSTRACT
Estimation of the effect vibration blasting on highwall stability was carried out at the Asam-
Asam site, South Kalimantan. The vibration produced by blasting is ground vibration in the
form of waves which at a certain limit can cause damage to the highwall structure so that rock
mass transfer occurs. In the research area, blasting is done almost every day. Therefore,
research is needed on the field of landslides for handling measures. The estimated vibration
effect includes an analysis of the highwall stability value (Factor of Safety value) and the
displacement value generated due to blasting activity. Input parameters used include rock
lithology, rock physical and mechanical properties data and ground vibration parameter
values. Estimated range of FoS values with the effect of vibration blasting is the smallest to
largest ɑmax values (0.06 Gal to 0.19 Gal) is 0.668 to 0.033.The part of the highwall which is
predicted to occur landslides has the same slip plane in each modeling that is in the middle of
the highwall. The displacement values found at the highwall observation points of the study,
namely the sliding control 5 and 6 are in the range of values from 2 x 103 mm to 5 x 103 mm.
This value is not much different from the observation results which are in the range of values
of 1.6 x 103 mm to 2.5 x 103 mm. Maximum displacement of the landslide prone point is found
in the highwall condition which has a frequency value of 5 Hz, which occurs in Line C and is
in the middle of the highwall.
Keywords: Highwall, Slope Stability, FoS Value, Displacement, Classification and Landslide
Prone Point.
3
PENDAHULUAN
Blasting dilakukan untuk menghancurkan
semua atau sebagian lapisan tanah dan
batuan penutup (overburden) yang berada
di atas bahan galian berhargaSebagian
energi yang dilepaskan dalam proses
blasting akan terbuang dalam bentuk panas,
getaran maupun suara [1].
Getaran yang dihasilkan akibat blasting
merupakan getaran tanah (ground
vibration) berupa gelombang yang pada
batas tertentu dapat menyebabkan
kerusakan pada struktur highwall,
bangunan serta sarana dan prasarana
operasional pertambangan. Pengukuran
ground vibration menghasilkan nilai
parameter getaran seperti Peak Particle
Velocity (PPV), Peak Particle Acceleration
(PPA) serta besar frekuensi blasting.
Parameter getaran merupakan salah satu
penentu nilai batas aman proses blasting di
lapangan terhadap kestabilan lereng
berdasarkan nilai Factor of Safety (FoS).
Aktivitas blasting akan berpengaruh
terhadap kestabilan lereng. Stabilitas lereng
tertinggi (highwall) pada pertambangan
open pit menjadi salah satu kunci dalam
keberhasilan operasional pertambangan.
Stabilitas dari highwall menjadi masalah
yang membutuhkan perhatian khusus
terhadap kelangsungan operasional
pertambangan. Longsornya suatu jenjang
lereng (bench) ataupun permukaan
kemiringan lereng (slope) yang merupakan
jalan angkut (haul road) operasional
pertambangan serta berdekatan dengan
batas properti dan instalasi penting dapat
menyebabkan gangguan pada aktivitas
pertambangan. Penelitian ini mencoba
menganalisis kestabilan lereng untuk
memperoleh batasan nilai FoS terkecil pada
lereng penelitian. Hasil perhitungan nilai
FoS terkecil pada lereng penelitian akan
dilihat kestabilannya berdasarkan
klasifikasi [2] sehingga lereng dapat
dikategorikan aman atau tidak aman.
Upaya penanggulangan untuk mengurangi
risiko terjadinya longsor ditentukan
berdasarkan interaksi faktor eksternal yaitu
pengaruh aktivitas blasting terhadap lereng
tersebut sehingga kegiatan operasional
pertambangan dapat diimplementasikan
sesuai desain yang telah ditetapkan dan
berjalan dengan aman. Analisis kestabilan
lereng tersebut diharapkan dapat digunakan
sebagai pertimbangan dalam merancang
desain pertambangan yang optimal untuk
diterapkan, serta memberikan gambaran
mengenai kondisi lereng penelitian agar
dapat dilakukan tindakan lebih lanjut untuk
meminimalkan risiko terjadinya kecelakaan
operasional.
4
LOKASI DAN GEOLOGI REGIONAL
Penelitian dilakukan pada highwall
pertambangan batubara site Asam–Asam
yang secara administratif berada dalam
Desa Riam Adungan, Kecamatan Kintap,
Kabupaten Tanah Laut, Provinsi
Kalimantan Selatan.
Gambar 1 Peta daerah lokasi penelitian
(Google Earth,2019)
Gambar 2 Lokasi PIT-ALE terhadap struktur
regional (PT Anugerah Lumbung Energi, 2018)
Lokasi penelitian disusun oleh Formasi
Pitap [3]. Formasi Pitap merupakan
Endapan Flysch berupa perselingan antara
batu bara, batu pasir, batu lempung, batu
lanau, serpih, rijang, breksi, olistolit batu
gamping dan lava basal. Kelompok batuan
terendapkan di atas granit yang berumur
Ketebalan formasi ini lebih dari 2000
meter.
METODE PENELITIAN
Pengamatan Pergerakan Pergeseran
Lereng (Sliding Control)
Alat yang digunakan yaitu Total Station
Trimble C dan prisma reflector. Bench
Mark yang menjadi titik acuan pergerakan
lereng terletak pada sliding control 5 dan
sliding control 6.
Gambar 3 Pengamatan dari view point ke arah SC
5 dan SC 6
Pengukuran Ground Vibration
Pengukuran dilakukan menggunakan alat
Blastmate III. Parameter yang diperoleh
dari pengukuran adalah Peak Particle
Velocity, Peak Particle Acceleration dan
frekuensi vibrasi.
Klasifikasi nilai Factor of Safety lereng
dan Keadaan lereng
Nilai rentang FoS dapat dikategorikan
intensitas kelongsorannya berdasarkan
klasifikasi [2] yang terlihat pada Tabel 2.2.
5
Tabel 1 Hubungan nilai FoS lereng dan Keadaan
lereng (Bowles,1984)
Nilai FoS Indikasi Lereng
< 1.07 Labil
1.07 - 1.25 Kritis
> 1.25 Tidak Stabil stabil
Getaran Tanah (Ground Vibration)
Getaran tanah (ground vibration) terjadi
apabila pada zona elastis memiliki tegangan
yang lebih kecil dari kekuatan material
yang terlibat sehingga hanya menyebabkan
perubahan bentuk dan volume. Getaran
tersebut pada batas tinggi tertentu dapat
menyebabkan terjadinya kerusakan struktur
disekitar lokasi blasting. Gelombang hasil
aktivitas blasting merambat dalam bentuk
bola, Gelombang P merupakan gelombang
dominan yang mengakibatkan retakan pada
batuan [4].
Parameter-Parameter Getaran (Vibrasi)
Getaran tanah yang dihasilkan blasting
diperkirakan dengan menghubungkan hasil
pengukuran ground vibration dengan
parameter - parameter blasting yang
mempengaruhinya. Parameter - parameter
tersebut adalah sebagai berikut :
1. Scaled Distance (SD)
Scaled Distance dihitung untuk mengetahui
jarak atau titik aman dari lokasi atau titik
peledakan.
SD = 𝐷
√𝑊 (1)
Keterangan :
D = Jarak muatan maksimal terhadap
lokasi pengamatan (m).
W = Muatan bahan peledak maksimal
per periode tunda (kg).
2. Peak Particle Velocity (PPV)
Peak Particle Velocity dihitung untuk
mengetahui kecepatan maksimum getaran
peledakan.
PPV = k (𝐷
√𝑊)− α (2)
Keterangan:
PPV = Peak Particle Velocity (mm/s).
D = Jarak muatan maksimal terhadap
lokasi pengamatan (m).
W = Muatan bahan peledak maksimal
per periode tunda (kg)
k, α = Konstanta yang harganya dapat
dicari pada software Blastware
3. Frekuensi Getaran
Frekuensi getaran merupakan banyaknya
jumlah gelombang dalam per satuan waktu
pada aktivitas blasting.
4. Percepatan Getaran (ɑmaks)
Percepatan getaran merupakan laju pada
saat terjadi perubahan kecepatan partikel.
Hubungan antara percepatan getaran
horizontal dan PPV :
ɑmaks = 2 𝑥 ᴨ 𝑥 𝑃𝑃𝑉 𝑥 𝑓
386,4 (3)
Keterangan:
PPV = Peak Particle Velocity (mm/s)
6
F = Frekuensi dari respon getaran
(Hz)
5. Displacement
Perubahan kedudukan atau letak suatu
material yang berpindah karena adanya
pemicu gerakan. Formulasi displacement
dinyatakan dalam persamaan :
Ս(t) = A sin (ωt) (4)
Keterangan :
U = displacement (m)
ω = percepatan sudut
t = time (detik)
A= Amplitudo (m)
Kriteria Mohr Coulomb
Kriteria keruntuhan Mohr Coulomb
menjelaskan bahwa keruntuhan terjadi
akibat adanya kombinasi kritis antara
tegangan normal dan tegangan geser.
τ = c + σn
tan (5)
Keterangan :
τ = tegangan geser (kN/m2)
c = kohesi (kN/m2)
σn = tekanan normal (kN/m2)
= sudut geser dalam (°)
Konsep Nilai Factor of Safety Lereng
Kestabilan lereng dipengaruhi oleh
beberapa faktor yang dapat dinyatakan
secara sederhana sebagai perbandingan
ratio antara gaya penahan dan gaya
penggerak yang bertanggung jawab
terhadap kestabilan lereng tersebut.
Gambar 4 Gaya kesetimbangan batas pada suatu
lereng (Arif, 2016)
Kestabilan lereng berdasarkan FoS dapat
dinyatakan sebagai berikut:
FoS = 𝑔𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑎ℎ𝑎𝑛
𝑔𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘
= 𝐾𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟
𝐺𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘
= 𝐹∗/𝐴
𝐹/𝐴
= 𝜏∗
𝜏 (6)
Keterangan :
F* = gaya penahan (kN/m2)
F = gaya penggerak (kN/m2)
𝜏 ∗ = kekuatan geser (kN/m2)
𝜏 = gaya penggerak (kN/m2)
A = luasan area bidang (m2)
Metode Bishop Disederhanakan
(Simplified Bishop Method)
Simplified Bishop Method mengasumsikan
bahwa bidang longsor berbentuk busur
(lingkaran) dan dibagi menjadi beberapa
irisan.
ni
i
ii
ni
i ii
iiii
W
buWbc
1
1
sin
FoS/'tantan1(cos
1.'tan)('
FoS
(7)
7
Untuk nilai FoS dengan pengaruh eksternal
blasting, maka :
ni
i
ii
ni
i ii
iiii
dseismicloaW
buWbc
1
1
)sin(
FoS/'tantan1(cos
1.'tan)('
FoS
(8)
Keterangan:
FoS = Factor of Safety
C’ = kohesi tanah efektif
𝜃’ = sudut gesek dalam
bi = lebar irisan ke – i
Wi = lebar irisan tanah ke – i
𝜃i = sudut geser dalam
ui = tekanan air pori pada
irisan ke – i
Seismic load = ɑmaks (Gal)
Analisis Numerical Modelling FLAC3D
Aktivitas blasting akan menghasilkan
stress baru yang mengakibatkan deformasi.
Formulasi dalam mekanisme persamaan
gerak (equation of motion) yang bekerja
adalah :
∇ . 𝜎 + 𝜌𝑚 . 𝑔 = 𝜌𝑚 𝑑𝑣
𝑑𝑡 (9)
Keterangan :
𝜎 = Tensor tegangan total (Pa)
𝜌𝑚 = Kepadatan rata – rata massa
batuan (kg/m3)
𝑔 = Percepatan gravitasi (m/s2)
𝑑𝑣
𝑑𝑡 = Differensial kecepatan per waktu
Stress-strain tambahan yang dihasilkan
selama pergerakan dalam waktu tertentu
diatur oleh sifat dasar elastis atau elasto-
plastik.
∆ 𝜎 ͭ = 𝑯(𝜎ͭ, έ∆𝑡) (10)
Keterangan :
𝜎 ͭ = Transpos tensor tegangan total
𝑯 = Fungsi material
έ = Infinitesimal strain-rate tensor
𝑡 = Waktu (detik)
Perhitungan dinamis eksplisit dasar beralih
antara penyelesaian persamaan gerak dan
persamaan konstitutensi stress-strain
menggunakan step waktu yang cukup kecil
untuk memastikan stabilitas numerik.
Vᵢ(𝑡 + ∆𝑡
2)= Vᵢ(𝑡 −
∆𝑡
2) +
∆𝑡
𝑚 Ʃᵢ F𝑖
𝑡 (11)
Keterangan :
Vᵢ = Kecepatan di-i
𝑡 = Waktu (detik)
∆𝑡
𝑚 = Differensial waktu per rata – rata
(detik)
F𝑖𝑡 = Gaya di-i (N)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Observasi Pergeseran Lereng
a. Pergeseran total horizontal
THD = √(𝑋ᵢ − 𝑋₀)² + (𝑋ᵢ − 𝑋₀)²2
X = Titik Nortthing
Y = Titik Easthing
b. Pergeseran total vertikal
TVD = Elevasiᵢ - Elevasi₀
8
Pengamatan pergerakan lereng SC 5
dengan pergeseran total sebesar 109,75
mm/hari, berdasarkan kriteria Zavodni
(2001) menandakan adanya perubahan
geometri lereng dan kecepatan pergeseran
secara bertahap sedangkan pergerakan
lereng SC 6 dengan pergeseran total sebesar
45 mm/hari mengindikasikan kegagalan
bertahap (keruntuhan total diperkirakan
dalam 48 hari). Sedangkan berdasarkan
kriteria Sullivan (2007) pergerakan lereng
SC 5 dan SC 6 dengan menandakan adanya
pergerakan keruntuhan sebelum terjadi
longsor.
Berdasarkan kriteria pergerakan lereng
secara vertikal (Litbang Pekerjaan Umum,
2005) pada hasil pengamatan pergeseran
lereng bulan Juni dengan pergerakan total
vertikal SC 5 sebesar 2,5 m/bulan dan
pergerakan total vertikal SC 6 sebesar 1,26
m/bulan yang dapat dikategorikan dengan
pergerakan lereng lambat hingga menengah
sehingga diprediksi terjadi sedikit
kerusakan hingga menengah dan akan
mengalami tipe longsoran gelincir.
Hasil Observasi Pengukuran Ground
Vibration
Gelombang tersebut terdiri dari gelombang
vertikal, gelombang longitudinal dan
transversal.
Tabel 2 Hasil pengukuran ground vibration di
lapangan (PPA, PPV dan Frekuensi)
No Tanggal Jarak
(m)
PPA (Gal)
Trans Vert Long
1 17-Jul-19 558 0,027 0,027 0,027
2 23-Jul-19 719 0,04 0,04 0,027
3 24-Jul-19 602 0,027 0,027 0,04
4 25-Jul-19 615 0,027 0,04 0,027
PPV (m/s2) Frekuensi (Hz)
Trans Vert Long Trans Vert Long
3,17 3,5 1,85 1,2 2,4 1
1,13 1,14 1,65 4,3 5 2,25
2,25 3 0,3 1,8 2,7 1,34
2 2,5 0,25 2,25 3,25 2,25
Hubungan Antara Peak Particle Velocity
dan Scale Distance
Nilai PPV tersebut digunakan dalam
penentuan nilai ɑmaks yang berpengaruh
pada kestabilan lereng. Adapun
perhitungan nilai SD pada observasi di
lapangan yaitu :
Tabel 3 Data Scaled Distance (SD) dari hasil
observasi
Handak
(kg)
SD
(m/√kg)
PPV (mm/s)
Trans Vert Long
3780 7,449371 3,17 3,5 1,85
2210 15,29441 1,13 1,14 1,65
2690 11,60701 2,25 3 0,3
3630 10,20756 2 2,5 0,25
Nilai ɑmaks ditentukan dengan mencari
nilai PPV perhitungan secara teoretis pada
9
lereng penelitian. Untuk menentukan nilai
PPV teoretis ditentukan terlebih dahulu
nilai konstanta (K) dan (α).
Gambar 5 Penentuan nilai koefisien K dan α
PPV = 32,68 (SD) -0,958 diperoleh dari hasil
analisis regresi yang merupakan persamaan
hubungan antara PPV dan SD. Nilai
koefisien K = 32,68 dan nilai koefisien α =
-0,958.
Prediksi Getaran dengan Teori Scale
Distance
Dilakukan perhitungan secara teoretis
terhadap nilai parameter getaran PPV tepat
pada highwall penelitian.
Tabel 5 Data Scaled Distance (SD) dari hasil
perhitungan
Tanggal SD (m/√kg) PPV Teoretis (mm/s)
17-Jul-19 7,449370557 4,773000634
23-Jul-19 15,29441089 2,396070929
24-Jul-19 11,6070098 3,120900705
25-Jul-19 10,20755675 3,529676962
Perhitungan Nilai Percepatan Maksimal
(ɑmaks)
Nilai percepatan maksimal horizontal dapat
diperoleh dengan menggunakan formulasi
dengan parameter frekuensi dan PPV
blasting.
Tabel 4 Nilai percepatan maksimal
Tanggal ɑmaks (Gal)
Trans Vert Long
17-Jul-19 0,093135472 0,1862709 0,0776129
23-Jul-19 0,167536913 0,1948104 0,0876647
24-Jul-19 0,091347116 0,1370207 0,0680029
25-Jul-19 0,129139726 0,1865352 0,1291397
Analisis Nilai Factor of Safety pada
Highwall Penelitian
Geometri highwall digunakan dalam
pemodelan 2D analisa kestabilan lereng dan
penentuan nilai displacement highwall 3D.
Highwall penelitian terdiri dari empat
pasang bench dan slope yang dinamakan
dengan Line A – Line D.
Gambar 6 Topografi highwall penelitian
10
Tabel 6 Geometri lereng daerah penelitian highwall
Line Tinggi
Slope (m)
Lebar
Bench (m)
Kemiringan
(°)
A 5,8 13,6 35
B 26,7 23,6 29
C 14,5 14,3 43
D 3,9 7,2 37
Analisis Perhitungan Manual Nilai
Factor of Safety pada Highwall
Perhitungan nilai FoS tersebut berada pada
bagian geometri lereng yang memiliki
tingkat rawan longsor yang tinggi secara
visual di lapangan yaitu pada geometri
lereng Line C. Geometri highwall dipartisi
sebanyak 25 partisi.
Gambar 7 Bidang highwall yang dipartisi
Tabel 7 Data material batuan pada highwall
Tabel 8 Estimasi nilai seismic load (ɑmaks)
terhadap nilai FoS pada perhitungan manual
No ɑmaks
(Gal) FoS Kestabilan Highwall
1 0 1,996 Stabil
2 0,06 0,697 Tidak Stabil
3 0,07 0,521 Tidak Stabil
4 0,08 0,439 Tidak Stabil
5 0,09 0,416 Tidak Stabil
6 0,1 0,39 Tidak Stabil
7 0,11 0,37 Tidak Stabil
8 0,12 0,235 Tidak Stabil
9 0,13 0,21 Tidak Stabil
10 0,14 0,173 Tidak Stabil
11 0,15 0,145 Tidak Stabil
12 0,16 0,127 Tidak Stabil
13 0,17 0,07 Tidak Stabil
14 0,18 0,053 Tidak Stabil
15 0,19 0,033 Tidak Stabil
Semakin besar ɑmaks (seismic load) yang
mempengaruhi suatu lereng maka semakin
kecil nilai FoS. Hal tersebut berarti semakin
besar nilai ɑmaks maka kondisi lereng
semakin tidak stabil atau tidak aman.
Gambar 8 Grafik hubungan antara nilai FoS
manual dan ɑmaks
11
Analisis Nilai Factor of Safety Highwall
dengan Metode Bishop pada Software
Rocscience Slide
Pengolahan nilai FoS dilakukan
berdasarkan ada dan tidaknya pengaruh
eksternal blasting berupa estimasi nilai
ɑmaks yaitu nilai 0,06 Gal sampai dengan
0,19 Gal.
Gambar 9 Keadaan slope tanpa gangguan eksternal
Gambar 10 Keadaan slope dengan koefisien
seismic load sebesar 0.06 Gal
Gambar 11 Keadaan slope dengan koefisien
seismic load sebesar 0.19 Gal
Hasil kalkulasi nilai FoS terkecil dengan
pengaruh koefisien seismic load 0,19 Gal
adalah 0,033 yang ditunjukkan pada
Gambar 10. Berdasarkan kriteria Bowles
(1984) nilai tersebut tergolong tidak aman
karena sudah di bawah batas nilai 1,25.
Tabel 9 Nilai seismic load (ɑmaks) terhadap nilai
FoS pada Software Rocscience Slide 6.0
No ɑmaks
(Gal)
FoS Kestabilan
Highwall
1 0 1,916 Stabil
2 0,06 0,668 Tidak Stabil
3 0,07 0,552 Tidak Stabil
4 0,08 0,464 Tidak Stabil
5 0,09 0,39 Tidak Stabil
6 0,1 0,332 Tidak Stabil
7 0,11 0,283 Tidak Stabil
8 0,12 0,243 Tidak Stabil
9 0,13 0,208 Tidak Stabil
10 0,14 0,178 Tidak Stabil
11 0,15 0,147 Tidak Stabil
12 0,16 0,118 Tidak Stabil
13 0,17 0,072 Tidak Stabil
14 0,18 0,050 Tidak Stabil
15 0,19 0,033 Tidak Stabil
12
Bidang gelincir pada highwall yang
berpotensi longsor terletak pada bagian
tengah highwall yaitu bearada pada Line C.
Salah satu faktor utama yang menyebabkan
Line C sebagai bidang gelincir yang
berpotensi terjadinya longsor yaitu besar
kemiringan lereng. Besar kemiringan pada
Line C yaitu 43°. Kemiringan lereng
merupakan indikator topografi yang
mempengaruhi pergerakan lereng, semakin
curam kemiringan suatu lereng maka
medan luncurnya akan semakin besar
karena didorong oleh faktor gaya gravitasi
bumi. Kondisi lereng yang terjal akan
memperbesar gaya pendorong lereng.
Semakin besar sudut kemiringan lereng,
semakin besar pula gaya dorong terhadap
material penyusun lereng.
Gambar 12 Grafik hubungan antara nilai FoS
software dan ɑmaks
Perbandingan Nilai Factor of Safety dengan
Metode Bishop Hasil Perhitungan Manual
dan Hasil Pengolahan Software Rocscience
Slide
Koefisien korelasi dari hubungan nilai FoS
dengan variasi amaks bernilai 0,9655 –
0,9659 hal ini berarti bahwa hubungan
korelasinya sangat kuat. Nilai FoS yang
diperoleh dari hasil analisis tidak
mempunyai perbedaan yang terlalu jauh,
selisih perbedaan antara perhitungan
manual dengan software ± 2,12%. Lereng
tersebut semakin tidak stabil hingga dapat
dikatakan kritis dan berpotensi longsor
seiring bertambahnya pengaruh blasting.
Hal tersebut karena respon batuan akibat
getaran selama blasting berlangsung
menyebabkan momen inersia yang besar
pada lereng yang diasumsikan bergerak
keluar arah lereng yang mempengaruhi
tekanan pori dan tegangan geser.
Penambahan pengaruh blasting ketika
highwall dalam keadaan stabil sampai
lereng dalam keadaan tidak stabil
mengakibatkan penurunan sebesar 48,23 %
- 96,74 %, hal tersebut dapat
diinterpretasikan bahwa pengaruh blasting
pada kegiatan pertambangan tersebut
hampir mengurangi 100% dari nilai FoS
stabil.
Tabel 10 Perbandingan nilai FoS Perhitungan
Manual dan Software Rocscience Slide 6.0
Amaks (g) Selisih (%) Penurunan FoS
(%)
0 2,0449898 0
0,06 2,1245421 48,23616784
0,07 2,889096 58,60150973
0,08 2,7685493 63,94250513
0,09 3,2258065 65,50580431
0,1 2,0648968 70,45260461
13
0,11 2,3508137 76,16946161
0,12 1,6736402 78,93321381
0,13 0,4784689 80,96101541
0,14 1,4245014 84,04794836
0,15 0,6849315 86,4549276
0,16 3,6734694 88,0357984
0,17 1,4084507 93,22362052
0,18 2,9126214 94,82674475
0,19 0 96,74716609
Gambar 13 Grafik hubungan antara nilai FoS dan
ɑmaks (manual dan software)
Semakin besar ɑmaks yang bekerja pada
highwall maka akan semakin kecil nilai
factor of safety highwall. Jika nilai
percepatan semakin besar, maka gaya
pendorong batuan untuk mengalami
perpindahan akan semakin besar, sehigga
menyebabkan nilai FoS semakin mengecil.
Pemodelan Displacement 3D Highwall
Penelitian
Geometri lereng didapatkan dengan
pengolahan data topografi yang diproses
dalam format .dxf. Geometri lereng tersebut
diproses untuk mendapatkan geometri
lereng 3D. Selanjutnya diberikan boundary
condition yang diterapkan pada masing –
masing sumbu pada geometri. Nilai
displacement pada lereng dipengaruhi
beberapa faktor kekuatan lereng seperti
data sekunder uji laboratorium mekanika
batuan, gravitasi, kriteria mekanika Mohr
Coulomb.
Pemodelan Statis 3D Displacement
Highwall Penelitian
Pemodelan statis menghasilkan nilai
displacement sebelum melibatkan proses
dinamik pada highwall. Nilai displacement
pada highwall yang dapat dilihat
berdasarkan “contour of Z-displacement”
pada Gambar 14. Pergerakan alami dengan
input properti mekanika batuan dengan
displacement terbesar senilai 9,4403 × 10-7
mm yaitu pergerakan yang sangat kecil.
Gambar 14 Pergerakan (displacement) 3D lereng
penelitian dipengaruhi properti lereng
Displacement Magnitude pada Titik
Pengamatan Highwall Penelitian
Berdasarkan pemodelan 3D highwall
penelitian, nilai displacement yang terdapat
di titik pengamatan highwall penelitian
yaitu pada sliding control 5 dan 6 pada
range nilai 2 x 103 mm hingga 5 x 103 mm.
Titik pengamatan highwall penelitian
memilki range nilai displacement yang
14
tidak berbeda jauh dengan nilai
displacement hasil observasi pengukuran di
lapangan yaitu berada pada range nilai 1,6
x 103 mm hingga 2,5 x 103 mm.
Nilai displacement magnitude semakin
besar seiring dengan semakin besar
frekuensi. Pada highwall penelitian
tersusun dari material batuan asli. Getaran
yang bergerak melalui batuan
mempertahankan frekuensi yang lebih
tinggi dibandingkan dengan tanah sebagai
media transmisi. Lapisan tanah di atas batu
menghasilkan getaran frekuensi rendah
karena adanya atenuasi maupun generasi
gelombang permukaan.
Melalui perbandingan kurva pengamatan di
lapangan dan hasil pemodelan, ditemukan
bahwa terdapat konsistensi yang tidak
signifikan antara hasil pengamatan di
lapangan dan hasil simulasi yang tidak jauh
berbeda dengan keadaan di lapangan.
Gambar 15 Nilai displacement pada titik
pengamatan highwall penelitian
Gambar 16 Nilai displacement pada titik
pengamatan highwall penelitian
15
Magnitude Displacement pada Titik Rawan
Longsor
Titik rawan longsor yang menjadi analisa
utama pada setiap nilai estimasi magnitude
displacement highwall yaitu titik yang
memiliki nilai magnitude displacement
terbesar. Berdasarkan pemodelan 3D
highwall penelitian setiap pemodelan
dengan kesuluruhan nilai estimasi frekuensi
memiliki titik rawan longsor yang sama
yaitu berada pada Line C yang ditunjukkan
pada Gambar 15 dan Gambar 16. Nilai
magnitude displacement yang terdapat pada
titik rawan longsor highwall penelitian
yaitu pada range nilai 2 x 103 mm hingga 5
x 103 mm. Displacement maksimal titik
rawan longsor terdapat pada kondisi
highwall yang memiliki nilai frekuensi
sebesar 5 Hz, yang terjadi di Line C yang
berada di tengah highwall. Titik rawan
longsor hasil pemodelan estimasi
displacement memiliki hasil yang sama
pada keadaan di lapangan pada Gambar 17.
Pada Line C highwall penelitian terdapat
perpindahan masa batuan yang ditunjukkan
pada kotak putih di kedua sisi highwall.
Gambar 17 Pengamatan highwall penelitian
Gambar 18 Nilai displacement pada titik
pengamatan highwall penelitian
Gambar 19 Nilai displacement pada titik
pengamatan highwall penelitian
16
Displacement Horizontal dan Vertikal
pada Titik Pengamatan Highwall dan
Titik Paling Rawan Longsor pada
Highwall
Displacement horizontal dan vertikal terdiri
dari perpindahan yang berada pada
geometri arah X, arah Y dan arah Z.
Berdasarkan pemodelan 3D highwall
penelitian, setiap pemodelan dengan
kesuluruhan nilai estimasi displacement
pada titik pengamatan highwall
ditunjukkan pada Lampiran. Nilai
displacement yang terdapat pada titik
pengamatan highwall yaitu displacement
horizontal pada arah X memiliki range nilai
5 x 102 mm hingga 5 x 103 mm,
displacement horizontal pada arah Y
memiliki range nilai 1 x 100 mm hingga 5 x
101 mm dan displacement vertikal yaitu
pada arah Z memiliki nilai range 1 x 103
mm hingga 2 x 103 mm.
Berdasarkan pemodelan 3D highwall
penelitian setiap pemodelan dengan
kesuluruhan nilai estimasi displacement
memiliki titik rawan longsor yang sama
yaitu berada pada Line C yang ditunjukkan
pada Gambar 20. Nilai displacement yang
terdapat pada titik rawan longsor highwall
penelitian yaitu displacement horizontal
pada arah X memiliki range nilai 2,04 x 100
mm hingga 2,7 x 104 mm, displacement
horizontal pada arah Y memiliki range nilai
1,69 x 100 mm hingga 7,73 x 100 mm dan
displacement vertikal yaitu pada arah Z
memiliki nilai range 1,24 x 104 mm hingga
3,23 x 104 mm. Nilai tersebut berdasarkan
pengolahan pemodelan dinamis dengan
melakukan estimasi nilai displacement
berdasarkan nilai frekuensi hasil
pengukuran blasting yang diurutkan dari
nilai terkecil hingga terbesar. Displacement
maksimal titik rawan longsor terdapat pada
kondisi highwall yang memiliki nilai
frekuensi sebesar 5 Hz, yang terjadi pada
Line C yang berada di tengah highwall.
Nilai displacement terbesar terletak pada
bagian highwall yang paling rawan
mengalami longsor. Hal tersebut didukung
dengan hasil pengolahan pemodelan
dinamis 2D dalam menentukan tingkat
keamanan highwall yang telah dilakukan
sebelumnya.
Gambar 20 Displacement pada frekuensi 5 Hz
Arah displacement relatif menunjukkan
arah sepanjang material yang kemungkinan
terjadi longsor yang berada di bagian
17
geometri highwall yang juga terlihat di
lapangan. Diamati bahwa hasil nilai
displacement dari keseluruhan nilai
frekuensi memiliki nilai displacement yang
terbesar terletak pada geometri lereng yang
memiliki nilai kestabilan paling kecil pada
pemodelan 2D. Kontur displacement diatas
menunjukkan bahwa pemindahan material
di sepanjang lereng lebih sedikit, tetapi
menonjol di tengah permukaan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 20.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian Estimasi
Pengaruh Vibrasi Blasting Pada Kestabilan
Highwall: Studi Kasus pada Aktivitas
Pertambangan Batubara di Site Asam-
Asam, Kalimantan Selatan dapat diperoleh
kesimpulan :
1. Hasil pengukuran ground vibration
yang didapatkan selama bulan Juli
2019 di lapangan menandakan bahwa
adanya efek peledakan pada kestabilan
highwall.
2. Nilai pergeseran total rata-rata di site
Asam-Asam setelah blasting dilakukan
pada pengukuran di lapangan
mengindikasikan potensi longsor. Nilai
pergeseran total rata-rata di site Asam-
Asam sebesar :
a. Pada bulan Juni, pergerakan SC 5
memiliki pergeseran total horizontal
sebesar 109,75 mm/hari dan pada
SC 6 sebesar 45 mm/hari.
a. Pada Pada bulan Juni, pergerakan
SC 5 memiliki dengan pergerakan
total vertikal sebesar 2,5 m/bulan
dan SC 6 sebesar 1,26 m/bulan.
3. Kondisi lereng secara keseluruhan
yaitu pada highwall penelitian dapat
dikatakan kritis ketika dipengaruhi
getaran blasting. Berdasarkan hasil
pengolahan estimasi nilai Fos pada
highwall penelitian didapatkan :
a. Nilai FoS tanpa pengaruh vibrasi
blasting adalah 1,916. Nilai tersebut
dikategorikan dalam keadaan aman
dan stabil.
b. Estimasi range Nilai FoS dengan
pengaruh eksternal vibrasi blasting
adalah 0,668 hingga 0,033 dengan
nilai percepatan maksimum 0,06
Gal – 0,19 Gal.
4. Hasil pemodelan dinamis displacement
3D menunjukkan nilai displacement
yang mendekati kondisi displacement
hasil pengukuran di lapangan.
Sehingga hasil pemodelan tersebut
dapat digunakan dalam simulasi
berbagai nilai frekuensi hasil blasting.
Nilai displacement pada highwall
penelitian sebesar :
18
a. Nilai displacement magnitude pada
titik penelitian SC 5 dan 6 memiliki
range nilai 2 x 103 mm hingga 5 x
103 mm. Nilai displacement hasil
observasi di lapangan memiliki
range nilai 1,6 x 103 mm hingga 2,5
x 103 mm.
b. Nilai displacement magnitude pada
titik rawan longsor penelitian yaitu
memiliki range nilai 2 x 103 mm
hingga 5 x 103 mm. Displacement
maksimal titik rawan longsor
terdapat pada kondisi highwall yang
memiliki nilai frekuensi sebesar 5
Hz, yang terjadi di Line C dan
berada di tengah highwall.
SARAN
Dari penelitian yang telah dilakukan,
terdapat beberapa saran yang bisa diberikan
yaitu:
1. Melihat dari keterbatasan jarak
pengukuran nilai parameter ground
vibration di lapangan karena batas aman
dari titik blasting, selanjutnya
pengukuran dapat dilakukan pada titik
terdekat blasting yang sudah dalam
batas aman terhadap titik penelitian
yaitu titik pengukuran. Sehingga
pengukuran dilakukan tepat di titik
penelitian dan tidak diperlukan scaling
distance untuk menentukan nilai
parameter ground vibration tepat pada
titik penelitian.
2. Perhitungan nilai FoS pada hasil
pemodelan dinamis yang saat ini tidak
dilakukan sebaiknya perlu dilakukan
untuk mengetahui kondisi kestabilan
lereng berdasarkan nilai FoS setelah
lereng mengalami deformasi .
3. Heterogenitas lateral properti mekanika
batuan dan anisotropi sebaiknya
dilibatkan karena berkaitan dengan efek
vibrasi pada pergeseran lereng .
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada
Dr. Ir. Agus Laesanpura, M.S., Cahli
Suhendi, S.Si., M.T. dan Yan Andrianis
Mahartadika S.T. sebagai pembimbing
1,2 dan 3 yang telah memberikan arahan
dan bimbingannya kepada penulis dalam
menyelesaikan penelitian ini.
19
DAFTAR PUSTAKA
[1] Fahlevi, R.., Perangkat Lunak Analisis
Getaran Tanah Akibat Blasting,
Fakultas Teknik Pertambangan dan
Perminyakan, Institut Teknologi
Bandung, Bandung, 2012.
[2] Bowles, J., Sifat-Sifat Fisis dan
Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah).
Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta, 1984.
[3] PT Anugerah Lumbung Energi, Final
Report PT.ALE, 2018.
[4] Farnfield, R., Kelly, M., and White, T.,
The effects of Surface Mine Blasting
on Buildings. Proceedings 4th
International Symposium on Rock
Fragmentation by Blasting, 105-111,
1993.
20
LAMPIRAN
a. Pemodelan pada software Rocscience Slide 6.0 tanpa pengaruh eksternal blasting.
b. Pemodelan pada software Rocscience Slide 6.0 pengaruh eksternal blasting 0.06 Gal.
c. Pemodelan pada software Rocscience Slide 6.0 pengaruh eksternal blasting 0.19 Gal.
21
d. Model Geometri Highwall
e. Model Irisan pada Geometri Highwall
22
f. Data irisan properti highwall
Irisan b (m) R (m) Xi (m) h (m) α (°) θ (°) W (Kn)
1 0,747994 37 9,671 0,375 26,44499 35 15,43186
2 0,747994 37 10,41899 0,581 28,54554 35 18,92425
3 0,747994 37 11,16699 0,9 30,65911 35 23,20801
4 0,747994 37 11,91498 1,236 32,78693 35 28,00789
5 0,747994 37 12,66298 1,772 34,93026 35 37,4012
6 0,747994 37 13,41097 2,233 37,09046 35 45,64185
7 0,747994 37 14,15896 2,67 39,26896 35 53,22875
8 0,747994 37 14,90696 3,173 41,46731 35 62,53604
9 0,747994 37 15,65495 3,503 43,68714 35 69,58962
10 0,747994 37 16,40295 4,091 45,93023 35 77,14212
11 0,747994 37 17,15094 4,421 48,1985 35 84,31613
12 0,747994 37 17,89893 4,613 50,49401 35 88,92676
13 0,747994 37 18,64693 5,239 52,81902 35 95,61906
14 0,747994 37 19,39492 5,187 55,17603 35 101,6232
15 0,747994 37 20,14292 6 57,56774 35 106,5435
16 0,747994 37 20,89091 5,464 59,99718 35 104,049
17 0,747994 37 21,6389 5,168 62,46769 35 96,51367
18 0,747994 37 22,3869 4,396 64,98303 35 86,48381
19 0,747994 37 23,13489 3,93 67,54741 35 78,65606
20 0,747994 37 23,88289 3,277 70,1656 35 69,72725
21 0,747994 37 24,63088 2,587 72,84308 35 59,74901
22 0,747994 37 25,37887 1,974 75,58611 35 48,15361
23 0,747994 37 26,12687 1,547 78,402 35 38,45063
24 1,08675 37 26,87486 0,988 81,2993 35 23,25962
25 0,224185 37 27,96161 0,88 85,67517 35 27,97348
W (kN) = b h c
α (°) = sin-1(𝑋ᵢ
𝑅)
23
g. Tabulasi perhitungan Manual FoS Tanpa Pengaruh Blasting
slide u.b c.b (kN) Mi {(c.b+(w-ub) tan θ)1/Mi} ΣW sin α
1 0,747994 9,873521 1,378052829 23,19394469 4,093555644
2 0,747994 9,873521 1,404278811 25,95907344 5,388962931
3 0,747994 9,873521 1,430042112 29,33789584 7,06442074
4 0,747994 9,873521 1,455333692 33,16655936 9,079283067
5 0,747994 9,873521 1,480143556 40,31962475 12,86028236
6 0,747994 9,873521 1,504460665 46,85625993 16,60328178
7 0,747994 9,873521 1,528272839 53,09170186 20,42929571
8 0,747994 9,873521 1,551566646 60,7432225 25,25519182
9 0,747994 9,873521 1,574327263 66,89583772 29,50384294
10 0,747994 9,873521 1,596538332 73,55280983 34,2588644
11 0,747994 9,873521 1,618181771 80,05037238 39,14380666
12 0,747994 9,873521 1,639237568 84,67304525 43,07876368
13 0,747994 9,873521 1,65968353 90,99186867 48,24923839
14 0,747994 9,873521 1,679494989 96,85594595 53,32957531
15 0,747994 9,873521 1,698644447 101,9203606 58,06262488
16 0,747994 9,873521 1,717101155 100,9982379 58,80803795
17 0,747994 9,873521 1,734830596 95,84714527 56,50459323
18 0,747994 9,873521 1,751793861 88,45930896 52,38714402
19 0,747994 9,873521 1,767946873 82,71782833 49,24106447
20 0,747994 9,873521 1,783239426 75,88915791 45,06778451
21 0,747994 9,873521 1,797613972 68,00206834 39,83488547
22 0,747994 9,873521 1,811004077 58,55881568 33,08930795
23 0,747994 9,873521 1,823332423 50,57483893 27,21120474
24 0,747994 9,873521 1,83450818 37,68054349 16,9545707
25 0,747994 9,873521 1,848465409 42,09576203 21,20009684
1608,43223 806,6996802
FoS Baru 1,993842652
Mi = cos α ( 1 + tan θ tan α / FoS )
24
h. Tabulasi perhitungan Manual FoS Pengaruh Blasting (Seismic Load 0,06 Gal)
slide u.b c.b (kN) Mi {(c.b+(w-ub) tan θ)1/Mi} Σ(W sin α + ɑmaks)
1 0,747994 9,873521 1,120042572 23,19394469 64,03355564
2 0,747994 9,873521 1,126313004 25,95907344 65,32896293
3 0,747994 9,873521 1,132120755 29,33789584 67,00442074
4 0,747994 9,873521 1,137456785 33,16655936 69,01928307
5 0,747994 9,873521 1,142311099 40,31962475 72,80028236
6 0,747994 9,873521 1,146672658 46,85625993 76,54328178
7 0,747994 9,873521 1,150529282 53,09170186 80,36929571
8 0,747994 9,873521 1,153867539 60,7432225 85,19519182
9 0,747994 9,873521 1,156672607 66,89583772 89,44384294
10 0,747994 9,873521 1,158928125 73,55280983 94,1988644
11 0,747994 9,873521 1,160616014 80,05037238 99,08380666
12 0,747994 9,873521 1,161716261 84,67304525 103,0187637
13 0,747994 9,873521 1,162206673 90,99186867 108,1892384
14 0,747994 9,873521 1,162062582 96,85594595 113,2695753
15 0,747994 9,873521 1,16125649 101,9203606 118,0026249
16 0,747994 9,873521 1,159757648 100,9982379 118,7480379
17 0,747994 9,873521 1,15753154 95,84714527 116,4445932
18 0,747994 9,873521 1,154539255 88,45930896 112,327144
19 0,747994 9,873521 1,150736716 82,71782833 109,1810645
20 0,747994 9,873521 1,146073719 75,88915791 105,0077845
21 0,747994 9,873521 1,140492715 68,00206834 99,77488547
22 0,747994 9,873521 1,13392727 58,55881568 93,02930795
23 0,747994 9,873521 1,126300066 50,57483893 87,15120474
24 0,747994 9,873521 1,117520273 37,68054349 76,8945707
25 0,747994 9,873521 1,102484364 42,09576203 81,14009684
1608,43223 2305,19968
FoS Baru 0,697740956
Mi = cos α ( 1 + tan θ tan α / FoS )
25
i. Tabulasi perhitungan Manual FoS Pengaruh Blasting (Seismic Load 0,19 Gal)
slide u.b c.b (kN) Mi {(c.b+(w-ub) tan θ)1/Mi} Σ(W sin α + ɑmaks)
1 0,747994 9,873521 1,120042572 23,19394469 1904,033556
2 0,747994 9,873521 1,126313004 25,95907344 1905,328963
3 0,747994 9,873521 1,132120755 29,33789584 1907,004421
4 0,747994 9,873521 1,137456785 33,16655936 1909,019283
5 0,747994 9,873521 1,142311099 40,31962475 1912,800282
6 0,747994 9,873521 1,146672658 46,85625993 1916,543282
7 0,747994 9,873521 1,150529282 53,09170186 1920,369296
8 0,747994 9,873521 1,153867539 60,7432225 1925,195192
9 0,747994 9,873521 1,156672607 66,89583772 1929,443843
10 0,747994 9,873521 1,158928125 73,55280983 1934,198864
11 0,747994 9,873521 1,160616014 80,05037238 1939,083807
12 0,747994 9,873521 1,161716261 84,67304525 1943,018764
13 0,747994 9,873521 1,162206673 90,99186867 1948,189238
14 0,747994 9,873521 1,162062582 96,85594595 1953,269575
15 0,747994 9,873521 1,16125649 101,9203606 1958,002625
16 0,747994 9,873521 1,159757648 100,9982379 1958,748038
17 0,747994 9,873521 1,15753154 95,84714527 1956,444593
18 0,747994 9,873521 1,154539255 88,45930896 1952,327144
19 0,747994 9,873521 1,150736716 82,71782833 1949,181064
20 0,747994 9,873521 1,146073719 75,88915791 1945,007785
21 0,747994 9,873521 1,140492715 68,00206834 1939,774885
22 0,747994 9,873521 1,13392727 58,55881568 1933,029308
23 0,747994 9,873521 1,126300066 50,57483893 1927,151205
24 0,747994 9,873521 1,117520273 37,68054349 1916,894571
25 0,747994 9,873521 1,102484364 42,09576203 1921,140097
1608,43223 48305,19968
FoS Baru 0,03329729
Mi = cos α ( 1 + tan θ tan α / FoS )
26
j. Displacement pada frekuensi 1 Hz
27
a. Displacement pada frekuensi 5 Hz