Analisis Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran Tambang Terbuka dengan Persamaan Material Balance (Studi Kasus pada PT TIA)
Riswan1, Dimas Aditya2 Abstrak. Tambang terbuka menghasilkan daerah bukaan tambang pada permukaan kerja (front). Kegiatan ini menimbulkan masalah genangan air yang bersumber dari air limpasan dan air tanah sehingga mengganggu aktivitas penambangan, kestabilan lereng dan keselamatan kerja. Penelitian ini menggunakan metode survei di front penambangan yaitu dengan melakukan pengamatan dan perhitungan kapasitas sump, debit pemompaan, debit limpasan aliran permukaan (debit air tanah, resapan dan penguapan diabaikan karena nilainya kecil), dan melakukan analisis penentuan sistem pemompaan dan kebutuhan jumlah pompa yang digunakan dalam mengatasi genangan air atau banjir yang sering terjadi di front penambangan. Analisis kebutuhan unit rangkaian pompa berdasarkan persamaan water balance, debit air limpasan maksimum (Qin) adalah 762,914.88 m3/bln dan debit pemompaan 173,404.00 m3/bulan, sehingga jumlah pompa maksimum yang dibutuhkan adalah 4 unit pompa (parallel) dengan debit air yang terakumulasi adalah 69,298.88 m3/bln dengan ketahanan sump 57.6 hari. Jika menggunakan 1, 2 atau 3 unit pompa tidak dapat direkomendasikan karena ketahanan sump dibawah 26 hari, sedangkan hari hujan perbulan maksimamum 26 hari/bln. jika hal tersebut terjadi, maka ada waktu 10 hari/bulan debit yang terakumulasi tidak tertampung oleh sump. Kata Kunci: Penyaliran, water balance, pompa
metode tambang terbuka (Open Pit).
PENDAHULUAN PT. Tunas Inti Abadi (PT. TIA) merupakan yang
salah
satu
bergerak
Sistem ini akan menghasilkan daerah
perusahaan
pada
bukaan tambang pada permukaan kerja (front) penambangan, sehingga selama
bidang
pertambangan batubara yang terletak
kegiatan
pada
Desa
menghadapi masalah genangan air
Sebamban, Sei. Loban, Kusan Hulu
yang bersumber dari air limpasan dan
dan
airtanah,
wilayah
administrasi
Angsana,
Bumbu,
Kabupaten
Sungai
genangan
air
akan
ini
akan
Provinsi
mengakibatkan terganggunya aktivitas
Kalimantan Selatan yang memiliki area
penambangan, kestabilan lereng dan
konsesi seluas 4,305 Ha yang dibagi
keselamatan kerja, yang akhirnya akan
dalam
mengakibatkan
tiga
pit.
penambangan 1
Danau,
Tanah
penambangan
Pada
kegiatan
dilakukan
dengan
target
produksi
batubara tidak tercapai.
2
Staff Pengajar dan Mahasiswa Program Studi Teknik Pertambangan Fakultas Teknik UNLAM
66
Riswan dan Aditya, D., Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran………..67
Sumber air tambang yang paling
mengatasi air yang masuk ke area
mendominasi adalah air hujan, Curah
penambangan
hujan merupakan salah satu parameter
efisien.
secara
optimal
dan
pada kegiatan tambang terbuka yang secara umum dapat mempengaruhi kegiatan Intensitas
operasional curah
1.
penambangan, di
Sistem penyaliran tambang adalah
wilayah
suatu usaha yang diterapkan pada
penambangan PT TIA secara umum
daerah penambangan untuk mencegah,
sangat
kemajuan
mengeringkan, atau mengeluarkan air
tambang baik luas maupun kedalaman
yang masuk ke daerah penambangan.
mengakibatkan
Upaya
tinggi.
hujan
Sistem Penyaliran Tambang
Proses
daerah
tangkapan
ini
dimaksudkan
untuk
hujan (Cacthment Area) semakin luas
mencegah
dan proses dewatering semakin sulit
penambangan akibat adanya air dalam
karena harus mengatasi total head
jumlah yang berlebihan, terutama pada
yang terlalu besar serta mengalami
musim
kesulitan
penyaliran
dalam
maintenance
melakukan
karena
lumpur
proses yang
terganggunya
hujan.
Selain
tambang
dimaksudkan
untuk
itu,
sistem
ini
juga
memperlambat
terbawa air akan terakumulasi sangat
kerusakan
banyak.
mekanis yang digunakan pada daerah
Sistem penyaliran tambang sangat
alat,
aktifitas
sehingga
alat-alat
tersebut mempunyai umur yang lama
mengatasi
(Budiarto,1997 : 79-80). Penanganan
permasalahan tersebut, sehingga perlu
masalah air dalam suatu tambang
adanya
terbuka dapat dibedakan menjadi dua
berperan
dalam
analisis
kebutuhan
jumlah
pompa untuk mengatasi masalah air
yaitu :
yang masuk ke dalam tambang.
a.
Mine drainage
Genangan air dan banjir yang sering
Mine drainage merupakan upaya
terjadi pada front penambangan dan
untuk mencegah masuknya air ke
mengganggu
daerah
aktivitas
penambangan
penambangan.
Hal
ini
dapat menyebabkan target produksi
umumnya dilakukan untuk penanganan
tidak tercapai sehingga perlu dilakukan
air tanah dan air yang berasal dari
analisis
sumber air permukaan.
kebutuhan
jumlah
pompa
berdasarkan debit air yang masuk ke front penambangan, kapasitas sump dan debit pemompaan yang mampu
b. Mine Dewatering Mine dewatering merupakan upaya untuk mengeluarkan air
yang telah
68
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 9, No. 1, Pebruari 2012 (66 – 75)
masuk
ke
daerah
penambangan.
Upaya ini terutama untuk menangani air
Dimana : R24
= Curah hujan maksimum harian
yang berasal dari air hujan.
(mm/hari)
2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sistem Penyaliran a.
Rencana Penambangan
t
= Lamanya hujan (jam)
I
= Intensitas hujan (mm/jam)
c. Aliran Air Permukaan (Air Limpasan)
Sistem penyaliran tambang yang akan
diterapkan
dengan
harus
rancangan
sehingga
sistem
mendukung
disesuaikan
penambangan, penirisan
kegiatan
dapat
penambangan
yang akan dilakukan dengan demikian rancangan sistem penyaliran tambang merupakan satu kesatuan yang tidak dapat
dipisahkan
dari
rancangan
Air limpasan permukaan adalah air hujan yang mengalir di atas permukaan tanah. Air limpasan ini secara garis besar dipengaruhi oleh elemen-elemen meteorologi yang diwakili oleh curah hujan
dan
elemen-elemen
pengaliran yang menyatakan sifat-sifat fisik dari daerah pengaliran (Budiarto, 1997 : 81).
penambangan secara keseluruhan.
Debit
aliran
maksimum b. Curah hujan
daerah
Air
Limpasan
dianalisis
berdasarkan
metode Rasional:
Curah hujan adalah jumlah air
Q = 0,278 x C x A x I
.........(2)
hujan yang jatuh pada satuan luas, dinyatakan dalam millimeter. Derajat
Dimana :
curah hujan merupakan banyaknya
Q = Debit air limpasan maksimum (m3/detik)
curah hujan persatuan waktu tertentu dan disebut sebagai intensitas hujan
C = Koefisien limpasan
(Budiarto,
I = Intensitas curah hujan (mm/jam)
1997
:19-20).
Intensitas
hujan adalah banyaknya curah hujan per
satuan
waktu
tertentu
A = Luas daerah tangkapan hujan (km2)
dan
dinyatakan dengan satuan mm/jam.
d. Debit Pompa Debit pemompaan adalah volumen
intensitas hujan dapat dihitung dengan air
rumus Mononobe, yaitu :
dipindahkan
oleh
pompa
persatuan waktu. Rangkaian pompa
2
R 24 3 I 24 24 t
yang
…………(1)
biasanya dipasang seri atau paralel,
Riswan dan Aditya, D., Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran………..69
Tabel 1. Koefisien Limpasan Kemiringan
Koef. Limpasan
Kondisi Daerah Pengaliran
Sawah, Rawa Hutan, Perkebunan Perumahan dengan kebun Hutan, Perkebunan Perumahan 3 % - 15 % Tumbuhan yang jarang Daerah penimbunan, tanpa tumbuhan Hutan Perumahan, Kebun > 15 % Tumbuhan yang jarang Daerah Tambang, tanpa tumbuhan Sumber : Suwandhi, 2004 : 10.
0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7 0,6 0,7 0,8 0,9
<3%
dan
atau
gabungan
seri-paralel,
tergantung debit dan daya dorong pompa.
e. Sumuran (Sump) Sumuran berfungsi sebagai tempat
Untuk memperkirakan debit
akumulasi air sebelum dipompa keluar
pemompaan dihitung dengan Metode
tambang. Dalam pelaksanaan kegiatan
Discharge.
penambangan biasanya dibuat sumuran sementara yang disesuaikan dengan keadaan kemajuan medan kerja (front) penambangan. Jumlah air yang masuk ke dalam sumuran merupakan jumlah air limpasan permukaan dan air rembesan serta airtanah, sedangkan jumlah air yang keluar dapat dianggap sebagai
Sumber : Cassidy, 1973 : 176.
yang
Gambar 1. Pengukuran Debit Pompa dengan Metode Discharge
Dengan Metode Discharge, debit aktual
dipompa,
karena
penguapan dianggap tidak terlalu berarti. 3. Material Balance (water balance)
pompa dapat dihitung: Q = X 1,28 D2
berhasil
Terdapat dua tipe kondisi proses ....................
Keterangan :
(3)
water
balance
yaitu
transient
(perubahan nilai karena waktu) dan Steady State (tidak terjadi perubahan
Q = Debit pompa (gpm)
nilai karena waktu, rate akumulasi = 0),
X = Jarak horisontal (inch)
yang dinyatakan dengan persamaan
D = Diameter dalam pipa (inch)
berikut (Chen, 2007):
70
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 9, No. 1, Pebruari 2012 (66 – 75)
total volume total volume yang total volume yang akumulasi dalam masuk dalamsistem keluar dalamsistem sistem dari t ke t dari t ke t dari t ke t 1 2 1 2 1 2
…………(4)
Qout
Qin
Qac
Sum p
Gambar 2. Konsep Material Balance Atau dalam bentuk persamaan:
dan perhitungan kapasitas sump, debit pemompaan serta debit limpasan aliran
Qac = Qin - Qout
…………….(5)
penguapan diabaiakan karena nilainya
Dimana : Qin
permukaan (debit airtanah, resapan dan
kecil).
= debit masuk sump (m3/dtk)
Qout = debit yang keluar sump atau
Setelah
Qac = debit akumulasi di sump (m3/dtk)
data
pengamatan dan hasil perhitungan akan dilakukan
debit pemompaan (m3/dtk)
didapatkan
analisis
pemompaan
dan
penentuan
sistem
kebutuhan
jumlah
pompa yang digunakan untuk mengatasi Penelitian
ini
bertujuan
untuk
menganalis kebutuhan jumlah pompa
genangan air atau banjir yang sering terjadi pada front penambangan.
pada sistem tambang terbuka dengan persamaan
keseimbangan
massa
HASIL DAN PEMBAHASAN
berdasarkan debit air masuk ke front penambangan, kapasitas sump dan debit pemompaan.
Pada penyaliran
pengamatan Pit
dilakukan
Penelitian
dilakukan
dengan
metode survei di front penambangan yaitu dengan melakukan pengamatan
(Selatan)
peninjauan
yaitu
kondisi
daerah
memperhatikan METODE PENELITIAN
South
sistem
penambangan, luas daerah tangkapan hujan
(Luas
intensitas
curah
Catchment hujan,
Area), koefisien
Riswan dan Aditya, D., Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran…..71
limpasan, dan debit limpasan, kapasitas
adalah 0.497 m3/detik (1,789.20 m3/jam),
sump serta debit pemompaan.
berdasarkan data curah hujan bahwa durasi hujan maksimum 16.40 jam/hari
Kondisi Daerah Penambangan Saat ini Dari
hasil
pengamatan
yang
dilakukan, air limpasan permukaan pada
dan 26 hari/bulan, diperoleh debit air limpasan
maksimum
(Qin)
adalah
di
daerah
762,914.88 m3/bln.
Pit South nantinya akan mengarah pada daerah lebih rendah yaitu Sump South
Kapasitas Sump South Volume
elevasi +17,30 mdpal dan selanjutnya
sump
dipompa ke elevasi +42 mdpal menuju
pengamatan adalah 133,036.18 m3
settling pond.
dengan asumsi tidak ada lumpur.
Luas Catchment Area
Sistem Pemompaan Sistem
Luas catchment Area (daerah
pemompaan
yang
peta
digunakan adalah sistem pemompaan
topografi dan software Minescape adalah
tunggal (satu pompa) dengan diameter
seluas 42,33 Ha atau 0,4233 Km2
dalam pipa out pompa (D) 6 inch
tangkapan
hujan)
berdasarkan
digunakan untuk memompa air dari sump menuju settling pond, dengan
Intensitas Curah Hujan Curah hujan prakiraan maksimum 87,369
mm
dengan
durasi
hujan
metode
discharge
horizontal
(X)
27.7
diperoleh inch,
jarak
sehingga
maksimum adalah 16,4 jam, sehingga
diperoleh debit aktual pompa (Qout)
didapat intensitas hujan berdasarkan
sebesar
rumus Mononobe sebesar 4,69 mm/jam
liter/menit) atau 289.2 m3/jam dengan
1,276.40
gpm
(337.68
waktu pemompaan 20 jam/hari dan 30 Debit Limpasan Debit air limpasan ditentukan dari
hari
perbulan
sehingga
debit
3
pemompaan 173,404.00 m /bulan.
Luas daerah tangkapan hujan (A) adalah 423.300 m2 atau 0.4233 Km2 dan nilai
Analisis Kebutuhan Jumlah Pompa
koefisien limpasan (C) pada daerah
Jumlah kebutuhan pompa dapat
tambang adalah 0.9 dengan intensitas (I)
ditentukan dari debit limpasan (Qin),
adalah 4.69 mm/jam dengan metode
debit
Rasional diperoleh debit air limpasan
akumulasi (Qac) serta kemampuan
pemompaan
(Qout)
dan
72
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 9, No. 1, Pebruari 2012 (66 – 75)
sump menampung debit akumulasi air
jumlah
pompa
maksimum
yang
yang masuk kedalam sump, sehingga
dibutuhkan dapat ditentukan Gambar 3
.
Gambar 3. Hubungan antara Jumlah pompa dengan debit akumulasi n
Dari Gambar 3 Hubungan antara Jumlah pompa dengan debit akumulasi, maka persamaan water balance dapat ditulis sebagai berikut:
Qin Qout
………..(7)
Tetapi jika pada persamaan (6) tersebut total debit akumulasi pada sump (Qac) pada waktu tertentu atau
Qac = Qin – (Qout x n) ............... (6) Dimana :
waktu ketahanan sump menampung debit akumulasi (t), diasumsikan sama
= debit masuk sump (m3/dtk)
dengan volume sump/kapasitas sump
Qout = debit yang keluar sump atau
(q) yang dapat ditulis kedalam bentuk
Qin
debit pemompaan (m3/dtk) Qac = debit akumulasi di sump (m3/dtk) n
= jumlah rangkaian out pompa (unit)
persamaan berdasarkan Gambar 2. Qac x t = q
……….(8)
Sehingga persamaan (6) dapat ditulis Pada persamaan (6) tersebut debit akumulasi pada sump atau Qac = 0, maka jumlah kebutuhan rangkaian unit dapat ditulis dengan persamaan:
kedalam bentuk q Qin (Qout x n) t
maka
Riswan dan Aditya, D., Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran………..73
q Qin t n Qout
(-104,105.12 ………..(9)
tidak
dapat
direkomendasikan karena sump tidak harus
Berdasarkan persamaan (9) dan
m3/bln)
dikeringkan
setiap
hari,
sedangkan menggunakan 1, 2 atau 3
Gambar 3, jumlah pompa maksimum
unit
yang
unit
direkomendasikan karena ketahanan
pompa (parallel) dengan debit air yang
sump dibawah 26 hari, sedangkan hari
terakumulasi adalah 69,298.88 m3/bln
hujan perbulan 26 hari/bln. jika hal
dengan ketahanan sump 57.6 hari, jika
tersebut terjadi, maka ada 10 hari/bulan
menggunakan 5 unit pompa (parallel)
debit
tidak ada debit yang terakumulasi
tertampung oleh sump.
dibutuhkan
adalah
4
pompa
yang
juga
tidak
dapat
terakumulasi
tidak
Tabel 2. Debit akumulasi (Qac) berdasarkan Qin dan Qout serta Jumlah unit Pompa Debil Limpasan (Qin) m3/bln 762,914.88
Jumlah Pompa (unit) 0
Debit Pemompaan (Qout) m3/bln 0
Debit akumulasi (Qac) m3/bln 762,914.88
762,914.88
1
173,404.00
589,510.88
6.8
762,914.88
2
346,808.00
416,106.88
9.6
762,914.88
3
520,212.00
242,702.88
16.4
762,914.88
4
693,616.00
69,298.88
57.6
762,914.88
5
867,020.00
-104,105.12
~
KESIMPULAN
Kemampuan Sump (hari) 5.2
dengan ketahanan sump 57.6 hari,
Analisis kebutuhan unit rangkaian
jika menggunakan 1, 2 atau 3 unit
pompa berdasarkan persamaan water
pompa
balance, debit air limpasan maksimum
direkomendasikan karena ketahanan
3
(Qin) adalah 762,914.88 m /bln dan debit pemompaan
173,404.00
3
juga
tidak
dapat
sump dibawah 26 hari, sedangkan
m /bulan,
hari hujan perbulan maksimamum 26
sehingga jumlah pompa maksimum yang
hari/bln. jika hal tersebut terjadi, maka
dibutuhkan dibutuhkan adalah 4 unit
ada waktu 10 hari/bulan debit yang
pompa (parallel) dengan debit air yang
terakumulasi tidak tertampung oleh
3
terakumulasi adalah 69,298.88 m /bln,
sump.
74
Jurnal Fisika FLUX, Vol. 9, No. 1, Pebruari 2012 (66 – 75)
DAFTAR PUSTAKA Budiarto, 1997, Sistem Penirisan Tambang, Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Yogyakarta, Hal. 19-20,24,112-133. Cassidy, S., 1973, Elements of Practical Coal Mining, Society of Mining Enggineers, New York, p. 174-176.
Chen, Z., 2007, Reservoir Simulation: Mathematical Techniques in Oil Recovery,. Society For Industrial And Applied Mathematics, Philadelphia. Nurhakim, 2005, Draft Bahan Kuliah Tambang Terbuka, Program Studi Teknilk Pertambangan FT UNLAM, Banjarbaru, Hal. 53,55,56. Suwandhi, A., 2004, Perencanaan Sistem Penyaliran Tambang, Diklat Perencanaan Tambang Terbuka, Unisba, 12-22 Juli, Hal 9,10.
Riswan dan Aditya, D., Kebutuhan Pompa pada Sistem Penyaliran………..75
LAMPIRAN Catchment area Pada Pit South
