POTENSI DAN BENTUK BIDANG RUNTUHAN PADA LERENG TAMBANG TERBUKA Heri Syaeful Pusat Pengembangan Geologi Nuklir Jl. Lebak Bulus Raya No. 9 Ps. Jumat, Jakarta, 12440
ABSTRAK POTENSI DAN BENTUK BIDANG RUNTUHAN PADA LERENG TAMBANG TERBUKA. Perencanaan suatu tambang terbuka sangat dipengaruhi oleh banyak hal dan salah satu hal penting yang diperhitungkan adalah kestabilan lereng. Analisis kestabilan lereng pada tambang terbuka secara umum terbagi pada dua bagian yaitu highwall dan footwall. Dalam rangka memahami potensi bidang keruntuhan pada lereng highwall dilakukan analisis kestabilan lereng menggunakan metoda Morgenstern-Price (1965) dan pada lereng footwall menggunakan metoda Spencer (1967). Setelah itu dilakukan pengamatan pada longsoran yang terjadi pada daerah highwall dan footwall agar diketahui kesesuaian penerapan metoda analisis yang telah diterapkan. Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bentuk bidang keruntuhan pada lereng highwall adalah sirkuler, serupa dengan pada perencanaan. Longsor pada umumnya disebabkan oleh pengaruh air yang meresap dan mempengaruhi kesetimbangan, selain itu diperkirakan terjadi pelapukan yang menyebabkan berubahnya sifat mekanik batuan dari kondisi awal. Sedangkan pada lereng footwall, selain longsor planar, pada daerah dengan pengaruh struktur geologi yang kuat terjadi longsor berbentuk semi sirkuler. Pada daerah dengan pengaruh struktur geologi tersebut pemodelan sifat material sebaiknya menggunakan sistem Geological Strength Index (GSI) agar pengaruh bidang diskontinuitas kekar termasuk dalam analisis. Kata Kunci
: analisis kestabilan lereng, tambang terbuka, bidang longsor
ABSTRACT POTENTIAL AND SHAPE OF FAILURE PLANE IN OPEN PIT SLOPE. Planning an open pit mine influenced by various things and one very important thing is the stability of the slope. Analysis of slope stability in open pit mines generally divided on two parts, namely the highwall and footwall. In order to understand the failure potential in highwall slope, performed slope stability analysis using the method of MorgensternPrice (1965) and in the footwall slopes using the method of Spencer (1967). After that observation conducted on slope failure that occurred in the highwall and footwall in order to know the suitability of the method of analysis that has been applied. Based on the observation, shape of failure plane in highwall slope is circular, similar with in the planning. Failure generally caused by the pervasive influence of water and affected the balance, beside that weathering predicted to occur and causing changes in the mechanical properties of rocks from the initial condition. While in the footwall slopes, beside planar failure, in areas with strong influence of geological structure, semicircular shaped of failure plane also occured. In areas with the influence of geological ISBN 978-979-99141-5-6
99
structure, modeling of material properties should use the system of Geological Strength Index (GSI) in order to take into account the influence of joint discontinuity plane in the analysis. Key words
: slope stability analysis, open pit, failure plane
PENDAHULUAN
longsoran yang secara aktual terjadi
Tambang terbuka adalah suatu bukaan
pada tambang terbuka.
yang dibuat dari permukaan tanah dan bertujuan untuk mengambil mineral
METODA
atau batubara, bukaan tersebut akan
Kestabilan lereng tergantung pada gaya
dibiarkan
selama
penggerak dan penahan yang bekerja
pengambilan mineral atau batubara
pada lereng. Gaya penggerak adalah
masih
suatu
gaya-gaya yang mengakibatkan suatu
tambang terbuka sangat dipengaruhi
bagian lereng bergerak. Sedangkan gaya
oleh banyak hal dan salah satu hal
penahan
penting yang diperhitungkan adalah
mempertahankan
kestabilan lereng. Kestabilan lereng
lereng tersebut. Jika gaya penahannya
merupakan suatu faktor yang sangat
lebih besar dari gaya penggerak, maka
penting karena menyangkut persoalan
lereng tersebut dalam keadaan stabil.
keselamatan
keamanan
Kestabilan
suatu
peralatan serta kelancaran produksi.
dinyatakan
dalam
Mengingat pentingnya kestabilan lereng
Keamanan (FK) berdasarkan kondisi
dalam tambang terbuka, maka perlu
FK = gaya penahan / gaya penggerak.
tetap
terbuka
berlangsung.
Desain
manusia,
diketahui metoda analisis kestabilan lereng,
pemodelan
sifat
material,
termasuk bentuk dan potensi bidang runtuh yang dapat terbentuk pada lereng highwall keruntuhan
dan pada
footwall.
Potensi
desain
tersebut
adalah
Faktor-faktor
gaya-gaya kestabilan
yang
lereng bentuk
yang bagian
biasanya Faktor
mempengaruhi
kestabilan lereng diantaranya geometri lereng, struktur geologi, kondisi air tanah,
sifat
fisik
dan
mekanik
tanah/batuan, serta gaya-gaya yang bekerja pada lereng. Geometri lereng
selanjutnya akan dibandingkan dengan 100
ISBN 978-979-99141-5-6
sangat mempengaruhi kestabilan suatu
data yang relatif sedikit dibandingkan
lereng. Semakin besar kemiringan dan
dengan metode lainnya,seperti metode
ketinggian
suatu
kestabilannya
akan
lereng,
maka
elemen hingga (finite element), metode
semakin
kecil.
beda hingga (finite difference) atau
Struktur batuan juga mempengaruhi
metode
kestabilan
element). Ide untuk membagi massa di
dalam
hal
keterdapatan
elemen
diskrit
(discrete
seperti
atas bidang runtuh ke dalam sejumlah
sesar, perlapisan dan rekahan. Struktur
irisan telah digunakan sejak awal abad
batuan tersebut merupakan bidang-
20.
bidang lemah dan sekaligus dapat
melakukan analisis kestabilan lereng
menjadi tempat merembesnya air yang
pada beberapa dinding dermaga di
menyebabkan berkurangnya nilai kuat
Gothenberg, Swedia, dimana bidang
geser pada tanah. Sifat fisik batuan yang
runtuh
mempengaruhi
lereng
busur lingkaran dan kemudian massa di
adalah bobot isi (densitas), porositas
atas bidang runtuh dibagi ke dalam
dan kandungan air, sedangkan sifat
sejumlah irisan vertikal. Dua puluh
mekanik didapatkan dari pengujian
tahun
kekuatan di laboratorium, baik berupa
memperkenalkan metode irisan biasa.
uji tarik, tekan, maupun geser.
Setelah itu muncul beberapa metode
bidang-bidang
diskontinuitas
kemantapan
Metoda yang diterapkan dalam analisis menggunakan metoda kesetimbangan batas
(limit
equilibrium)
dengan
pendekatan metoda irisan (Gambar 1). Metode irisan merupakan metode yang sangat populer dalam analisa kestabilan lereng. Metode ini telah terbukti sangat berguna dan dapat diandalkan dalam
Pada
irisan
tahun
dianggap
kemudian,
lainnya,
dikembangkan
1916,
Peterson
berbentuk
Fellenius
antara oleh:
lain
Janbu
sebuah
(1936)
yang (1954,
1957); Bishop (1955); Morgenstern dan Price (1965); Spencer (1967); Sarma (1973, 1979); Fredlund dan Krahn (1977), Fredlund, dkk (1981); Chen dan Morgenstern (1983); Zhu,Lee dan Jiang (2003).
praktek rekayasa serta membutuhkan
ISBN 978-979-99141-5-6
101
Gambar 1. Metoda irisan lereng dengan bidang runtuh berbentuk busur lingkaran dan gabungan busur lingkaran dengan segmen garis lurus (Saifuddin, 2008)
Perhitungan faktor keamanan dilakukan
faktor keamanan untuk semua bentuk
berdasarkan kesetimbangan momen dan
bidang runtuh adalah kecil sekali dan
kesetimbangan gaya. Salah satu faktor
diabaikan. Namun hal tersebut tidak
yang
berlaku pada metode-metode yang tidak
mempengaruhi
ketelitian
perhitungan faktor keamanan adalah
memenuhi
asumsi tentang gaya geser antar irisan
kesetimbangan. Pada umumnya untuk
yang digunakan. Untuk metode-metode
semua bentuk bidang runtuh, kecuali
yang
kondisi
bidang runtuh busur lingkaran, terdapat
kesetimbangan gaya dan momen, pada
pengaruh yang cukup besar dari asumsi
umumnya pengaruh dari asumsi gaya
gaya geser antar-irisan terhadap faktor
geser antar irisan terhadap perhitungan
keamanan
102
memenuhi
semua
semua
dengan
kondisi
kesetimbangan
ISBN 978-979-99141-5-6
dengan
dari salah satu tambang batubara di
kesetimbangan gaya juga dipengaruhi
Kalimantan Timur, termasuk metoda
oleh asumsi gaya geser antar-irisan
pemodelan
yang digunakan, kecuali untuk bidang
perhitungan faktor keamanan.
momen.
Faktor
keamanan
sifat
material,
dan
runtuh planar. Metoda irisan yang akan diterapkan dalam penelitian ini adalah metode Morgenstern-Price (Morgenstern and Price, 1965) pada lereng highwall dan Spencer (1967) pada lereng footwall. Kedua metode tersebut dapat digunakan untuk semua bentuk bidang runtuh dan telah
memenuhi
semua
kondisi
kesetimbangan. Metode MorgensternPrice (1965) menggunakan asumsi yang sama dengan metode kesetimbangan batas umum yaitu terdapat hubungan antara gaya geser antar-irisan dan gaya normal
antar-irisan.
Asumsi
yang
diterapkan dalam metoda ini adalah kemiringan gaya geser antar irisan besarnya
sebanding
dengan
fungsi
tertentu yang diasumsikan. Sedangkan pada metoda Spencer (1967) asumsi yang digunakan adalah kemiringan dari resultan gaya geser dan normal antaririsan adalah sama untuk semua irisan. Data sifat material yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan data ISBN 978-979-99141-5-6
ANALISIS KESTABILAN LERENG HIGHWALL Lereng pada highwall terbagi dalam beberapa bagian yaitu bench/jenjang, catch bench/berm, ramp, slope toe, dan slope crest (Gambar 2). Dalam desain lereng highwall dilakukan analisis untuk bench slope (sudut jenjang) dan overall slope. Sudut jenjang tidak dilakukan perhitungan dikarenakan sejak lama telah diterapkan sudut 700 untuk semua jenjang, dan telah terbukti aman untuk kondisi batuan di lokasi tambang. Pengecualian dilakukan apabila terdapat zona wash out, yaitu pada zona pasir lepas yang mempunyai nilai kohesi sangat rendah. Pada zona tersebut sudut jenjang yang digunakan adalah 45°. Dalam
perhitungan
overall
slope
dibutuhkan data model geologi, struktur geologi,
kondisi
aktual
topografi,
airtanah,
stage
plan/face
position,
sejarah penambangan, dan parameter sifat teknis batuan. 103
Gambar 2. Terminologi umum dalam desain lereng open-pit (Sjoberg, 1996)
Pada perhitungan overall slope, sifat
volumenya. Contoh tanah dibentuk
material untuk lapisan overburden/
dengan memakai alat pencetak
interburden atau lapisan non-batubara
berbentuk silinder dengan ukuran
dimodelkan
tertentu,
fungsi
mengggunakan tegangan
grafik
kemudian
beratnya
geser/normal
ditimbang dan volumenya dihitung.
(shear/normal stress). Sedangkan untuk
Berat isi material sedimen non-
lapisan
batubara dilokasi tambang berkisar
batubara
menggunakan
antara 15 – 19 kN/m3.
parameter sifat material mohr-coulomb. Data sifat teknis yang digunakan dalam
-
Rock quality designation (RQD)
pemodelan sifat material sedimen non-
Rock quality designation (RQD)
batubara adalah:
merupakan
-
104
modifikasi
dari
Berat isi (unit weight - )
persentase core recovery dimana
Berat
perbandingan
panjang inti yang lebih besar dari
antara berat contoh tanah dengan
100 mm (4 inchi) dijumlahkan dan
isi
adalah
ISBN 978-979-99141-5-6
dibagi dengan panjang core run.
a) Pit A antara 1.3 – 6.8 MPa
RQD merupakan indeks kualitas
b) Pit B antara 1 – 13.8 MPa
batuan dimana dapat mencerminkan
c) Pit C antara 4.2 – 21.28 MPa
problematik
batuan,
Hasil
pelapukan,
zona
diantaranya
UCS
tersebut
zona
menunjukkan hampir keseluruhan
frakturasi, zona sesar, dan kekar.
batuan didaerah tambang dapat
Data RQD didapatkan dari hasil
diklasifikasikan
identifikasi lapangan oleh well site
kekuatan sangat rendah sampai
geologist
rendah (Hoek, et. al., 1995 dalam
pada
lunak,
saat
pemboran
Uniaxial
mempunyai
Edelbro, 2003).
eksplorasi. -
analisis
compressive
strength
-
Geological strength index (GSI)
(UCS)
GSI pertama kali diperkenalkan
Tes ini menggambarkan kuat geser
oleh Hoek pada 1994 (Edelbro,
tidak terdrainase yang disebabkan
2003) merupakan suatu metode
tekanan insitu dari contoh tanah.
untuk mengestimasi pengurangan
Tes ini dilakukan pada contoh
kekuatan
tanah
kondisi geologi yang berbeda. Nilai
berbentuk
silinder
tanpa
GSI
massa
didapatkan
batuan
dari
akibat
beberapa
adanya
tekanan
confining,
dilakukan
dengan
pembebanan
parameter, diantaranya kekuatan
aksial sampai terjadi keruntuhan
contoh batuan (intact rock), RQD,
pada contoh. Setiap lapisan dengan
jarak antara kekar, dan kondisi
ketebalan
kekar.
lebih
dari
50
cm
Sedangkan
dianalisis untuk dimasukkan dalam
diabaikan
karena
basis
didasarkan
asumsi
data.
Berdasarkan
hasil
analisis terhadap batuan dilokasi
faktor
air
perhitungan kondisi
air
kering (Gambar 3).
tambang, secara umum didapatkan nilai UCS sebagai berikut: .
ISBN 978-979-99141-5-6
105
Gambar 3. Geological Strength Index (Hoek, et. al., 1995 dalam Edelbro, 2003)
-
Intact rock parameter (mi)
karakteristik batuan dengan kristal
Intact rock parameter merupakan
yang semakin interlocking dan
nilai konstan contoh batuan yang
lebih bersifat friksi. Nilai mi yang
dinilai
kelompok
digunakan
batuan (Gambar 4). Kisaran nilai mi
ditetapkan
didapatkan untuk setiap material
material sedimen klastik dengan
yang bergantung pada granuralitas
besar butir sangat halus sampai
dan
halus, atau antara batulempung dan
berdasarkan
interlocking
pada
struktur
kristal dalam batuan. Nilai mi yang lebih
106
besar
dalam 6,
perhitungan
merupakan
nilai
batulanau.
menggambarkan
ISBN 978-979-99141-5-6
Gambar 4.
-
Nilai konstan mi untuk batuan intact berdasarkan kelompok batuan (Hoek, 2000 dalam Edelbro 2003)
mencerminkan batuan mengalami
Disturbance factor (D) Parameter
disturbance
factor
kerusakan
merupakan indikasi dari jumlah
sedangkan
kerusakan batuan yang dapat terjadi
mencerminkan kondisi batuan yang
pada saat dilakukan ekskavasi atau
mengalami kerusakan signifikan
peledakan (Gambar 5). Nilai D = 0
pada saat peledakan. Di daerah
ISBN 978-979-99141-5-6
yang sangat sedikit, nilai
D
=
1
107
tambang
peledakan
dilakukan
bor menggunakan peralatan bor
secara terkontrol, nilai D ditetapkan
perkusi, dan selanjutnya dilakukan
0.7. Peledakan dilakukan dengan
peledakan.
terlebih dahulu membuat lubang
Gambar 5. Metode estimasi disturbance factor (Edelbro, 2003)
108
ISBN 978-979-99141-5-6
Untuk lapisan batubara data yang
litologi dan rencana pemotongan lereng
digunakan dalam pemodelan sifat
(Gambar
material adalah:
lereng secara umum pada tambang
-
pemotongan
didapatkan
Berat isi material sedimen batubara
pertambangan (mine planning). Garis
dilokasi tambang berkisar antara 16
piesometrik digambarkan berdasarkan
– 17 kN/m3.
hasil pengukuran level muka airtanah
dari
standpipe
divisi
perencanaan
piesometer
yang
dipasang pada bekas sumur eksplorasi
Kohesi (C) Kohesi
mencerminkan
faktor
(Gambar 7). Karakteristik hidrogeologi
kelekatan material. Pada umumnya
formasi
nilai kohesi akan tinggi pada
pertambangan hampir seluruhnya dapat
material berbutir halus dan rendah
dikategorikan sebagai aquiclude atau
pada material berbutir kasar. Nilai
semi impermeabel. Litologi overburden
kohesi didapatkan dari pengujian
dan
triaksial dari contoh inti batuan.
merupakan
Nilai kohesi pada batubara berkisar
dengan sangat sedikit batupasir. Sangat
2
-
Rencana
Berat isi (unit weight - )
dari -
6).
batuan
interburden
di
dalam
sebagian
batulanau,
areal
besar
batulempung,
59 – 79 kN/m .
jarang terdapat channel batupasir kasar
Sudut geser dalam (internal
yang
friction - )
pengendapan sungai meander. Kondisi
Sudut geser dalam merupakan gaya
tersebut menjadikan lapisan batubara
gesek yang timbul antara butiran
yang secara fisik banyak mengandung
batuan. Serupa dengan kohesi, nilai
kekar-kekar berfungsi menjadi aquifer.
sudut geser didapatkan dari hasil
Beban seismik merupakan suatu hal
pengujian triaksial dilaboratorium
yang harus juga diperhitungkan. Data
terhadap contoh inti batuan. Nilai
percepatan seismik menggunakan data
sudut geser dalam batubara di
dari peta percepatan puncak batuan
lokasi tambang cukup rendah atau
dasar wilayah indonesia pada SNI-
hanya berkisar antara 7 – 9.
1726-2001 (Gambar 8). Berdasarkan
umum
pada
lingkungan
data tersebut nilai percepatan seismik Tahapan awal analisis kestabilan lereng adalah
penggambaran
ISBN 978-979-99141-5-6
ditetapkan sebesar 0.1 g.
penampang 109
140
140
130
130
120 120
110
100
110
1
1
100
90
2
90
2 80
Depth (m)
Depth (m)
80
70
60
3
70
60
50
3
50
40
40
4
4 30
30
5
20
5
20
6
10
9
7
6
10
9
7 8
8 0 0
0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
20
40
60
200
80
100
120
140
160
180
2 00
Distance (m)
Distance (m)
Gambar 6. Geometri lereng dan lapisan tanah/batuan
Gambar 7. Garis piesometrik pada penampang lereng
Gambar 8. Peta percepatan puncak batuan dasar wilayah Indonesia (SNI-1726-2001)
lereng
atau perlu mendapatkan revisi. Desain
dilakukan dengan mencari bidang
lereng yang aman didapatkan jika
runtuh
Perhitungan
kestabilan
faktor
keamanan
faktor keamanan lebih besar dari 1.2,
berdasarkan
metoda
sedangkan jika kurang dari 1.2 maka
Metoda
sudut overall-slope ditambah dengan
iterasi bidang runtuh dilakukan dengan
cara memperlebar ramp atau berm
grid dan radius (Gambar 9). Hasil
(Gambar 10 – 13). Desain lereng
perhitungan mendapatkan informasi
dengan nilai faktor keamanan yang
apakah kemiringan overall-slope pada
lebih
desain tambang terbuka sudah aman
diaplikasikan pada tambang.
terkecil
dengan
Morgenstern-Price
110
(1965).
dari
1.2
selanjutnya
akan
ISBN 978-979-99141-5-6
140
130
120
110
1
100
90
2 Depth (m)
80
70
60
3
50
40
4 30
5
20
6
10
9
7 8
0 0
20
40
60
80
1 00
120
140
160
180
200
Distance (m)
Gambar 9. Analisis iterasi bidang runtuh dengan metode grid and radius
140
140
0.93
130
130 120
120
110
110
100
100
90
Tinggi (m)
Tinggi (m)
90 80 70
0.99
80 70 60
60
50
50
40 30
40
20
30
10
20
0
10 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Gambar 11. Bidang gelincir dengan faktor keamanan terkritis pada interramp slope
220
Gambar 10. Bidang gelincir dengan faktor keamanan terkritis pada overall slope 140
140
130
130
120
1.20
120
1.09
110
110 100
90
90
80
80
Tinggi (m)
100
70 60
70 60
50
50
40
40
30
30
20
20 10
10 0
20
Jarak (m)
Jarak (m)
Tinggi (m)
0
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Jarak (m)
Gambar 12. Bidang gelincir hasil modifikasi desain dengan faktor keamanan terkritis pada interramp slope
ISBN 978-979-99141-5-6
220
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Jarak (m)
Gambar 13. Bidang gelincir hasil modifikasi desain dengan faktor keamanan terkritis pada overall slope
111
KESTABILAN LERENG PADA
(Gambar 14). Namun jika kemiringan
FOOTWALL
lapisan batubara lebih dari 40 ataupun
Tidak seperti pada desain highwall,
akibat sudah sangat dalamnya pit yang
hampir
seluruh
menggunakan
tambang
terbuka
menyebabkan kestabilan lereng kritis,
kemiringan
lapisan
maka
batubara sebagai sudut desain footwall
desain
footwall
harus
diperhitungkan dengan sangat hati-hati
.
Gambar 14.
Langkah
secara
Kemiringan perlapisan batuan sebagai footwall tambang terbuka
umum
dalam
b. Garis
piesometrik
perhitungan kestabilan lereng footwall:
data
a. Metoda analisis yang digunakan
freatik.
yaitu limit equilibrium dari Spencer. Spencer
(1967)
mengembangkan
airtanah
atau
garis
c. Bidang gelincir menggunakan fully specified. Hal ini terutama yang
faktor
membedakan antara analisis pada
moment
highwall dan footwall, pada footwall
equilibrium dan horizontal force
terdapat potensi bidang gelincir
equilibrium, selain itu memasukkan
planar,
gaya geser dan gaya normal antar
diskontinuitas
slice
juga
Selain menggunakan fully specified,
suatu
dilakukan pula optimasi sehingga
dua
persamaan
keselamatan,
dalam yaitu
dalam
dilakukan
perhitungan,
pengasumsian
fungsi gaya konstan diantara slices.
112
muka
menggunakan
yaitu
pada perlapisan
bidang batuan.
dimungkinkan terdapat dilakukan
ISBN 978-979-99141-5-6
iterasi
bidang
bidang
yang
gelincir
disekitar
laboratoriun UCS, data RQD
untuk
yang didapat dari well site
ditentukan
geologist, sedangkan spacing of
perhitungan. d. Sifat
joint dan condition of joint
material
overburden/interburden
didapat
menggunakan fungsi kuat geser,
langsung pada kotak inti bor.
yaitu dari data UCS, intact rock
-
dari
pengamatan
Disturbance
factor
(D)
parameter (mi), GSI dan Faktor
menggunakan nilai 0.7 yaitu
Disturbansi
good
-
Uniaxial compressive strength
disturbance factor merupakan
menggunakan
tengah
tidak terjadi disturbance pada
(median) dari hasil pengujian
massa batuan sedangkan nilai 1
laboratorium
merupakan production blasting,
didalam satuan
data
pada
satuan lapisan
digabungkan
batuan
batuan seperti
dalam
blasting.
atau
telah
menghancurkan massa batuan
oleh divisi geologi. Pada banyak kasus perhitungan nilai median
dengan
0
atau
korelasi
blasting
Nilai
tujuan
untuk tujuan produksi tambang. e. Sifat
material
batubara
menggunakan Mohr-Coulomb.
lebih konstan dan teratur dari
-
pada menggunakan nilai rata-
Perhitungan kestabilan lereng pada
rata yang menghasilkan data
lereng footwall menggunakan metode
yang lebih bervariasi.
Spencer
menghasilkan
faktor
(mi)
keamanan berdasarkan dua metode
antara
pendekatan yaitu berdasarkan moment
claystone (4) dan siltstone (9),
dan force. Pada empat buah garis fully
sehingga dipilih nilai 6
specified
Intact
rock
menggunakan
-
yang
Geological
parameter nilai
strength
index
ditentukan,
slip
surface
didapatkan
yang nilai
telah faktor
menggunakan hasil perhitungan
keamanan untuk masing-masing slip
dan
surface (Gambar 15).
rata-rata
dari
ISBN 978-979-99141-5-6
analisis
113
140
110
1# ML (sandy clay) 2# Coal 3# NL (silty clay) 4# Coal 5# OL (clayey silt) 6# Dump
120 110 100
90
90
80
80
Tinggi (m)
100
70 60
70 60
50
50
40
40
30
30
20
20
10 0
1.23
130
1# ML (sandy clay) 2# Coal 3# NL (silty clay) 4# Coal 5# OL (clayey silt) 6# Dump
120
Tinggi (m)
140
0.92
130
10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0
200
0
20
40
60
80
100
Jarak(m)
140
160
180
200
160
180
200
1# ML (sandy clay) 2# Coal 3# NL (silty clay) 4# Coal 5# OL (clayey silt) 6# Dump
120 110 100
90
90
80
80
Tinggi (m)
100
70 60
70 60
50
50
40
40
30
30
20
20
10 0
140
1.88
130
1# ML (sandy clay) 2# Coal 3# NL (silty clay) 4# Coal 5# OL (clayey silt) 6# Dump
110
Tinggi (m)
140
1.32
130 120
120
Jarak(m)
10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0
0
20
40
Jarak(m)
60
80
100
120
140
Jarak(m)
Gambar 15. Hasil perhitungan faktor keamanan pada beberapa fully specified slip surface
Sedangkan hasil optimasi dari critical
pada lereng dengan ketinggian mencapai
silp surface didapatkan nilai 0.71 dengan
85
bentuk
bidang
gelincir
berdasarkan bentuk dan kedalaman dapat
bidang
planar
pada
perlapisan
batuan.
didominasi batas
Bidang
Potensi
bidang
runtuh
antar
dikategorikan sebagai bidang runtuh
runtuh
dalam (deep seated) dimana mencapai
memperlihatkan potensi ketidakstabilan
114
meter.
kedalaman 60 meter (Gambar 16).
ISBN 978-979-99141-5-6
140
0.71
130
1# ML (sandy clay) 2# Coal 3# NL (silty clay) 4# Coal 5# OL (clayey silt) 6# Dump
120 110 100
Tinggi (m)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Jarak(m)
Gambar 16. Hasil perhitungan faktor keamanan dengan optimasi
Berdasarkan hasil perhitungan yang
lereng footwall tidak dimungkinkan
memperlihatkan
faktor
keamanan
karena
yang
maka
dilakukan
diskontinuitas
rendah
terdapatnya
bidang perlapisan.
untuk
Pemotongan lereng pada lapisan
mendapatkan bentuk desain lereng
overburden dan pembuatan bench
yang stabil. Langkah yang dilakukan
menaikkan faktor keamanan dari
dalam
0.71
perhitungan
dengan
lanjutan
modifikasi
lereng
melakukan
yaitu
pemotongan
menjadi
lapisan
menghilangkan
meningkatkan
keseluruhan meningkatkan
lereng faktor
pada
interburden faktor
untuk keamanan.
dan
Hasil pemotongan memperlihatkan
keamanan.
meningkatnya faktor keamanan dari
Perubahan kemiringan dalam desain
ISBN 978-979-99141-5-6
selanjutnya
dilakukan pemotongan lagi pada
lereng bagian atas dengan tujuan beban
0.93,
0.93 menjadi 1.00 (Gambar 17).
115
140
140
0.93
120
110
110
100
100
90
90
80
80
70 60
70 60
50
50
40
40
30
30
20
20 10
10 0
1.00
130
120
Tinggi (m)
Tinggi (m)
130
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0
20
40
60
80
100
Gambar 17.
suatu
LERENG
penambangan.
HIGHWALL
DAN
FOOTWALL
sedang ditambang merupakan salah satu masalah utama yang dapat terjadi akibat Hal
tersebut
menjadikan
waktu dan volume pencapaian yang ditargetkan menjadi tidak tercapai akibat harus membersihkan material longsoran. Selain itu longsoran pada badan jalan dapat mengakibatkan terputusnya akses yang
dapat
180
200
besar
gangguan
pada
perencanaan
akan
lereng highwall dan footwall sangat penting
dalam
meningkatkan
pemahaman terhadap bentuk bidang runtuh sehingga dapat dilakukan suatu pencegahan
pada
saat
perencanaan.
Selain itu dapat menjadi masukan dalam penentuan atau pemodelan sifat material batubara
dan
non-batubara
dalam
analisis perhitungan kestabilan lereng.
menyebabkan
terhentinya produksi. Pada longsoran yang
160
Pengamatan longsor yang terjadi pada
Tertimbunnya komoditas batubara yang
jalan
140
Hasil perhitungan faktor keamanan dengan modifikasi pemotongan lereng pada lapisan overburben (kiri) dan interburden (kanan).
PENGAMATAN LONGSOR PADA
longsoran.
120
Jarak (m)
Jarak(m)
menyebabkan
keterlibatan pihak inspektur tambang, pada saat investigasi area longsor harus ditutup sementara yang menyebabkan
Suatu contoh longsoran pada daerah highwall terjadi pada tahun 2009. Akibat dari longsoran tersebut sekitar 100 ribu ton batubara dibawah area longsoran tidak
dapat
ditambang,
dan
jika
longsoran terus berlanjut, maka jalan hauling akan terputus dan area workshop 116
ISBN 978-979-99141-5-6
juga harus dipindahkan. Penanganan
longsor yang melingkar menunjukkan
longsor yang dilakukan adalah dengan
bahwa bentuk bidang runtuhan juga
pembuatan wide berm selebar 100 meter
sirkuler,
untuk menangkap material longsoran,
material batuan bersifat seperti tanah.
sehingga
Pendekatan sifat material dengan mohr-
aktivitas
dibawahnya Selain
itu
dapat
penambangan terus
selama
dilakukan.
penambangan
yang
memberikan
indikasi
coulomb sangat sesuai dengan kondisi ini.
Berdasarkan
kenampakan
dari
dilakukan pemasangan alat monitoring
material rombakan dan permukaan tanah
untuk memantau pergerakan dinding
dari
kearah haul road yang berada diatas
diperkirakan longsoran diakibatkan oleh
dinding (Gambar 18).
pengaruh aliran air yang masuk kedalam
Dilihat dari dimensinya longsoran pada highwall tersebut berukuran sangat besar dengan luas area mahkota longsor
daerah
sekitar
longsoran
tambang dan menyebabkan terbentuknya efek tekanan air pori tinggi pada tanah/batuan.
mencapai 100 x 50 m2. Bentuk mahkota
Gambar 18. Longsoran pada dinding timur Pit J, tahun 2009
ISBN 978-979-99141-5-6
117
Pada
lereng
footwall,
salah
satu
merupakan
zona
struktur
yang
longsoran yang dapat dijadikan evaluasi
menyebabkan banyak terdapat bidang-
adalah longsoran pada tahun 2005. Pada
bidang diskontinuitas. Berdasarkan hal
saat itu sekitar 2.4 juta ton batubara
tersebut maka penentuan parameter sifat
tertimbun material longsoran. Volume
material batubara pada zona struktur
3
material longsoran mencapai 10 juta m
tersebut yang dimodelkan dengan teori
dan waktu yang dibutuhkan untuk
mohr-coulomb
membersihkan
tersebut
karena kohesi dan sudut geser dalam
mencapai 12 bulan. Selain itu perlu
yang mencerminkan keruntuhan puncak
dilakukan penambahan peralatan dozer
materi akan bervariasi akibat adanya
sebanyak 12 buah untuk membersihkan
tambahan bidang diskontinuitas kekar.
material longsoran (Gambar 19).
Pendekatan pemodelan sifat material
Longsoran yang terjadi meninggalkan
batubara dengan GSI diperkirakan akan
mahkota berbentuk sirkuler dengan luas
lebih sesuai. Secara teori diketahui
ekstensi area yang cukup luas. Bentuk
bahwa batubara akan bersifat regas
mahkota longsor yang sirkuler dapat
(ductile) dari pada batulempung atau
diinterpretasikan
batulanan yang lebih bersifat lentur
oleh
bentuk
material
sebagai bidang
diakibatkan runtuh
atau
(ductile).
menjadi
Sehingga
tidak
pendekatan
tepat
GSI
longsoran yang juga sirkuler. Namun
sebenarnya akan sangat sesuai dengan
berdasarkan
kondisi batuan di lapangan.
diketahui
pengamatan bahwa
zona
lapangan longsoran
Gambar 19. Longsoran pada footwall di tahun 2005, tanda panah menunjukkan mahkota longsoran.
118
ISBN 978-979-99141-5-6
KESIMPULAN 1. Pemodelan sifat material nonbatubara menggunakan fungsi tegangan geser dibagi tegangan normal (shear/normal stress fn.) dan sifat material batubara menggunakan fungsi mohr-coulomb sesuai untuk diaplikasikan pada perhitungan kestabilan lereng pada highwall dan footwall. Hal tersebut dapat dibuktikan dari cukup stabilnya lereng highwall dan footwall di lokasi tambang. 2. Penggunaan
metoda
kestabilan lereng Morgenstern-Price Spencer (1967) pada untuk diaplikasikan
analisis
highwall dari (1965) dan footwall sesuai karena dapat
berfungsi untuk mencari potensi bidang runtuh berbentuk sirkuler maupun planar. 3. Metoda optimasi sangat sesuai digunakan untuk analisis lanjutan dari pencarian bidang runtuh kritis dengan cara fully specified dikarenakan dapat memperbaiki posisi bidang runtuh. 4. Bentuk
bidang
keruntuhan
pada
lereng highwall adalah sirkuler, serupa dengan pada perencanaan. Pada pengamatan longsor yang terjadi pada lereng highwall selain
ISBN 978-979-99141-5-6
diakibatkan oleh resapan air, kemungkinan juga dipengaruhi oleh ekspose lereng dalam waktu yang lama yang menyebabkan berubahnya sifat material batuan akibat pelapukan. Hal tersebut dapat menyebabkan berkurangnya nilai kuat geser tanah sehingga menyebabkan lereng menjadi tidak stabil. 5. Bentuk lereng
bidang
keruntuhan
footwall
pada
berdasarkan
pengamatan tidak selalu berupa planar. Pada beberapa daerah dengan pengaruh struktur yang kuat longsoran dapat berbentuk semi sirkuler. Daerah dengan pengaruh struktur yang kuat sebaiknya dilakukan analisis secara khusus dan terpisah. Model sifat material batubara pada daerah tersebut sebaiknya menggunakan pendekatan GSI agar pengaruh bidang diskontinuitas kekar termasuk dalam perhitungan. DAFTAR PUSTAKA 1. Arief, S., 2008, Analisis Kestabilan Lereng dengan Metoda Irisan, Inco, tidak dipublikasikan. 2. Bell, F. G., 1980, Engineering Geology and Geotechnics, NewnessButterworths, London.
119
3. Cornforth, D. H., 2005, Landslide in Practice, John Wiley and Sons, New
Technical Report, Division of Rock Mechanics, Lulea University of
Jersey. 4. Edelbro, C., 2003, Rock Mass Strength, Technical Report, Lulea University of Technology, Sweden.
Technology - S-97187 Lulea Sweden. 8. Spencer, E. 1967. A method of analysis of the stability of
5. Harries et. al., 2006, Case studies of slope stability radar used in open cut mines, The South African Institute of Mining and Metallurgy International
embankments assuming parallel interslice forces. Geotechnique, 17(1): 11–26. 9. Badan Standardisasi Nasional, 2001,
Symposium on Stability of Rock Slopes, Canada. 6. Hoek, E. and Brown, E. T., 1988, The Hoek-Brown Failure Criterion –
Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan SNI-1726-2001. 10. Morgenstern, N. R. and Price, V. E.,
a 1988 update, 15th Canadian Rock Mechanics Symposium, Toronto. 7. Sjoberg, J., 1996, Large Scale Slope Stability in Open Pit - A Review.
1965, The analysis of the stability of general slipe surface, Geotechnique, Vol. 15, No. 1, pp. 70-93.
120
ISBN 978-979-99141-5-6
ISBN 978-979-99141-5-6
1
