Draft Bahan Kuliah TAMBANG TERBUKA (HTKK-024) Oleh : NURHAKIM, ST, MT

Draft Bahan Kuliah

TAMBANG TERBUKA (HTKK-024)

Oleh : NURHAKIM, ST, MT

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARBARU 2004/2005

Bahan Kuliah Teknik Pertambangan

PRAKATA Alhamdulillah, La haula wala quwwata illa billah, Subhanakallah, La ‘ilma lana illa ma allamtana Bahan kuliah ini disusun untuk adik-adik mahasiswa D-2 Teknik Pertambangan Unlam yang mengambil matakuliah Tambang Terbuka. Hal yang melatarbelakangi penyusunan bahan kuliah ini adalah mengingat sangat minimnya buku yang tersedia untuk disiplin ilmu Teknik Pertambangan, khususnya yang berbahasa Indonesia. Bahan kuliah ini sebagian besar berisi terjemahan buku “Introductory Mining Engineering” (Howart K Hartman, 1987). Akan tetapi, mengingat sasarannya adalah mahasiswa program diploma, bahasannya sengaja dibuat tidak terlalu detail. Namun untuk menambah wawasan mahasiswa, penyusun juga menelaah beberapa referensi lain sebagai bahan pembanding. Terima kasih disampaikan kepada seluruh pihak yang membantu dan memberikan dukungan dalam penyusunan bahan kuliah ini, terutama ananda Beryl dan mamanya. Penyusun sadar bahwa dalam penyusunan bahan kuliah ini terdapat banyak kekurangan, untuk itu, diharapkan masukan dan saran konstruktif agar dapat memperbaiki bahan kuliah ini di masa mendatang. Akhirnya, penyusun berharap agar bahan kuliah ini bermanfaat. Amin.

Pesona Gading Indah,

Februari 2005

Nurhakim, ST, MT 132 258 665

[email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka Prakata


DAFTAR ISI Prakata Daftar Isi Silabus Matakuliah 1 1.1 1.2

Pengantar Kontribusi Pertambangan untuk Peradaban Manusia Pemilihan Metoda Penambangan

1 1 2

2 2.1 2.2

Klasifikasi Metoda Penambangan dan Perbandingannya Klasifikasi Metoda Penambangan Perbandingan Tambang Terbuka Tambang Bawah Tanah

5 5 9

3. 3.1 3.2 3.3 3.4

Satuan Operasi Penambangan Pemboran dan Penetrasi Batuan Pemuatan dan Penggalian Operasi Tambahan Siklus dan Sistem

10 11 17 22 23

4 4.1 4.2. 4.3 4.4

Persiapan Tambang Terbuka Sifat dan Lingkup Tugas Rancangan dan Perencanaan Tambang Pemilihan Alat Cut-off Grade dan Nisbah Pengupasan

24 25 28 29 30

5

Metode Ekstraksi Mekanik

35

6

Metode Ekstraksi Aqueous

38

7

Pengantar Kestabilan Lereng

44

8 8.1 8.2

Sistem Penyaliran Sistem Penyaliran Langsung (konvensional) Sistem Penyaliran Tak Langsung (inkonvensional)

53 53 54

[email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka Prakata


SILABUS Tambang Terbuka Program Studi D2 Teknik Pertambangan

Prasyarat : Telah mengikuti matakuliah Pengantar Teknologi Mineral Uraian : 1. Pemahaman kontribusi industri pertambangan 2. Pemahaman sistem-sistem tambang terbuka 3. Pengenalan urutan kerja dan peralatan yang dioperasikan pada kegiatan pertambangan. 4. Pengertian Nisbah kupas (stripping Ratio) 5. Pengenalan aspek-aspek Tambang Terbuka meliputi lereng tambang dan penirisan / penyaliran tambang Pustaka : 1. Crawfrod, H., 1979, Open Pit Mine Planning and Design, SME-AIME, 1979 2. Hartman, H.L., 1987, Introductory Mining Engineering, John Wiley and Sons, New York 3. Irwandy Arief, Tambang Terbuka, Teknik Pertambangan ITB, Bandung 4. Nurhakim, 2003, Bahan Kuliah Tambang Terbuka, Program Studi Teknik Pertambangan FT Unlam, Banjarbaru 5. Pfleider, 1972, Surface Mining, Seeley W. Mudd Series, AIME 6. Sudarto Notosiswoyo dan Partanto Projosumarto, 1982, Pengantar Analisis Kemantapan Lereng, Teknik Pertambangan ITB, Bandung 7. Buku lain yang terkait

[email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka Silabus


I. PENGANTAR 1.1. KONTRIBUSI PERTAMBANGAN UNTUK PERADABAN Kegiatan pertambangan telah dimulai sejak keberadaan manusia di dunia ini. Demikian tuanya, sehingga pertambangan (yang dilakukan dengan maksud untuk memanfaatkan sumberdaya mineral yang terdapat di bumi demi kesejahteraan manusia) diyakini sebagai ikhtiar kedua yang dilakukan manusia, setelah kegiatan pertanian / agrikultur. Tidak dapat dipungkiri, bahwa acapkali era budaya (cultural ages of

man) diasosiasikan dengan penemuan dan pemanfaatan mineral, antara lain: zaman batu (stone age, sebelum 4000 SM), zaman tembaga (Bronze age, 4000 - 1500 SM), zaman besi (Iron age – 1500 SM - 1780), zaman Baja (Steel age – 1780 – 1945 M), dan zaman nuklir (Nuclear age sejak 1945 M). Dalam pelaksanaannya, kegiatan pertambangan di suatu daerah akan memberikan dampak terhadap lingkungannya, baik dampak positif maupun negatif. Kontribusi positif dari industri pertambangan antara lain : 1. Menambah pendapatan dan devisa negara 2. Dapat meningkatkan kondisi sosial, ekonomi, budaya dan kesehatan masyarakat daerah di sekitarnya 3. Membuka kesempatan kerja dan berusaha 4. Memberi kesempatan alih teknologi 5. Berperan sebagai pusat pengembangan wilayah (community &

regional development) Disamping kontribusi positif di atas, industri pertambangan dapat pula mengakibatkan dampak negatif, antara lain : 1. Mengubah morfologi dan fisiologi daerah tersebut (tata guna lahan) 2. Berpeluang merusak lingkungan, karena a. Kesuburan tanah dapat berkurang / hilang b. Mengurangi vegetasi, sehingga dapat menimbulkan kegundulan hutan, longsor dan erosi

[email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 1


c. Flora dan fauna rusak, sehingga ekologi juga rusak d. Mencemari sungai e. Polusi suara dan udara (debu dan kebisingan) 3. Dapat menimbulkan kesenjangan sosial, ekonomi dan budaya di wilayah setempat Untuk itu, sebelum memulai kegiatan pertambangan, terlebih dahulu harus dilakukan telaah untuk mendapatkan metoda penambangan yang sesuai, menguntungkan dan berwawasan lingkungan. 1.2. PEMILIHAN METODA PENAMBANGAN Pemilihan

metoda

penambangan

didasarkan

pada

keuntungan

terbesar yang akan diperoleh, (note : pada awalnya pemilihan metode penambangan di dasarkan pada letak endapan relatif terhadap permukaan – dangkal atau dalam), serta mempunyai perolehan tambang yang terbaik dengan memperhatikan karakteristik unik di daerah yang akan ditambang (meliputi : alamiah, geologi, lingkungan, dll). (The cardinal rule or mine exploitation is to select a mining method that best matches the unique characteristics (natural, geologic, environmental, etc) ot the mineral deposit being mined, within the limits imposed by safety, technology, and economics, to yield the lowest cost and return the maximum profit.) Faktor- faktor yang mempengaruhi pemilihan sistem penambangan adalah sebagai berikut : 1.

Karakteristik spasial dari endapan Faktor-faktor ini bisa jadi merupakan determinan terpenting, sebab sangat mempengaruhi dalam pemilihan suatu daerah akan ditambang dengan tambang terbuka atau bawah tanah, laju produksi, pemilihan metoda penanganan material dan lay-out tambang dari cebakan. a. Ukuran (dimensi : tebal dan penyebaran) b. Bentuk (tabular, lentikular, massiv, atau irregular) c. Attitude (inklinasi dan dip) d. Kedalaman (nilai : rata-rata dan ekstrim, nisbah pengupasan-SR)



2.

Kondisi Geologi dan Hidrogeologi Karakteristik geologi dari mineral dan batuan induknya sangat mempengaruhi pemilihan metoda penambangan, khususnya dalam pemilihan antara metoda selektif atau tidak. Hidrologi mempengaruhi sistem drainase dan pompa yang diperlukan. Sedangkan mineralogi mempengaruhi cara pengolahan mineral. a. Mineralogi dan petrografi (sulfida dan oksida) b. Komposisi kimia dan kualitas (bahan tambang primer dan produk samping – by-product; untuk batubara : CV, TM, Ash, S) c. Struktur geologi (lipatan, patahan, diskontiniu, intrusi) d. Bidang lemah (kekar, retakan, cleavage dalam endapan bijih / cleats dalam batubara) e. Keseragaman, alterasi, oksidasi, erosi (zona dan batas) f. Air tanah dan hidrologi

3.

Sifat-sifat Geoteknik (mekanika tanah dan batuan) untuk bijih dan batuan sekelilingnya. Sifat mekanis dari material endapan dan batuan sekitarnya merupakan faktor kunci dalam pemilihan peralatan pada tambang terbuka (pada tambang bawah tanah hal ini berpengaruh pula pada kelas metoda yang dipilih : unsupported, supported, atau caving) a. Sifat elastik (kekuatan, modulus elastis, nisbah Poisson, dll) b. Perilaku elastik atau viskoelastik (flow, creep) c. Keadaan tegangan (tegangan awal, induksi) d. Konsolidasi, kompaksi dan kompetensi e. Sifat-sifat

fisik

lainnya

(bobot

isi

-

SG,

voids,

porositas,

permeabilitas, kandungan lengas - moisture content) 4.

Konsiderasi Ekonomi Faktor-faktor ini akan mempengaruhi hasil, investasi, aliran kas, masa pengembalian dan keuntungan a. Cadangan (tonase dan kadar / kualitas) b. Laju produksi (produksi per satuan waktu) c. Umur tambang



d. Produktivitas (produksi per satuan pekerja dan waktu, misal ton/karyawan-shift) e. Perbandingan ongkos penambangan untuk metode penambangan yang cocok 5.

Faktor Teknologi a. Perolehan tambang (mine recovery) b. Dilusi (jumlah waste yang dihasilkan dengan bijih / batubara) c. Ke-fleksibelitas-an metode dengan perubahan kondisi d. Selektivitas metode untuk batubara dan waste e. Konsentrasi atau dispersi dari pekerjaan f. Modal, pekerja, dan intensitas mekanisasi

6.

Faktor Lingkungan a. Kontrol bawah tanah b. Penurunan permukaan tanah (subsidence) c. Kontrol atmosfir (kontrol kualitas, kontrol panas dan kelembaban, serta untuk tambang bawah tanah : ventilasi,) d. Kekuatan pekerja (pelatihan, recruitment, kondisi kesehatan dan keselamatan kerja, kehidupan dan pemukiman) Obyektif dasar di dalam pemilihan suatu metode penambangan suatu

endapan mineral tertentu adalah merancang suatu sistem eksploitasi yang paling cocok di bawah suatu lingkungan yang aktual (Hamrin, 1982 dalam Hartman, 1987). Sering kali pengalaman memainkan peranan penting dalam pengambilan keputusan. Akan tetapi, pencapaian solusi optimal biasanya difasilitasi dengan menggunakan evaluasi kuantitatif dan kerekayasaan, mencakup teknik penelitian operasi (operation research), ditambah dengan komputerisasi pemrosesan data dan informasi. Evaluasi kerekayasaan dapat dibagi dalam tiga tingkatan, yaitu : •

Studi konseptual (conceptual study)

•

Studi kerekayasaan (engineering study)

•

Studi desain detail (detailed design study)



II. KLASIFIKASI METODE PENAMBANGAN DAN PERBANDINGANNYA 2.1. KLASIFIKASI METODA PENAMBANGAN Beberapa

ahli

tambang

telah

melakukan

klasifikasi

metoda

penambangan terbuka dan bawah tanah antara lain : Peele (1941), Young (1946), Lewis dan Clark (1964). Dasar dari pembagian metoda ini adalah beberapa kombinasi subyektif dari spasial, geologi dan faktor geoteknik. Sedangkan beberapa skema saat ini dikenalkan lebih kuantitatif atau memiliki pendekatan sistem tetapi menggunakan dasar pendekatan yang sama seperti Peele adalah Morrison dan Russel (1973), Boshkov dan Wright (1973), Thomas (1978), Nicholas (1981) dan Hamrin (1982). Secara garis besar, metode penambangan dapat digolongkan menjadi 3, yaitu : 1. Tambang terbuka (surface mining) 2. Tambang dalam / bawah tanah (underground mining) 3. Tambang bawah air (underwater mining / marine mine) Tambang terbuka adalah metoda penambangan yang segala aktivitas penambangannya dilakukan di atas atau relatif dekat dengan permukaan bumi, dan tempat kerjanya berhubungan langsung dengan udara bebas. Tambang bawah tanah adalah metoda penambangan yang segala kegiatan atau aktivitasnya dilakukan di bawah permukaan bumi, dan tempat kerjanya tidak langsung berhubungan dengan udara luar. Tambang

bawah

air

adalah

metoda

penambangan

yang

kegiatan

penggaliannya dilakukan di bawah permukaan air atau endapan mineral berharganya terletak di bawah permukaan air. Dengan semakin pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, serta diaplikasikannya berbagai cara baru dalam usaha mengambil



bahan galian, saat ini yang diperlukan suatu klasifikasi metoda penambangan yang mempunyai ciri (Hartman, 1987) : 1. Umum (dapat diaplikasikan pada tambang terbuka atau bawah tanah, untuk semua komoditi tambang, batubara atau non batubara). 2. Meliputi metoda yang sedang berjalan dan metoda baru (novel) yang sedang dikembangkan tetapi belum dapat dibuktikan secara keseluruhan. 3. Mengenali perbedaan kelas metoda yang besar dan biaya relatif. Kategori yang digunakan oleh Hartman adalah : - dapat diterima (acceptance): tradisional atau baru - lokal untuk tambang terbuka (atau tambang bawah tanah) - kelas dan sub kelas - metoda Klasifikasi metoda menurut Hartman (1987) dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 2.1 Klasifikasi metode penambangan AKSEPTANSI / LOKAL

KELAS Mekanis (Mechanical)

Tambang Terbuka ( Surface Mining )

SUBKLAS --Placer

Aqueous TRADISIONAL

Solution

NOVEL

Tambang Bawah Tanah (Underground Mining )

---

Unsupported

---

Supported

---

Caving

---

---

---

METODE * Open Pit Mining Quarry * Open Cast Mining Auger Mining Hydraulicking Dredging Borehole Mining Leaching * Room & Pillar Mining * Stope & Pillar Mining Shrinkage Stoping * Sublevel Stoping Cut and Fill Stoping Stull Stopping Square Set Stoping * Longwall Mining Sublevel Caving * Block Caving Rapid Excavation Automation, Robotics Hydraulic Mining UG Gasification Underground Retorting Ocean Mining Nuclear Mining Extraterrestrial Mining

KOMODITAS Metal, Nonmetal Nonmetal Coal, Nonmetal Coal Metal, Nonmetal Metal, Nonmetal Nonmetal Metal Coal, Nonmetal Metal, Nonmetal Metal, Nonmetal Metal, Nonmetal Metal Metal Metal Coal Metal Metal NonCoal (Hard rock) All Coal, Soft rock Coal Hydrocarbons Metal Noncoal Metal, Nonmetal

Catatan : Tanda * menunjukkan metode paling penting dan paling sering digunakan Sumber : Hartman, 1987



Sebelum Hartman mengemukakan pendapatnya, telah ada beberapa pembagian sistem penambangan menurut beberapa ahli, antara lain : Menurut Robert S Lewis •

Surface mining • Placer mining • Open cut mining • Underground mining • Stope Naturally Supported - Open stoping - Open stopes in small orebodies - Sub level stoping - Open stopes with pillar supports - Casual pillar - Room (or stope) and pillar (regular arrangement) • Stopes articially supported - Shrinkage stoping - With pillar - Without pillar - With subsequent waste filling - Cut and fill stoping - Stulled stopes in narrow veins - Square set stoping • Caved stopes - Caving (ore broken by induced caving) - Block caving - Sublevel caving - Top slicing • Combination of supported and caved stopes Menurut L J Thomas •

Surface mining • Alluvial mining • Mineral sands mining • General open pit mining • Surface mining machinary • Open cut mining of bedded deposit • Open pit mining of massive deposit • Abandoned pit • Non-entry mining

•

Underground mining (pembagian sama dengan Robert S Lewis)



Menurut K A Sweet •

•

•

Surface mining • Placer mining - Panning and sluicing - Hydraulicking - Dredging • Open pit - Single bench - Multiple bench - Strip mining - Quarry mining • Glory hole Underground Metalliferous • Self supported opening (natural) - Open stope mining - Isolated openings - Sublevel stoping - Longhole stoping - Pillared open stopes - Random pillars - Regular pillars • Open Artificially supported stopes (supported openings) - Shrinkage stoping (broken ore) - Cut and fill (waste filled) - Square set stoping - Longwall mining • Caving methods (Stress relief) - Caving (ore broken bay induces collapse) - Sub level caving - Block caving - Top Slicing Underground Coal Mines • Drift mine • Slop mine • Shaft mine



2.2. PERBANDINGAN TAMBANG TERBUKA DAN BAWAH TANAH Keuntungan tambang terbuka antara lain : 1. Ongkos penambangan per ton atau per BCM bijih lebih murah karena tidak

perlu

adanya

penyanggaan,

ventilasi

dan

pencahayaan

(illumination) 2. Kondisi kerjanya lebih baik, karena berhubungan langsung dengan udara luar dan sinar matahari 3. Penggunaan alat-alat mekanis dengan ukuran besar dapat lebih leluasa, sehingga produksinya bisa lebih besar 4. Pemakaian bahan peledak dapat lebih efisien, leluasa dan hasilnya lebih baik, karena : a. Adanya bidang bebas (free face) yang lebih banyak b. Gas-gas beracun yang dapat ditimbulkan oleh peledakan dapat dihembus angin dengan cepat (tidak terakumulasi) 5. Perolehan tambang (mining recovery) lebih besar, karena batas endapan dapat dilihat dengan jelas 6. relatif lebih aman, karena bahaya yang mungkin timbul terutama akibat kelongsoran, sedangkan pada tambang bawah tanah selain kelongsoran

juga

disebabkan

oleh

adanya

gas-gas

beracun,

kebakaran dll 7. Pengawasan dan pengamatan mutu bijih (grade control) lebih mudah Kerugian tambang terbuka antara lain : 1. Para pekerja akan langsung dipengaruhi oleh keadaan cuaca, dimana hujan yang lebat atau suhu tinggi akan mengakibatkan efisiensi kerja menurun 2. Kedalaman penggalian terbatas, karena semakin dalam penggalian akan semakin banyak overburden harus dipindahkan 3. Timbul masalah dalam mencari tempat pembuangan tanah penutup yang jumlahnya cukup banyak 4. Alat-alat mekanis letaknya tersebar 5. Pencemaran lingkungan hidup relatif lebih besar



III. SATUAN OPERASI PENAMBANGAN Selama tahap persiapan dan eksploitasi dari semua tambang jika material batuan dan tanah, bijih atau buangan ditambang dari bumi, dicatat bahwa ada satuan operasi yang digunakan. Satuan operasi penambangan adalah langkah dasar yang digunakan untuk memproduksi mineral dari endapan, bersama dengan langkah tambahan yang terlibat. Langlkahlangkah ini yang mengkontribusi secara langsung ke ekstraksi mineral disebut “operasi produksi”, termasuk siklus produksi dari operasi. Sedangkan langkah-langkah tambahan yang mendukung siklus produksi disebut “operasi tambahan”. Siklus produksi menggunakan satuan operasi yang secara normal didalam dua fungsi : pemecahan batuan dan penanganan material. Pemecahan batuan meliputi berbagai mekanika, tetapi untuk batuan dilengkapi dengan pemboran dan peledakan. Penanganan material meliputi pemuatan

atau

pengalihan

dan

transportasi

material

(transportasi

horisontal), dengan option “kerekan”. Jadi sklus produksi dasar di dalam tambang terdiri dari satuan-satuan operasi.

Siklus produksi = Pemboran + Peledakan + Pemuatan + Pengangkutan

Jika operasi produksi cenderung untuk memisahkan dan bersiklus secara alamiah, sedangkan kecenderungan tambang yang modern adalah mengeliminasi atau mengkombinasikan fungsi-fungsi dalam menambahkan kekontinuitasan. Sebagai contoh tanah dapat digali dengan suatu alat gali tanpa

memerlukan

pemboran

dan

peledakan.

Jika

penggemburan

(loosening) diperlukan, kegiatan dapat dilengkapi penggaruan (ripping) tanpa peledakan sebelum pemuatan.



Siklus operasi pada tambang terbuka dibedakan terutama oleh skala peralatan. Pada tambang terbuka yang modern, misalnya lubang tembak dengan diameter beberapa inchi dilakukan dengan mesin bor putar atau tumbuk untuk penempatan bahan peledak jika batuan keras yang akan digali. 3.1 PEMBORAN DAN PENETRASI BATUAN

Rock Breakage Pelepasan atau pembebasan batuan dari massa batuan induknya disebut “pemecahan batuan” (rock breakage). Hal ini dapat dilakukan menggunakan api, air bertekanan tinggi, tekanan, maupun bahan peledak. Pada umumnya, ada dua tipe operasi pemecahan batuan yang dilakukan ditunjukkan dalam industri pertambangan, yaitu penetrasi batuan (rock penetration : drilling, cutting, boring, dll) dan fragmentasi batuan (rock fragmentation). Dalam penetrasi batuan (pemboran, cutting dll) pada suatu lubang bor biasanya dilakukan secara mekanik dan kadang-kadang termik atau hidrolik. Tujuan dari penetrasi batuan antara lain untuk : (1) Penempatan bahan peledak atau keperluan lain yang memerlukan lubang berukuran kecil (2) Membuat bukaan tambang atau terowongan (tunnel) final. (3) Mengekstraksi produk mineral sesuai ukuran dan bentuk yang diijinkan (batu dimensi). Berlawanan dengan penetrasi batuan, fragmentasi batuan bertujuan untuk menggemburkan dan memuat menjadi fragmen-fragmen suatu massa batuan, secara konvensional dengan energi kimia, pada peledakan tetapi ditambah secara mekanik hidrolik dan aplikasi baru dari energi. Penetrasi

batuan

dapat

diklasifikasikan

pada

beberapa

basis.

Termasuk dalam hal ini ukuran lubang, metoda mounting, tipe dari power. Pembagian / skema yang akan digunakan pada tulisan ini adalah berdasarkan bentuk dari penggempuran batuan atau jenis energi yang digunakan untuk melakukan penetrasi. Klasifikasi ini bersifat umum, dapat [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 11


diaplikasikan pada seluruh jenis tambang dan mencakup seluruh bentuk penetrasi. Metoda dan konsep penetrasi batuan dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 3.1 Klasifikasi Metoda Penetrasi batuan BENTUK ENERGI Praktikal

METODA

Mechanical (Drilling)

Baru (Novel)

Termal

Fluid

Eksperimental

Sonik Kimiawi (Chemical) Elektris Sinar Nuklir

MESIN

Percussion Drop tool Hammer Rotary, drag-bit Blade Stone-set Sawing Rotary, roller bit Rotary-percussion Hammer Rotary

Churn atau Cable-tool drill Rock Drill, Channeler Auger atau Rotary drill, boring Diamond drill Wire-rope, chain atau rotary saw Rolling-cutter drill, boring

Flame Plasma Hot Fluid Fusion Freezing Jet Erosion Bursting Cavitation Vibration Explosion Reaction Electric arc or Current Electric beam Electromagnetic induction Laser Fisi Fusi

Rock drill (independent rotation) Rolling-cutter drill (superimposed percussion) Jet piercer, jet channeler Plasma torch Rocket Subterrene (conceptual) Hydraulic jet, monitor, canon Pellet-impact atau abrasion drill Impossion drill Cavitating drill High-frequency transducer Shaped charge, capsule, projectile Rock “softener”, dissolution Electrofrac drill Electron gun Spark drill Electromagnetic radiation beam (conceptual) (conceptual)

Sumber : Hartman, 1987 Pemboran (Drilling) Pemboran

dapat

dilakukan

untuk

bermacam-macam

tujuan

:

penempatan bahan peledak; pemercontohan (merupakan metoda sampling utama dalam eksplorasi); dalam tahan developmen : penirisan, test fondasi dan lain-lain; dan dalam tahap eksplotasi untuk penempatan baut batuan & kabel batuan (dalam batubara pemboran lebih banyak dibuat untuk pemasangan baut batuan - bolting daripada untuk peledakan). Jika



dihubungkan dengan peledakan, penggunaan terbesar adalah sebagai pemboran produksi. Komponen Operasi dari Sistem Pemboran Ada 4 komponen fungsional utama. Fungsi ini dihubungkan dengan penggunaan energi oleh sistem pemboran di dalam melawan batuan dengan cara sebagai berikut : •

Mesin bor, sumber energi adalah penggerak utarna, mengkonversikan energi dari bentuk asal (fluida, elektrik, pnuematik, atau penggerak mesin combustion) ke energi mekanik untuk mengfungsikan sistem.

•

Batang bor (rod) mengtransmisikan energi dari penggerak utama ke mata bor (bit).

•

Mata bor (bit) adalah pengguna energi didalam sistem, menyerang batuan secara makanik untuk melakukan penetrasi.

•

Sirkulasi fluida untuk membersihkan lubang bor, mengontrol debu, mendinginkan bit dan kadang-kadang mengstabilkan lubang bor. Ketiga komponen pertama adalah komponen fisik yang mengontrol

proses penetrasi, sedangkan komponen ke empat adalah mendukung penetrasi melalui pengangkatan cuttings. Mekanisme penetrasi, dapat dikategorikan kedalam 2 golongan secara mekanik yaitu rotasi dan tumbukan (percussion) atau selanjutnya kombinasi keduanya. Gambaran dari aksi pemboran untuk masing-masing kategori dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 3.1. Tipe aksi pemboran dalam memecah batuan



Faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja pemboran. 1.

Variabel

operasi,

mempengaruhi

ke

empat

komponen

sistem

pemboran (drill, rod, bit dan fluid). Variabel dapat dikontrol pada umumnya dan mencakup dua kategori dari faktor-faktor kekuatan pemboran : (a) tenaga pemboran, energi semburan dan frekuensi, kecepatan putar, daya dorong dan rancangan batang bor dan (b) sifat-sifat fluida dan laju alirnya. 2.

Faktor-faktor lubang bor, meliputi : ukuran, panjang, inklinasi lubang bor; tergantung pada persyaratan dari luar, jadi merupakan variabel bebas. Lubang bor di tambang terbuka pada umumnya 15 - 45 cm (618 inch). Sebagai perbandingan, untuk tambang bawah tanah 4-17,5 cm (1,5-7 in.).

3.

Faktor-faktor batuan, faktor bebas yang terdiri dari : sifat-sifat batuan, kondisi geologi, keadaan tegangan yang bekerja pada lubang bor yang sering disebut sebagai drillability factors yang menentukan

drilling strength dari batuan (kekuatan batuan untuk bertahan terhadap penetrasi) dan membatasi unjuk kerja pemboran. 4.

Faktor-faktor pelayanan, yang terdiri dari pekerja dan supervisi, ketersediaan tenaga, tempat kerja, cuaca dan lain-lain, juga merupakan faktor bebas.

Parameter Performansi (Unjuk Kerja) Untuk memilih dan mengevaluasi sistem pemboran yang optimal, ada 4 parameter yang harus diukur atau diperkirakan,yaitu : 1. Energi proses dan konsumsi daya (power) 2. Laju penetrasi 3. Lama penggunaan bit (umur) 4. Biaya (biaya kepemilikan + biaya operasi) Pemilihan Alat Bor Pemilihan suatu alat produksi haruslah melalui suatu prosedur yang telah didefinisikan dengan baik. Hal ini merupakan persoalan rancangan rekayasa [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 14


yang sebenarnya (true engineering design) yang memerlukan suatu pertimbangan harga. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 1. Mendeterminasi dan menentukan spesifikasi kondisi-kondisi dimana alat bor akan digunakan, seperti faktor-faktor yang berhubungan dengan pekerjaan (pekerja, lokasi, cuaca dan lain-lain) dengan konsiderasi keselamatan kerja. 2. Menetapkan tujuan untuk fase pemecahan batuan dari siklus operasi produksi ke dalam tonase, fragmentasi, throw, vibrasi dan lain-lain (mempertimbangkan batasan pemuatan dan pengangkutan, stabilitas kemiringan lereng, kapasitas crusher, kuota produksi, geometri pit, dll). 3. Atas dasar pada persyaratan peledakan, merancang pola lubang bor (ukuran dan kedalaman lubang ledak, kemiringan, burden dan spasi). 4. Menentukan faktor drillability untuk jenis batuan yang diantisipasi, mengindentifikasikan metoda pemboran yang mendekati kelayakan. 5. Men-spesifikasikan variabel operasi untuk tiap sistem dibawah pengamatan, meliputi : mesin bor, batang bor, mata bor dan sirkulasi fluida. 6. Memperhitungkan parameter unjuk kerja, termasuk ketersediaan alat, biaya dan perbandingan. Mengamati sumber tenaga dan memilih spesifikasi. Item biaya yang besar adalah mata bor, depresiasi alat bor, tenaga kerja, pemeliharaan, energi dan fluida. Umur bit dan biaya merupakan hal yang kritis namun sulit untuk diproyeksikan. 7. Memilih sistem pemboran yang memuaskan semua persyaratan biaya keseluruhan yang rendah dan memperhatikan keselamatan kerja. Tabel di bawah ini adalah salah satu contoh alat bantu untuk pemilihan alat bor.



Tabel 3.2 Aplikasi pemboran dan metoda penetrasi dari beberapa batuan yang berbeda

METODE PEMBORAN Hydraulic Jet Rotary, drag bit Rotary, roller bit Rotary Percussion Pecussion Therm. Jet Piercing

DRILLABILITY (KEMAMPUBORAN) & JENIS BATUAN 3 4 2 1 KERAS SANGAT KERAS SEDANG - KERAS LUNAK (Granit, Rijang) (Takonit, Kuarsit) (bt kapur, (Serpih, Batu kapur batu pasir terlapukkan, terlapukkan) Batubara X X X X X X X X X X X X X X

Sumber: Hartman, 1987 Pemotongan (Cutting) Jika pemotongan merupakan bagian integral dari siklus produksi, hal itu dilakukan dengan mesin yang dirancang sesuai dengan karakteristik batuan / mineral yang diinginkan. Pada saat ini, pemotongan (cutting) dilakukan pada dua aplikasi utama, yaitu : 1. Batubara dan mineral non-metal yang lebih lunak (tambang bawah tanah); jenisnya : Chain cutting machine, shortwall (fixed bar) atau universal (movable-bar). 2. Batuan dimensi (tambang terbuka) a. Channeling machine, percussion atau flame jet b. Saw, wire, atau rotary Tujuan dari kegiatan cutting adalah menghasilkan “kerf” yang dapat mengurangi atau mengeliminir peledakan. Aksi penetrasi dasar dalam pemotongan batuan atau batubara sama dengan pemboran. Penggalian Mekanik (Mechanical Excavating) Aplikasi penggalian secara mekanis pada tambang terbuka a.l.: 1.

Penggaru (Ripper) Tanah yang sangat kompak, batubara, atau batuan yang lunak atau telah mengalami pelapukan.

2.

Bucket Wheel Excavator (BWE) & cutting-head excavators [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 16


Tanah dan batubara. 3.

Auger and highwall miners Batubara

4.

Mesin Gali Mangkuk mekanis (MGM - Mechanical dredges) Endapan aluvial / placer, koral dan tanah (di bawah air). Sebagai perbandingan, penggalian secara mekanis pada tambang

bawah tanah dilakukan sebagai berikut : 1.

Continous miner dan longwall shearer Batubara atau batuan non-logam yang lunak

2.

Boom-type miner (roadheader) dan Tunnel-boring, raise-boring, serta shaft-sinking machine Batuan lunak sampai sedang-keras.

3.2. PEMUATAN DAN PENGGALIAN Penanganan Material (Material Handling) Semua

satuan

operasi

yang

terlihat

dalam

penggalian

atau

pemindahan tanah / batuan selama penambangan disebut penanganan material (material handling). Pada siklus operasi, dua operasi utama adalah pemuatan dan transportasi, dan jika transportasi vertikal diperlukan, kerekan (hoisting) akan menjadi operasi opsi ketiga. Penanganan material pada tambang mekanisasi modern berpusat pada peralatan. Skala peralatan pada tambang terbuka semakin bertambah besar. Batas atas ukuran truk meningkat menjadi 300 ton, 170 m3 untuk

dragline, 140 m3 untuk shovel dan 8400 m3 untuk bucket wheel excavator. Klasifikasi untuk peralatan tambang untuk penggalian-pernuatan dapat dilihat pada Tabel di bawah ini.



Tabel 3.3. Klasifikasi peralatan penggalian dan pemuatan Tambang Terbuka OPERASI TAMBANG TERBUKA Siklus (Cyclic)

Kontiniu (Continuous) BAWAH TANAH Siklus (Cyclic)

Kontiniu

KATEGORI / METODE Shovel

Dragline Dozer Scraper Peledakan (Blasting) Ekskavator Mekanis Excavator) Highwall Mining Dredging Loader Shaft Mucker Self-loading transport Slusher Continous Miner Boring Machine

MESIN (APLIKASI)

Power Shovel, Front-end Loader, Hydraulic Excavator, Backhoe (penambangan bijih, pengupasan OB) Clawler, Walking (pengupasan OB) Rubber tired, crawler (blade) Rubber tired, crawler Explossives stripping (OB) (Mech. Bucket Wheel (BWE) (OB), cutting head (tanah, batubara) Auger, Hidghwall Miner (batubara) Bucket ladder, hydraulic (placer) Overhead, gathering arm, shovel, front-end Clamshell, Orange peel, Cactus grab Load-Haul-Dump (LHD) Rope-drawn Scrapper (bijih logam) Milling type, drum, ripper, borer, auger, plow, shearer (batubara & non-logam) Tunnel-Boring Machine (TBM), roadheader, raise borer, shaft borer (batuan lunak)

Source : Hartman, 1987.



Keuntungan dan kerugian dari berbagai alat dapat dilihat pada Tabel berikut. Tabel 3.4. Perbandingan antara fitur Shovel, Dragline dan BWE Alat

Keuntungan

Shovel

1. Biaya modal per satuan volume lebih rendah atas kapasitas mangkuk, meskipun bila memperhitungkan panjang boom atau berat mesin gambaran kasar biaya-biaya modal adalah ekivalen 2. Penggalian lebih baik pada material keras dan hasil peledakan 3. Dapat memilah-milah dengan baik 1. 2. 3.

Dragline

Operasinya luas dan mudah digerakkan Kemampuan menggalinya besar Dapat menangani dan menimbun tanah penutup yang memiliki kestabilan rendah 4. Aman dari luncuran tumpukan tanah dan longsoran pit selama operasi normal 5. Prosentase perolehan batubara besar dan meminimkan kehancuran 6. Dapat menggali box-cut lebih dalam 7. Biaya perawatan rendah 8. Dapat memilah dengan baik 9. Tidak terpengaruh golongan lap. batubara 10. Dapat bergerak ke sebarang arah

Kerugian 1. Dapat terjadi kehancuran batubara pada perolehan yang kecil 2. Dimasuki oleh luncuran timbunan dan banjir pada pit 3. Tidak mudah menangani timbunan yang kestabilannya rendah 4. Tidak mudah menggali box-cut 5. Kemampuan / kedalaman penggalian berkurang bila dibandingkan dengan dragline dengan biaya yang sama 6. Sulit digerakkan 1. 2. 3.

Memerlukan persiapan permukaan Tidak dapat menggali dengan baik, apabila hasil peledakan tidak baik Biaya modal per yard3 lebih besar, walaupun bila memperhitungkan panjang boom dan berat mesin diperhitungkan, biaya akan ekivalen

Tidak dapat menggali material keras Memerlukan sejumlah persiapan permukaan 3. Ketersediaan rendah 4. Membutuhkan kru dalam jumlah besar 4. 5. Biaya modal besar bila dibandingkan hasil BWE 6. Dapat dimasuki luncuran timbunan dan 5. banjir 7. Dapat menyebabkan kehancuran batubara 6. sehingga perolehan batubara kecil 8. Mobilitas rendah Sumber: Anon., 1976a (By permission from Bucyrus-Erie Co., S. Milwaukee, Wl.), dalam Hartman, 1987 1. 2. 3.

Operasinya kontinu Interval jangkauannya panjang Dapat beroperasi pada dinding jenjang yang tinggi dan pada lapisan batubara Dapat dengan mudah menjangkau karakteristik tumpukan dan kestabilan buruk Dapat memperluas interval shovel dan dragline jika beroperasi secara tandem Dapat langsung menyediakan dataran untuk reklamasi

1. 2.

Pemilihan Alat Secara garis besar, ada empat faktor yang pemilihan alat ekskavasi (Pfileider, 1973a, Martin et al, 1982 dalam Hartman, 1987), yaitu : 1. Faktor performansi (unjuk kerja) Faktor ini berhubungan langsung dengan produktifitas mesin, dan meliputi : kecepatan putar, tenaga yang tersedia, jarak penggalian, kapasitas bucket, kecepatan tempuh, dan reliabilitas. [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 19


2. Faktor desain Mencakup kecakapan pekerja, teknologi yang digunakan, jenis pengawasan dan tenaga (power) yang tersedia. 3. Faktor penunjang (Support) 4. Faktor biaya Pengangkutan Material dalam jumlah besar dalam industri pertambangan ditransport dengan haulage (pemindahan ke arah horizontal) dan hoisting (pemindahan vertikal). Klasifikasi metoda pengangkutan dapat dilihat pada Tabel di bawah ini. Tabel 3.5 Klasifikasi metoda pengangkutan Tambang Terbuka OPERASI TAMBANG TERBUKA Siklus (Cyclic)

METODA

JARAK ANGKUT

GRADEABILITY (O) Rerata Maks.

Rail, Train Truk, Trailer Scrapper (ban karet) Front-end Loader Dozer Skip Aerial Tramway Belt Conveyor High-angle conveyor Hydraulic conveyor (pipeline)

Tidak terbatas 0,3-8 km 0,2-5 mil 150-1500 m 500-5000 ft 300 m <1000 ft 150 m <500 ft 2400 m <8000 ft vert. 0,8-8 km 0,5-5 mil 0,3-16 km 0,2-10 mil 1,6 km <1 mil Tidak terbatas

2 3 8 12 12 15 8 12 15 20 Tidak terbatas 5 20 17 20 40 60 Tidak terbatas

Rail (Train) Truck, Shuttle Car Slusher (Scraper) LHD Skip, Cage Kontinius Conveyor (Belt, Chain and flight, monorail) Hydraulic Conveyor Pneumatic Conveyor Sumber : Hartman, 1987

Tidak terbatas 150-1500 m 500-5000 ft 30-90 m 100-300 ft 90-600 m 300-2000 ft 2400 m <8000 ft vert.

2 3 8 12 25 30 8 12 Tidak terbatas

Kontinius

BAWAH TANAH Siklus (Cyclic)

0,3-8 km

0,2-5 mil

Tidak terbatas Tidak terbatas

17

20

Tidak terbatas Tidak terbatas

Untuk alat angkut yang paling banyak digunakan (truk jungkit), dapat dijumpai 4 tahap : pemuatan, pengangkutan, penuangan dan kembali kosong (lihat Gambar).



Sumber : Martin, 1982 dalam Hartman, 1987 Gambar 3.1. Daerah kerja pengangkutan pada tambang terbuka Keuntungan dan kerugian beberapa alat angkut dirangkum pada tabel di bawah ini.



Tabel 3.6 Perbandingan Keuntungan dan Kerugian beberapa alat angkut MESIN Dozer Truck, Trailer Scraper (roda karet) Rail (Kereta Api)

KEUNTUNGAN Luwes Kemampuan tanjakan baik mampu di medan yang susah Luwes dan mudah digerakkan Menangani batuan kasar, besar Kemampuan tanjakan sedang Luwes dan mudah digerakkan Kemampuan tanjakan (grade-ability) baik Produksi besar, ongkos murah Jarak angkut tak terbatas Menangani batuan kasar, besar Produksi besar, kontiniu Kemampuan tanjakan sangat baik Biaya operasi kecil

1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 1. 2. 3. 1. 2. 3.

1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3.

KERUGIAN Terbatas untuk angkutan jarak dekat Tidak kontiniu Produksi kecil, lambat Membutuhkan jalan angkut yang baik Pelan saat cuaca buruk Ongkos operasi tinggi Mungkin membutuhkan dorongan pemuatan Terbatas untuk tanah, fragmen kecil Ongkos perawatan tinggi Biaya perawatan rel (track) Kemampuan tanjakan buruk Biaya investasi tinggi Tidak luwes Terbatas untuk batuan kecil atau hancur Biaya investasi tinggi

Belt Conveyor (Ban berjalan) Sumber: Modifikasi dari Pfieider, 1973a, 1973b; Martin et al, 1982 dalam Hartman, 1987

3.3. OPERASI TAMBAHAN Operasi ini terdiri dari operasi-operasi yang mendukung tetapi tidak mempunyai kontribusi langsung dari penambangan. Klasifikasi operasi ini dapat dilhat pada Tabel berikut. Tabel 3.7. Klasifikasi Operasi Tambahan pada Pertambangan FUNGSI Eksploitasi Kesehatan & Keselamatan Kerja Kontrol lingkungan Kontrol Tanah Suplai & distribusi tenaga Kontrol air dan banjir Pembuangan limbah Persediaan material Perawatan dan Perbaikan Pencahayaan Alat komunikasi Konstruksi Angkutan Karyawan Development Persiapan lokasi Pemindahan topsoil Reklamasi permukaan

TAMBANG TERBUKA

TAMBANG BAWAH TANAH

Pemantauan debu* Pengurangan kebisingan Pencegahan pembakaran spontan Pencegahan penyakit Proteksi air dan udara Pembuangan limbah* Stabilitas lereng Kontrol erosi tanah Distribusi tenaga / listrik Pemompaan , drainase Penyimpanan, penumpahan Penyimpanan, deliveri persediaan Fasilitas bengkel Lampu portabel Radio, telefon Jalan angkut, dll Truk karyawan, dll

Pemantauan debu & gas* Pengaturan ventilasi & udara* Pengurangan kebisingan Pencegahan penyakit Proteksi air tanah Kontrol subsidens Kontrol Roof Kontrol ambrukan Distribusi tenaga/listrik/udara terkompresi Pemompaan , drainase Back filling, hoist ke permukaan Penyimpanan, deliveri persediaan Fasilitas bengkel Lampu portabel dan stationery Radio, telefon Jalan angkut, dll Man cages, trips, cars, dll

Pembersihan lahan, jalan, dll Pengupasan, penimbunan Penggantian alat-alat, penghijauan



3.4. SIKLUS DAN SISTEM Suatu bagan alir dari satu siklus operasi tipikal tambang terbuka dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Persiapan lokasi Pembersihan Pemindahan tanah pucuk

Transport ke lokasi penyimpanan

Transport untuk pemindahan langsung

Persiapan pemboran jenjang Pemboran

Penggaruan

Pengisian & Peledakan

Pembuangan OB (Langsung

Pembuangan OB Transport ke lokasi penyimpanan

Transport ke lokasi backfill

Pembersihan permukaan batubara / bijih Penggaruan batubara / bijih Pemboran batubara / bijih Coal Augering Peledakan

Penggalian / Pemuatan Batubara / bijih Transport batubara / bijih (utk penyimpanan & proses) Pembuangan Parting Back filling (dari lokasi penyimpanan) Perataan bongkahan Pemindahan tanah pucuk Perataan permukaan akhir Penghijauan Pemantauan

Aktifitas penunjang : - Drainase - Pergudangan - Jalan / akses - Pengawasan

Sumber : Martin, 1982 dalam Hartman, 1987

Gambar 3.2. Siklus operasi tipikal tambang terbuka [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 23


IV. PERSIAPAN TAMBANG TERBUKA Persiapan

tambang

adalah

pekerjaan

yang

dilakukan

untuk

menyingkap endapan mineral untuk siap ditambang. Proses yang termasuk disini adalah semua tahapan yang diperlukan untuk suatu tambang menuju ke

penjadwalan

produksi

yang

lengkap,

antara

lain

perencanaan,

perancangan, konstruksi dan lain-lain. Persiapan tambang mengikuti pada umumnya studi kelayakan pada tahap I dan II yang dikembangkan sejauh mungkin dan informasi yang lebih baik tersedia selama tahapan beruntut dari proyek. Dari titik pandang fisik di pembukaan tambang, sifat utama persiapan adalah melengkapi jalan menuju ke endapan bijih yang memungkinkan para pekerja, peralatan, power, supplier, air dan udara dapat melaluinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi pekerjaan persiapan tambang antara lain : 1. Faktor lokasi dan iklim 2. Faktor Geologi dan Alamiah a. Tanah dan topografi. b. Relasi spasial (ukuran, bentuk, attitude dan lain-lain) dari badan bijih termasuk kedalaman. c.

Konsiderasi geologi, mineralogi, petrografi, struktur, genesa badan bijih, gradien temperatur batuan, kehadiran air clan lain-lain.

d. Sifat mekanika batuan: kekuatan, modulus elastik, kekerasan, abrasiveness, dan lain-lain. e. Sifat-sifat kimia dan metalurgi (akibat penyimpanan, proses dan laihlain), 3. Faktor Sosial - Ekonomi - Politik - Lingkungan Sangat tergantung pada faktor luar. Faktor-faktor ini antara lain : a.

Demografi clan keterampilan penduduk setempat.

b.

Finansial dan pemasaran.

c.

Kestabilan politik setempat.



d.

Peraturan polusi.

e.

Bantuan pemerintahan yang lain.

Tahapan Persiapan Tahapan ini dapat berlaku untuk persiapan di tambang terbuka maupun tambang bawah tanah, yaitu : a. Adopsi dari laporan studi kelayakan sebagai dokumen perencanaan, subyek ke modifikasi sebagai kemajuan pengembangan. b. Konfirmasi dari metoda penambangan dan rencana pertambangan umum. c. Pengaturan finansial yang berdasarkan pada estimasi biaya yang telah dikonfirmasikan pada laporan studi kelayakan. d. Pengumpulan data tanah, termasuk Undang-undang Pertambangan dan Permukaan. e. Pengarsipan

pernyataan

dampak

lingkungan,

mendapatkan

ijin

penambangan (termasuk rencana reklamasi). f. Melengkapi jalan-jalan permukaan, transportasi, komunikasi, dan power

supply ke tambang. g. Perencanaan dan konstruksi pabrik, termasuk fasilitas pendukung, pelayanan dan kontrol administrasi. h. Pendirian pabrik pengolahan mineral, jika diperlukan, dan penanganan bijih dan fasilitas perkapalan, penimbunan dan pembuangan waste. i. Pemilihan peralatan penambangan untuk persiapan dan eksplorasi. j. Konstruksi dari bukaan jalan utama ke badan bijih dan bukaan selanjutnya, pada tambang terbuka : pengupasan tanah lanjut (advanced

stripping). k. Pengadaan tenaga kerja dan pelatihan tenaga kerja dan pelayanan pendukung (perumahan, transportasi, gudang yang diperlukan). 4.1. SIFAT DAN LINGKUP TUGAS Beberapa faktor pada persiapan tambang menerima beberapa perhatian khusus didalam tahap preparasi tambang terbuka. Dari faktor lokasi, iklim adalah faktor yang lebih kritis yang berhubungan dengan operasi [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 25


di permukaan. Di antara faktor geologi, lapangan, kedalaman dan karakteristik spasial dari endapan serta keberadaan air adalah sangat penting pada tambang terbuka. Pada faktor lingkungan, beberapa persyaratan anti polusi dan reklamasi sangat perlu diperhatikan. Mencatat tahapan pada persiapan tambang yang telah disebutkan di atas ada 3 tahapan penting dan unik pada tambang terbuka yaitu : 1. Inisiasi rencana reklamasi sebagai bagian dari pernyataan dampak lingkungan. 2. Penentuan tempat penimbunan tanah pucuk dan limbah. 3. Penentuan dari pengupasan tanah penutup lanjut untuk mendapatkan jalan ke endapan. Sebagai

petunjuk,

tabel

di

bawah

ini

menunjukkan

diagram

penjadwalan dari suatu tambang terbuka yang dirancang untuk produksi bijih "metal" 20.000 ton/hari. Tahap prospeksi selama 2,5 tahun. Tahap eksplorasi dan studi kelayakan sekitar 5,5 tahun. Tahap persiapan memerlukan lebih dari 3 tahun, dan dengan tahun tambahan untuk percobaan produksi untuk mencapai target produksi yang direncanakan. Jadi waktu

total

sekitar

12

tahun.

Reklamasi,

pembuangan

waste dan

pengupasan tanah penutup lanjut dijadwalkan pada tahap ke 3. Pada gambar di halaman berikutnya akan diperlihatkan denah dari suatu tambang batubara di Black Thunder.



Tabel 4.1 Diagram penjadwalan untuk tambang terbuka tahun 1.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Prospeksi / Eksplorasi - Geologi - Pemboran Pendahuluan - Survey dan Ijin lingkungan - Uji Jenjang Metallurgy Studi Kelayakan - Geologi - Pemboran Konfirmasi - Jalan / Akses ke Deposit - Sampel Curah (Bulk Sampling) - Uji Metalurgi dan Desain Flow Sheet - Studi Teknik dan Ekonomi - Survey, ijin & Kontrol Lingkungan - Administrasi & Penunjang

3

Pembangunan & Konstruksi - Desain dan rekayasa - Konstruksi fasilitas di permukaan - Pengupasan pra-produksi - Kontrol Lingkungan - Administrasi & Penunjang

Penemuan

Mulai Produksi

Sumber : Hartman 1987 Gambar 4.1. Lay-out Tambang Batubara Terbuka Black Thunder [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 27


4.2. RANCANGAN DAN PERENCANAN TAMBANG Tugas utama dari desain kerekayasaan pada tahap persiapan tambang terbuka adalah perencanaan open pit. Ada tiga faktor utama yang mempengaruhi perencanaan ini (Soderberg dan Rausch, 1968; Atkinson, 1983 dalam Hartman, 1987) yaitu: 1. Faktor alamiah dan geologi : kondisi geologi, jenis bijih, kondisi hidrologi, topografi, dan karakteristik metalurgi. 2. Faktor ekonomi : kadar bijih, tonase bijih, nisbah pengupasan, kadar rata-rata (terendah), biaya operasi, biaya investasi, keuntungan yang diinginkan, tingkat produksi, dan kondisi pemasaran. 3. Faktor teknologi : peralatan, pit slope, tinggi jenjang, kemiringan jalan, batas properti dan batas pit. Selain penentuan batas pit yang sangat penting, Mathilson (1982) menekankan kepentingan yang sama dan pengembangan suatu tahapan penambangan yang optimal dan penjadwalan produksi selama umur tambang. Oleh karena itu, dia membuat daftar obyektif dari perencanaan tambang dari titik pandang kelayakan sebagai berikut : 1. Menambang bijih sehingga didapatkan ongkos produksi minimum per satuan berat dari bijih (Penambangan next best ore dengan tahapan). 2. Menjaga viabilitas operasi (kecukupan ukuran lebar jenjang dan kesiapan jalan untuk peralatan). 3. Menjaga

bijih

yang

terekspos

untuk

mengamankan

kesalahan

perhitungan atau kekurangan data eksplorasi. 4. Menunda pengupasan tanah penutup selama mungkin tanpa keserasian dengan peralatan, tenaga kerja clan jadwal produksi. 5. Mengikuti jadwal mulai yang logis dan dapat dicapai (untuk pelatihan, pembelian peralatan, logistik, dan lain-lain) yang meminimumkan resiko keterlambatan. 6. Memaksimumkan rancangan pit slope dan meminimumkan keruntuhan. [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 28


7. Menguji laju produksi yang ekonomis dan alternatif kadar rata-rata terendah. 8. Akhirnya, pencapaian tujuan mendapatkan metoda, peralatan dan jadwal yang

sesuai

untuk

melaksanakan

perencanaan

sebelum

memulai

pembangunan / pengembangan. Perencanaan tambang dapat dikategorikan ke perencanaan jangka pendek dan jangka panjang. 4.3. PEMILIHAN ALAT DAN SISTEM Pemilihan beberapa alat telah diterangkan sebelumnya. Di sini ditambahkan suatu petunjuk pemilihan alat untuk penanganan material seperti terlihat pada tabel di bawah ini. Tabel 4.2 Petunjuk pemilihan alat untuk penanganan material di tambang terbuka.

Produksi maksimum Laju produksi Umur pit Kedalaman pit Deposit Preparasi (jika perlu) Kompleksitas sistem Fleksibilitas operasi Kapasitas blending Penempatan selektif (pembuangan) Pengaruh cuaca basah Kebutuhan penjadwalan Ketersediaan sistem Peralatan pendukung Kemudahan memulai pekerjaan Investasi

Dozer Front end Loader

Dozer Scrapper

Dragline (direct casting)

Excavator Truck

Sedang

Sedang

Tinggi

Tinggi

Excavator Hopper Crusher Conveyor Tinggi

Sedang Pendek Sedang

Tinggi Panjang Sedang

Sedang Sedang Dalam

Sedang Panjang Dalam

Sedang Panjang Sedang

Tdk terkonsolidasi

Rendah Pendek Dangkal dan datar Tdk terkonsolidasi

Terkonsolidasi

Terkonsolidasi

Terkonsolidasi

Seragam sedikit boulder

Garu

Garu

Bor-Ledak

Bor-Ledak

Bor-Ledak

Bor-Ledak

Rendah

Sedang

Rendah

Sedang

Tinggi

Tinggi

Wheel Excavator Conveyor Tinggi

Tinggi

Sedang

Rendah

Tinggi

Rendah

Rendah

Tinggi

Tinggi

Rendah

Sedang

Rendah

Rendah

Baik

Sangat baik

Buruk

Baik

Sedang

Sedang

Besar

Besar

Kecil

Sedang

Kecil

Kecil

Kecil

Besar

Kecil

Besar

Sedang

Sedang

Sedang

sedang

Tinggi

Sedang

Kecil

Kecil

Kecil

Kecil

Sedang

Sedang

Tinggi

Tinggi

Sederhana

Sederhana

Moderat

Sederhana

Rumit

Rumit

Kecil

Kecil

Sedang

Sedang

Tinggi

Tinggi

Sumber : Martin et.al, 1982 (ijin dari konsultan Martin, Inc. Golden, CO.) dalam Hartman, 1987



4.4. CUT-OFF GRADE DAN NISBAH PENGUPASAN Ada dua pengertian cut-off grade, yaitu : 1. Kadar endapan bahan galian terendah yang masih memberikan keuntungan bila ditambang 2. Kadar rata-rata terendah dari endapan bahan galian yang masih memberikan keuntungan apabila ditambang

Cut-off grade ini yang akan menentukan batas-batas atau besarnya cadangan, selain itu juga menentukan perlu tidaknya dilakukan pencampuran (mixing / blending) antara endapan bahan galian yang berkadar tinggi dengan yang rendah. Nisbah pengupasan adalah perbandingan antara tonase waste yang harus dipindahkan terhadap satu ton bijih yang ditambang. Hasil suatu perancangan pit akan menentukan beberapa tonase bijih dan waste yang dikandung pit itu. Perbandingan antara waste dan bijih tersebut akan memberikan nisbah pengupasan rata-rata suatu open pit. Menurut Jennings dan Black, ada 2 (dua) nisbah pengupasan yang harus dibedakan, yaitu : a. Overall stripping ratio (R) R menyatakan berapa volume waste yang harus dipindahkan untuk menyingkapkan satu volume unit bijih. Dirumuskan sebagai berikut :

R=

V pit + Vbijih Vbijih

b. Breakeven stripping ratio (BESR) Untuk menganalisis kemungkinan sistem penambangan yang akan digunakan, apakah tambang terbuka atau tambang dalam, maka digunakan konsep breakeven stripping ratio (BESR). 1) BESR(1) (Overall stripping ratio) yaitu perbandingan antara biaya penambangan bawah tanah dengan penambangan terbuka.

BESR(1) =

A− B =D C



dimana: A

=

biaya penambangan secara bawah tanah/ton bijih

underground mining cost / ton ore B

=

biaya penambangan secara tambang terbuka/ton bjih

open pit mining cost / ton ore C

=

ongkos pengupasan tanah petutup/ton waste

open pit stripping cost / ton waste Ini berarti hanya bagian endapan yang mempunyai BESR lebih kecil dari D yang dapat ditambang secara tambang terbuka dengan menguntungkan. Jadi D adalah BESR(1) tertinggi yang masih dibolehkan untuk operasi tambang terbuka dengan kondisi tersebut diatas. Setelah ditentukan bahwa akan digunakan sistem tambang terbuka, maka dalam rangka pengembangan rencana penambangan digunakan BESR(2) dengan rumus sebagai berikut: 2) BESR(2) (Economic stripping ratio) artinya berapa besar keuntungan yang dapat diperoleh bila endapan bijih itu ditambang secara tambang terbuka.

BESR(2) =

E−F G

dimana: E

=

pendapatan /ton bijih (recoverable value / ton ore)

F

=

ongkos produksi /ton bjih (production cost / ton ore)

G

=

ongkos pengupasan tanah / ton waste (stripping cost / ton waste)

3) BESR(3) Biasanya keuntungan maksimum dimasukkan dalam pertimbangan BESR, sebagai berikut :

BESR(3) = E −

F+H G

dimana : H

=

keuntungan minimum/ton bijih yang diharapkan

expected minimum profit / ton ore



Contoh penentuan BESR Contoh perhitungan BESR(2) untuk bijih tembaga kadar 0,80%, 0,75 %, dan 0,60 % Cu dapat dilihat pada tabel di halaman berikutnya. Dari tabel tersebut terlihat bahwa apabila harga logam Cu = $ 0,25 / lb, -

bijih Cu (ore) dengan kadar 0,80 % mempunyai BESR = 2,5 : 1

-


-


Demikian pula dengan harga logam Cu yang lain ($0,30/lb Cu dan % 0,35 /Lb Cu) Tabel 4.3. Contoh perhitungan Break Even Stripping Ratio BESR(2) Kadar bijih, %Cu Smelter recovery, % Recovery Cu/ton Ore, lb Ongkos Produksi Penambangan Milling Dpr. & Gen. Cost Treatment Ongkos Produksi total Ongkos Pengupasan Ongkos Pengupaan /ton waste Recovery Value Harga jual per ton bijih 1. Untuk $0,25 / lb Cu BESR 2. Untuk $0,25 / lb Cu BESR 3. Untuk $0,25 / lb Cu BESR

0,80 81,80 14,10

0,70 83,02 12,20

0,60 85,80 10,30

$ 0,45 $ 1,25 $ 0,85 $ 2,55

$ 0,45 $ 1,25 $ 0,76 $ 2,46

$ 0,45 $ 1,25 $ 0,65 $ 2,35

$ 0,40

$ 0,40

$ 0,40

$ 3,53 2,5 : 1 $ 4,23 4,2 : 1 $ 4,94 6,0 : 1

$ 3,05 1,5 : 1 $ 4,23 3,0 : 1 $ 4,27 4,5 : 1

$ 2,58 0,6 : 1 $ 3,09 1,8 : 1 $ 3,61 3,2 : 1

Setelah masing-masing BESR dihitung untuk setiap kadar Cu dan berbagai harga logam Cu, kemudian dibuat grafik BESR Vs Kadar Cu.



Grafik 4.1. Contoh Grafik BESR(2) Dari grafik BESR(2) terlihat bahwa tinggi rendahnya BESR sangat dipengaruhi oleh - kadar logam dari bijih yang akan ditambang - harga logam di pasaran Jadi pada dasarnya, jika terjadi kenaikan harga logam di pasaran, dapat mengakibatkan perluasan tambang karena cadangan bertambah, sebaliknya jika harga turun, maka jumlah cadangan akan berkurang. Equivalent Yardage Menyatakan berapa ongkos pemindahan lapisan penutup per satuan unit volume tanah tertutup ($/m3, $/yd3). Besaran ini diterima dan menjadi standar pada berbagai tambang dan distrik di AS. Konsep ini berguna untuk menghitung maximum allowable stripping ratio dan pit limit. Beberapa standar yang dipakai : - Lake Superior iron ranges (loaded and hauled) Glacial till

$ 0.33 - 0.651 / m3

- Eastern US Coal fields (cast) Tanah atau batuan lepas

$ 0.13 - 0.391 /m3

- Western US porphyry copper district (blasted, loaded, hauled) Quartz monzonite porphyry

$ 0.65 - 1.311 M3



Equivalent

yardage

rating,

e,

adalah

perbandingan

ongkos

pengupasan suatu material terhadap ongkos pengupasan rata-rata standar pada e = 1 untuk $ 0,26/ m3. Harga e pada berbagai material ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Tabel 4.3

Equivalent Yardage Ratings Material Dredged mud, water Loose sand Common soil (sand, loam, till) Hard soil (clay, hardpan) Shaley rock Sandstone, limestone Hard taconite Sumber : Hartman, 1987

Rating e 0.5 0.7 1.0 1.5 1.5-2.5 2-3 3-5



V. METODA EKSTRAKSI MEKANIK Penambangan endapan bijih, batubara atau batuan yang dilakukan di permukaan dikenal sebagai tambang terbuka. Jadi metoda ini prinsipnya berdasarkan pada "permukaan". Metoda ekstraksi mekanik yang menggunakan proses mekanik pada lingkungan yang kering dapat dibedakan atas 1. Open-pit mining 2. Kuari 3. Opencast mining 4. Auger mining Keempat metoda ini adalah diterapkan pada 90% dari produksi permukaan. Secara luas, metoda open pit dan open cast menggunakan siklus operasi penambangan yang konvensional; pemecahan batuan dengan pemboran dan peledakan, diikuti operasi penanganan material penggalian, pemuatan dan pengangkutan. Pada Kuari dan auger, peledakan merupakan kegiatan yang selalu melekat bersamanya. Pada open pit mining, tanah penutup dikupas dan ditransportasikan ke suatu daerah pembuangan yang tidak ada endapan mineral dibawahnya, sedangkan open cast mining yang hampir sama metodanya dengan open pit

mining, tetapi berbeda pada satu hal yaitu : tanah penutup tidak dibuang ke daerah pembuangan tetapi diangkut langsung ke daerah yang berbatasan dan telah ditambang. Penambangan material disini terdiri dari penggalian dan pengangkutan (= casting), yang pada umumnya dikombinasikan oleh suatu alat saja. Beberapa petunjuk praktis dari ukuran jenjang dapat dilihat pada tabel berikut ini.



Tabel 5.1 Ukuran jenjang berbagai endapan Tinggi jenjang Ft m Tembaga 40 – 60 12 – 18 Bijih besi 30 – 45 9 – 14 Non logam 40 – 100 12 – 30 Batubara 50 – 75 15 – 23 Sumber : HARTMAN, 1987 Endapan

80 60 60 50

Lebar jenjang ft m – 125 24 – 38 – 100 18 – 30 – 150 18 – 45 – 100 15 – 30

Kemiringan lereng 50 – 60 60 – 70 50 – 60 60 – 70

Kuari hampir sama dengan open pit, tetapi jenjangnya pendek dan hampir vertikal. Meskipun kuari selama ini diterapkan untuk bahan galian logam, namun lebih disukai bila membatasi kuari untuk operasi batu berdimensi. Jadi batu gamping yang di-crusher dihasilkan oleh open pit mine sedangkan batu gamping berdimensi dihasilkan oleh kuari.

Gambar 5.1 Ilustrasi Kuari



Auger mining adalah suatu metoda untuk permukaan yang berdinding tinggi atau outcrop recovery dari batubara dengan pemboran atau penggalian bukaan ke dalam lapisan, diantara lapisan penutup. Meskipun tanah penutup tidak dipindahkan, dan batubara diekstraksi oleh suatu auger atau suatu mesin bawah tanah, pekerja tetap berada dipermukaan.



VI. METODA EKSTRAKSI AQUEOUS Metoda ini berhubungan dengan air atau cairan untuk memperoleh mineral dari dalam bumi, baik dengan aksi hidrolik maupun dengan serangan cairan. Masih sangat kurang pemakaiannya pada tambang terbuka. Ada 2 jenis penambangan didalam metoda ini yaitu placer mining dan

solution

mining.

Placer

mining

menggunakan

air

untuk

menggali,

mentransportasi dan mengkonsentrasikan mineral-mineral berat. Solution

mining adalah metoda yang membuat cair mineral-mineral sehingga dapat ditransportasikan dengan menggunakan air atau cairan pelarut. Placer

mining terdiri dari hydraulicking dan dredging, sedangkan solution mining terdiri dari borehole extraction dan leaching. Placer Mining : Hydraulicking Secara geologi, suatu endapan placer adalah suatu konsentrasi mekanik dari mineral berat, yang dapat menjadi suatu endapan bijih jika menguntungkan dari segi nilainya. Pada umumnya endapan ini adalah emas, intan, timah (cassiterite), titanium (rutile), platina, tungsten (scheelite), kromit, magnetit dan phospat. Placer diklasifikasikan oleh media sebagai aluvial (continental detrital), eolian (angin), marin dan glacial. Dari segi lokasi, endapan ini dikategorikan sebagai residual (aluvial), jenjang (samping bukit), stream (fluvial), pantai, buried atau padang pasir. Kualitas yang berbeda dari endapan placer sehingga memungkinkan dikategorikan sebagai ekstraksi aqueous adalah (Daily, 1968): 1.

Material di tempat memungkinkan terdesintegrasi oleh aksi tekanan air (atau aksi mekanik ditambah hidrolik)

2.

Ketersediaan / supply air pada head yang diperlukan

3.

Ketersediaan ruang untuk penempatan waste

4.

Konsentrasi berat adalah mineral yang berharga, memungkinkan ke pengolahan mineral sederhana



5.

Pada

umumnya,

gradient

alamiah

dan

rendah

sudah

lingkungan

yang

memungkinkan transportasi hidrolik dari mineral. 6.

Dapat

mematuhi

peraturan-peraturan

berhubungan dengan air dan pembuangan waste.

Gambar 6.1 Metoda hydraulicking, Tinggi jenjang yang disemprot pada umumnya berkisar antara 5 - 15 m, tetapi dapat mencapai 60 m (MORRISON clan RUSSELL, 1973). Salah satu rancangan monitor dapat dilihat sebagai berikut Diameter nozzle

: 40 - 150 mm

Tekanan head

: 30 - 140 atau 300 - 1400 Wa

Kecepatan alir volume

: 30 - 250 Ildetik

Kecepatan waterjet

:

Pasir

0. 15 m/detik

Kerikil (gravel)

1.5 m/detik

Boulders

3.0 m/detik



Placer Mining: Dredging

Dredging

adalah

mesin

tambang

menerus

yang

ditemukan

pertamakali. Dredging adalah penggalian bawah air dari endapan placer. Dredges dapat dikiasifikasikan sebagai berikut (TURNER, 1975) 1. Mekanik 1. Bucket line (endless chain of buckets revolving along ladder). 2. Bucket-wheel suction (buckets discharge in suction pipeline). 3. Dripper (showel, grapple, or dragfine mounted on barge). 2. Hidraulik 1. Suction (open intake suction line) 2. Cutter head (excavation by rotating cutter on suction line).

Gambar 6.2. dredging hidrolik (Hartman, 1987)



Gambar 6.3. Dredging mekanik (Hartman, 1987)



Solution Mining : Borehole Extraction. Bila produksi bijih konvensional menjadi lebih sulit dan lebih mahal, maka daya tarik solution mining sebagai metoda eksploitasi meningkat.

Solution mining adalah salah satu metoda ekstraksi aqueous dimana mineral diperoleh biasanya di tempat dengan dilarutkan, dicairkan, diluluhkan atau

slurrying meskipun beberapa persiapan atau eksploitasi di bawah tanah, tetapi hampir semua operasi dilakukan di permukaan. Pada borehole mining, air diinjeksikan melalui lubang bor ke dalam formasi mineral yang kemudian dilarutkan, dicairkan atau sluffies menjadi mineral berharga dan dipompakan ke permukaan melalui lubang bor. Kadang-kadang suatu reagen ditambahkan ke air, yang membentuk leaching kimia. Contoh mineral yang dapat dieksploitasi dengan borehole mining adalah : Evaporit (garam, potash, dan trona dengan dissolusi, belerang dengan melting (frasch process), phospat, kaolin, oil sand; batubara, gilsonite, uranium dengan slurrying (percobaan) dan uranium dan liquite dengan leaching kimia. Solution Mining : Leaching

Leaching adalah ekstraksi kimia dari metal atau mineral dari ikatan suatu cadangan bijih sebaik dari material yang telah digali dan ditambang (SCHLITT, 1982). Proses pada dasarnya adalah kimiawi tetapi dapat juga proses bakteri (beberapa bakteri beraksi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi pada leaching suffida). Jika ekstraksi dilakukan di tempat mineral tersebut maka dinamakan leaching insitu, dan bila dilakukan di tempat penimbunan disebut leaching timbunan (heap leaching) yang dan termasuk kategori metoda penambangan sekunder.

Leaching pada saat ini adalah proses kombinasi, karena ditambahkan pada ekstraksi, hal itu dilengkapi benefication dalam tahap awal dari pengolahan mineral (LASTRA, dan CHASE, 1984). Akibatnya, biaya produksi cenderung relatif lebih rendah daripada metoda penambangan konvensional. Sebagai perbandingan (Bhappu, 1982) menunjukkan untuk tambang [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 42


tembaga, biaya produksi total yang diperkirakan untuk metoda open pit sekitar US $ 5,00 - US $ 6,80 / ton sedangkan leaching insitu sekitar US $ 3,60 - US $ 4,40/ton. Aplikasi dari leaching insitu sejauh ini dibatasi pada tembaga dari uranium, dengan emas dan perak dengan leaching timbunan. Studi percobaan mengindikasikan bahwa banyak logam seperti mangan, emasperak, alumunium, dan cobalt-nikel, adalah kandidat utama untuk leaching insitu (Porter et.al, 1982). Leaching insitu dari lignite juga sedang diteliti (Sadler dan Huang, 1981).



VII. PENGANTAR KESTABILAN LERENG Kemantapan (stabilitas) lereng merupakan suatu faktor yang sangat penting dalam pekerjaan yang berhubungan dengan penggalian dan penimbunan tanah, batuan dan bahan galian, karena menyangkut persoalan keselamatan manusia (pekerja), keamanan peralatan serta kelancaran produksi. Keadaan ini berhubungan dengan terdapat dalam bermacammacam jenis pekerjaan, misalnya pada pembuatan jalan, bendungan, penggalian kanal, penggalian untuk konstruksi, penambangan dan lain-lain. Dalam operasi penambangan masalah kemantapan lereng ini akan diketemukan pada penggalian tambang terbuka, bendungan untuk cadangan air kerja, tempat penimbunan limbah buangan (tailing disposal) dan penimbunan bijih (stockyard). Apabila lereng-lereng yang terbentuk sebagai akibat dari proses penambangan (pit slope) maupun yang merupakan sarana penunjang operasi penambangan (seperti bendungan dan jalan) tidak stabil, maka akan mengganggu kegiatan produksi. Dari keterangan di atas, dapat dipahami bahwa analisis kemantapan lereng merupakan suatu bagian yang penting untuk mencegah terjadinya gangguan terhadap kelancaran produksi maupun terjadinya bencana yang fatal. Dalam keadaan tidak terganggu (alamiah), tanah atau batuan umumnya berada dalam keadaan seimbang terhadap gaya-gaya yang timbul dari dalam. Kalau misalnya karena sesuatu sebab mengalami perubahan keseimbangan akibat pengangkatan, penurunan, penggalian, penimbunan, erosi atau aktivitas lain, maka tanah atau batuan itu akan berusaha untuk mencapai keadaaan yang baru secara alamiah. Cara ini biasanya berupa proses degradasi atau pengurangan beban,

terutama dalam bentuk

longsoran-longsoran atau gerakan-gerakan lain sampai tercapai keadaaan keseimbangan yang baru. Pada tanah atau batuan dalam keadaan tidak terganggu (alamiah) telah bekerja tegangan-tegangan vertikal, horisontal dan tekanan air dari



pori. Ketiga hal di atas mempunyai peranan penting dalam membentuk kestabilan lereng. Sedangkan tanah atau batuan sendiri mempunyai sifatsifat fisik asli tertentu, seperti sudut geser dalam (angle of internal friction), gaya kohesi dan bobot isi yang juga sangat berperan dalam menentukan kekuatan tanah dan yang juga mempengaruhi kemantapan lereng. Oleh karena itu dalam usaha untuk melakukan analisis kemantapan lereng harus diketahui dengan pasti sistem tegangan yang bekerja pada tanah atau batuan dan juga sifat-sifat fisik aslinya. Dengan pengetahuan dan data tersebut kemudian dapat dilakukan analisis kelakuan tanah atau batuan tersebut jika digali atau “diganggu”. Setelah itu, bisa ditentukan geometri lereng yang diperbolehkan atau mengaplikasi cara-cara lain yang dapat membantu lereng tersebut menjadi stabil dan mantap. Dalam menentukan kstabilan atau kemantapan lereng dikenal istilah faktor keamanan (safety factor) yang merupakan perbandingan antara gayagaya yang menahan gerakan terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah tersebut dianggap stabil, bila dirumuskan sebagai berikut : Faktor kemanan (F) = gaya penahan / gaya penggerak

Dimana untuk keadaan : •

F > 1,0

: lereng dalam keadaan mantap

•

F = 1,0

: lereng dalam keadaan seimbnag, dan siap untuk

longsor •

F < 1,0

: lereng tidak mantap

Jadi dalam menganalisis kemantapan lereng akan selalu berkaitan dengan perhitungan untuk mengetahui angka faktor keamanan dari lereng tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kemantapan lereng, antara lain : •

Penyebaran batuan Penyebaran dan keragaman jenis batuan sangat berkaitan dengan kemantapan lereng, ini karena kekuatan, sifat fisik dan teknis suatu jenis [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 45


batuan berbeda dengan batuan lainnya. Penyamarataan jenis batuan akan mengakibatkan kesalahan hasil analisis. Misalnya : kemiringan lereng yang terdiri dari pasir tentu akan berbeda dengan lereng yang terdiri dari lempung atau campurannya. •

Struktur geologi Struktur geologi yang mempengaruhi kemantapan lereng dan perlu diperhatikan dalam analisis adalah struktur regional dan lokal. Struktur ini mencakup

sesar,

kekar,

bidang

perlapisan,

sinklin

dan

antiklin,

ketidakselarasan, liniasi, dll. Struktur ini sangat mempengaruhi kekuatan batuan karena umumnya merupakan bidang lemah pada batuan tersebut, dan merupakan tempat rembesan air yang mempercepat proses pelapukan. •

Morfologi Keadaan morfologi suatu daerah akan sangat mempengaruhi kemantapan lereng di daerah tersebut. Morfologi yang terdiri dari keadaan fisik, karakteristik dan bentuk permukaan bumi, sangat menentukan laju erosi dan pengendapan yang terjadi, menentukan arah aliran air permukaan maupun air tanah dan proses pelapukan batuan.

•

Iklim Iklim

mempengaruhi

temperatur

dan

jumlah

hujan,

sehingga

berpengaruh pula pada proses pelapukan. Daerah tropis yang panas, lembab dengan curah hujan tinggi akan menyebabkan proses pelapukan batuan jauh lebih cepat daripada daerah sub-tropis. Karena itu ketebalan tanah di daerah tropis lebih tebal dan kekuatannya lebih rendah dari batuan segarnya. •

Tingkat pelapukan Tingkat pelapukan mempengaruhi sifat-sifat asli dari batuan, misalnya angka kohesi, besarnya sudut geser dalam, bobot isi, dll. Semakin tinggi tingkat pelapukan, maka kekuatan batuan akan menurun.

•

Hasil kerja manusia Selain faktor alamiah, manusia juga memberikan andil yang tidak kecil. Misalnya, suatu lereng yang awalnya mantap, karena manusia menebangi [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 46


pohon pelindung, pengolahan tanah yang tidak baik, saluran air yang tidak baik, penggalian / tambang, dan lainnya menyebabkan lereng tersebut menjadi tidak mantap, sehingga erosi dan longsoran mudah terjadi. Pada dasarnya longsoran akan terjadi karena dua sebab, yaitu naiknya tegangan geser (shear strees) dan menurunnya kekuatan geser (shear

strenght). Adapun faktor yang dapat menaikkan tegangan geser adalah •

Pengurangan penyanggaan lateral, antara lain karena erosi, longsoran terdahulu yang menghasilkan lereng baru dan kegiatan manusia.

•

Pertambahan tegangan, antara lain karena penambahan beban, tekanan air rembesan, dan penumpukan.

•

Gaya dinamik, yang disebabkan oleh gempa dan getaran lainnya.

•

Pengangkatan atau penurunan regional, yang disebabkan oleh gerakan pembentukan pegunungan dan perubahan sudut kemiringan lereng.

•

Pemindahan penyangga, yang disebabkan oleh pemotongan tebing oleh sungai,

pelapukan

dan

erosi

di

bawah

permukaan,

kegiatan

pertambangan dan terowongan, berkurangnya/hancurnya material di bagian dasar. •

Tegangan lateral, yang ditimbulkan oleh adanya air di rekahan serta pembekuan air, penggembungan lapisan lempung dan perpindahan sisa tegangan. Sedangkan faktor yang mengurangi kekuatan geser adalah :

•

Keadaan atau rona awal, memang sudah rendah dari awal disebabkan oleh komposisi, tekstur, struktur dan geometri lereng.

•

Perubahan karena pelapukan dan reaksi kimia fisik, yang menyebabkan lempung berposi menjadi linak, disinteggrasi batuan granular, turunnya kohesi, pengggembungan lapisan lempung, pelarutan material penyemen batuan

•

Perubahan gaya antara butiran karena pengaruh kandunga air dan tekanan air pori.



•

Perubahan struktur, seperti terbentuknya rekahan pada lempung yang terdapat di tebing / lereng.

Geometri Jenjang (Bench Dimension) Sebelum mengetahui beberapa pendapat mengenai dimensi jenjang, perlu diketahui istilah pada jenjang seperti terlihat di bawah ini.

Dalam

penentuan

gometri

jenjang,

beberapa

hal

yang

dipertimbangkan, antara lain : o Sasaran produksi harian dan tahunan o Ukuran alat mekanis yang digunakan o Sesuai dengan ultimate pit slope o Sesuai dengan kriteria slope stability Beberapa pihak yang mengeluarkan pendapat mengenai dimensi jenjang, antara lain : -

Head Quarter of US Army (Pits and Quarry Technical Bulletin No 5-352)

-

Lewis (Elements of Mining)

-

L. Shevyakov (Mining of Mineral Deposits)



-

Melinkov dan Chevnokov (Safety in Open Cast Mining)

-

Popov (The Working of Mineral Deposit)

-

Young (Elements of Mining)

-

E. P. Pfeider (Surface Mining)

-

Head Quarter of US Army (Pits and Quarry Technical Bulletin No 5-352)

-

Wmin = Y + Wt + Ls + G + Wb dimana :

-

Wmin

: Lebar jenjang minimum (m)

Y

: Lebar yang disediakan untuk pengeboran (m)

Wt

: Lebar yang disediakan untuk alat-alat (m)

Ls

: Panjang power shovel tanpa boom (m)

G

: Radius lantai kerja yang terpotong oleh shovel (m)

Wb

: Lebar untuk broken material (m)

Lewis (Elements of Mining) Tinggi jenjang sebagai berikut : o Untuk hidraulicking yang baik adalah 20 ft dan maksimum 60 ft o Untuk dredging kedalaman ideal antara 50 ft – 80 ft, tetapi ada yang sampai 130 m o Untuk Open-cut antara 12 ft – 75 ft; yang baik 30 ft. Sedangkan untuk tambang bijih dapat mencapai 225 ft. Lebar jenjang disesuaikan dengan loading track, daerah operasi power shovel serta untuk peledakan. Lebarnya antara 20 ft – 75 ft, umumnya 50 ft dan idealnya 30 ft.

-

L. Shevyakov (Mining of Mineral Deposits) Lebar jenjang tergantung pada metode penggalian dan kekerasan bahan galian yang ditambang. o Untuk Material Lunak

B = (1,00 s.d 1,50) Ro + L + L1 + L2



dimana : B

: Lebar jenjang (m)

Ro

: Digging radius dari alat muat (m)

L

: Jarak antara sisi jenjang dengan rel (3 – 4 m)

L1

: Lebar lori (1,75 – 3,00 m)

L2

: Jarak untuk menjaga agar tidak longsor (m)

o Untuk Material Keras

B = N + L + L1 + L2 dimana : B

: Lebar jenjang (m)

N

: Lebar yang dibutuhkan untuk broken material (m) Disini tidak disediakan lebar untuk alat gali / muat, karena dianggap alat muat bekerja disamping broken material

-

Melinkov dan Chevnokov (Safety in Open Cast Mining) o Untuk Lapisan yang lunak (soft strata)

B = 2R + C + C 1 + L dimana : B

: Lebar jenjang (m)

R

: Digging radius dari alat muat (m)

C

: Jarak sisi jenjang atau broken material ke garis tengah rel (m)

L

: lebar yang disediakan untuk faktor keamanan, biasanya sebesar dump-truck (m)

o Untuk Lapisan yang lunak (soft strata)

B = a + C + C1 + L + A dimana :

-

B

: Lebar jenjang (m)

a


A

: Lebar pemotongan pertama (m)

Popov (The Working of Mineral Deposit) a. Tinggi jenjang dan kemiringannya



i)

Kemiringan jenjang tergantung pada kandung air pada bahan galian; bila relatif kering biasanya memungkinkan kemiringan jenjang yang besar.

ii) Umumnya tinggi jenjang berkisar antara 12 – 15 m dengan kemiringan : - untuk batuan beku

: 70o – 80o

- untuk batuan sedimen

: 50o – 60o

- untuk batuan ledge dan pasir kering

: 40o – 50o

- untuk batuan yang argilaceous

: 35o – 45o

b. Lebar jenjang Lebar jenjang antara 40 – 60 m, biasanya juga dibuat antara 80 – 100 m jika memakai multi row bore-hole. Lebar minimum untuk batuan keras :

Vr = A + C + C 1 + L + B dimana : Vr

: Lebar jenjang minimum (m)

A


C

: Jarak sisi timbunan ke sisi tengah rel (m)

C1

: Setengah lebar lori (m)

B

: Lebar endapan yang diledakkan (6 – 12 m)

L

: Lebar yang disediakan untuk menjamin ekstraksi endapan pada jenjang di bawahnya

-

Young (Elements of Mining) o Tinggi jenjang

-

- untuk tambang bijih besi

: 20 – 40 ft

- untuk tambang bijih tembaga

: 30 - 70 ft

- untuk limestone

: s.d. 200 ft

o Lebar jenjang

: 50 – 250 ft

o Kemiringan jenjang

: 45o – 65o

E. P. Pfeider (Surface Mining)

L = Lm + SF x



dimana : L

: Tinggi jenjang (m)

Lm

: Maximum cutting height dari alat-muat (m)

SF

: Swell Factor (m)

x

= 0,33 untuk cara corner cut = 0,50 untuk cara box cut



VIII. SISTEM PENYALIRAN Secara garis besar, sistem penyaliran (sering pula disebut : pengawairan) dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu : -

Sistem Penyaliran Langsung (Konvensional)

-

Sistem Penyaliran Tak Langsung (Inkonvensional)

8.1 SISTEM PENYALIRAN LANGSUNG (KONVENSIONAL) Adalah sistem penyaliran dengan cara mengeluarkan (memompa) air yang sudah masuk ke dalam tambang. Sistem ini dapat dibagi dua lagi, menjadi : -

Penyaliran dengan terowongan (tunnel) atau terowongan buntu (adit) Cara penyaliran ini hanya bisa diterapkan pada tambang yang terletak di daerah pegunungan atau berbentuk bukit. Air yang masuk ke dalam tambang dikeluarkan dengan cara mengalirkan air dari dasar tambang melalui terowongan keluar tambang.

-

Penyaliran dengan sumuran (sump) Cara penyaliran ini sangat umum diterapkan di tambang terbuka. Air yang masuk ke dalam tambang dikumpulkan ke suatu sumuran yang biasanya dibuat di dasar tambang dan dari sumuran tersebut air dipompa keluar tambang. [email protected]©2002-2004 Bahan Kuliah Tambang Terbuka - 53


8.2. SISTEM PENYALIRAN TAK LANGSUNG (INKONVENSIONAL) Adalah sistem penyaliran dengan cara mencegah masuknya air ke dalam tambang. Adapun cara yang dapat dilakukan pada preventive drainage

system ini adalah dengan membuat beberapa lubang bor di bagian luar daerah penambangan atau di jenjang-jenjang, kemudian daeri lubanglubang tersebut air dipompa keluar tambang. Penyaliran tak langsung ini dapat dilakukan dengan beberapa macam cara, antara lain : -

Siemens methods Ke dalam lubang bor dimasukkan casing yang bertujuan agar air mudah masuk kedalam pipa. Kerugian cara in adalah banyak pipa yang digunakan dan kedalaman lubang bor harus melebihi tinggi bench. Jadi biaya akan lebih besar karena disamping biaya pipa juga biaya pemboran.



-

Small pipe with vacuum pump Lubang bor dibuat dengan diameter 6 – 8 inch, lubang tidak diberi casing, tetapi dimasukkan dengan pipa berdiameter 2 – 2,5 inch. Pasir dimasukkan sebagai saringan sehingga yang masuk adalah material yang larut dalam air. Melalui small pipe ini lubang bor dibuat vakum dengan menggunakan pompa.

-

Deep well pump method Digunakan untuk material yang mempunyai permeabilitas tendah dan bench yang tinggi. Lubang bor dibuat dengan diameter 6 inch, kemudian dipasang casing. Pompa dimasukkan ke dalam lubang bor (submercible pump) yang digerakkan dengan listrik. Pompa ini ada yang otomatis, jika tercelup ke dalam air, maka mesin pompa akan hidup dengan sendirinya.



-

Electro osmosis method Merupakan cara terbaru dan biasanya digunakan pada daerah yang mempunyai permeabilitas sangat kecil. Lubang bor dibuat dengan diameter 3 – 5 inch dan 1 – 3 inch, kemudian masukkan casing pipe. Prinsip yang digunakan adalah prinsip elektrolisa. H+ akan mengalir menuju katoda sehingga terjadi netralisasli H+ dengan OH- dan membentuk H2O (air). Kemudian air yang telah terkumpul ini dipompa keluar, dimana sebelumnya tidak terdapat air.

Hubungan antara permeabilitas dengan cara penyaliran dapat dilihat pada tabel berikut :

*) **)

: menunjukkan ukuran butir (grain size) : satuan dalam cm3/detik


Draft Bahan Kuliah TAMBANG TERBUKA (HTKK-024) Oleh : NURHAKIM, ST, MT

Recommend Documents