Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
ANALISIS BEBAN MATERIAL FILLING DALAM PENENTUAN TEBAL SILL PILLAR BERDASARKAN NILAI FAKTOR KEAMANAN (FK) BLOK 4 SELATAN TAMBANG CIURUG GUNUNG PONGKOR BOGOR, JAWA BARAT
Herian Sudarman Hemes *, Heru Sigit Purwanto **, Barlian Dwinagara *** * PT. Aneka Tambang UBPE Pongkor ** Jurusan Teknik Geologi UPN ”Veteran” Yogyakarta *** Jurusan Teknik Pertambangan UPN ”Veteran” Yogyakarta
ABSTRAK Pengaruh kondisi geologi regional Jawa Barat, terhadap kondisi geologi daerah penelitian terutama struktur dan pelapukan akan menyebakan terjadinya ketidakstabilan pada batuan saat operasi penambangan. Dilakukan penelitian ini untuk mengetahui tebal dan kekuatan dari sill pillar akibat aktivitas penambangan
disamping juga adanya pengaruh beban material filling di atasnya.
Penelitian perilaku runtuhan material pengisi (filling material) menggunakan model fisik yang dibentuk mirip dengan kondisi lombung (stope) sebenarnya di lapangan dengan membuat variasi sudut kemiringan (40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, dan 70°), Dari hasi uji fisik ini menunjukkan adanya perbedaan persentase runtuhan yang diakibatkan oleh pengaruh air pada jumlah tertentu pada material pengisi sehingga memimbulkan tekanan hidrostatik baik terhadap sesama butir material maupun dengan dinding batuan (foot wall dan hanging wall) semakin kering tekanan hidrostatis semakin kecil. Analisa kestabilan sill pillar menggunakan metode keseimbangan batas dan metode numerik. Analisa kestabilan pillar menggunakan metode analitik (keseimbangan batas} dan metode numerik (phase2) dilakukan untuk mengetahui nilai faktor keamanan (safety factor=FK) sill pillar. Dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwa nilai faktor keamanan (FK) menunjukkan hasil yang relatif sama antara pemakaian metode numerik dan keseimbangan batas. Secara umum berdasarkan kedua metoda tersebut masih adanya peluang sebagai upaya peningkatan mining extraction dengan pillar robbing.
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
1. LATAR BELAKANG Penelitian ini dilakukan
pada area kegiatan penambangan bijih emas dan perak yang sedang
diusahakan oleh perusahaan pertambangan PT. Aneka Tambang Tbk, melalui salah satu unit usahanya yaitu Unit Bisnis Pertambangan Emas Pongkor, dengan melakukan sistem tambang bawah tanah memakai metode gali dan isi ke atas (overhand cut and fill underground mining). Dasar pertimbangan digunakan sistem
ini adalah penyebaran bijih berupa urat kuarsa masif
dengan dimensi lebar bijih dan kondisi fisik maupun mekanik
bervariasi . Disamping itu,
pertimbangan non teknis lainnya yang memungkinkan untuk dilakukan dengan metode ini adalah lokasi dari wilayah kegiatan penambangan ini hampir 60% berada pada kawasan Taman Nasional Gunung Halimun-Salak. Akhir penambangan untuk semua jalur bijih akan dibentuk pillar pada setiap level di bagian atasnya. Pillar tersebut masih mempunyai nilai ekonomis (diatas cut of grade) dengan nilai kadar berkisar 12 gpt Emas dan 120 gpt Perak, sehingga perlu diperhitungkan tebal pillar yang optimum yang akan ditinggalkan pada saat penambangan stope sehingga masih mampu menahan beban filling material diatas. Selanjutnya, setelah selesai penambangan stope akan dilanjutkan dengan penambangan pillar (pillar robbing) dengan target perolehan (recovery) mencapai 40%. Hal ini perlu diteliti karena menyangkut kestabilan dan ekonomis pillar yang akan ditinggal. Penentuan optimalisasi tebal sill pillar , selalu diperhatikan beberapa faktor yang akan mempengaruhi ketidakstabilan lumbung (stope) produksi antara lain (Budi Sulistijo, 2002) : a. Kondisi vein b. Kondisi bidang kontak antara vein dengan foot wall atau hanging wall c. Batuan pada foot wall dan hanging wall d. Kondisi/ kekuatan dari material filling di dalam lubang bukaan 2. GEOLOGI Menurut Milési, et al., (1999) stratigrafi daerah Pongkor
secara umum disusun oleh tiga satuan
batuan volkanik yang berumur Miosen-Pliosen (gambar 1). Paling bawah Satuan batuan volkanik andesitik-dasitik (lihat gambar 2, peta geologi) dengan penyebaran cukup terbatas, menempati bagian tengah. Satuau batuan ini ditutupi oleh Satuan batuan volkanik andesitik yang berafinitas calc-alkaline yang diendapkan di bawah lingkungan laut, yang bergradasi secara lateral menjadi endapan epiklastik. Terdapat sisipan endapan epiklastik berbutir halus sampai kasar, seperti batupasir yang bergradasi kearah atas dan batulanau hitam di antara andesit dan tubuh breksi. Bagian tengah tersusun oleh Satuan batuan volkanik eksplosif dasitik darat yang tersusun oleh tuf lapili. Batuan ini ditumpangi oleh Satuan batuan breksi volkanik dan Satuan tuf jatuhan piroklastik berbutir halus dan Satuan batulanau epiklastik. Sebuah kubah riolitik mengintrusi satuan ini. Selanjutnya pada bagian atas tersusun oleh Satuan batuan lava andesitik yang dicirikan secara khas oleh adanya struktur berupa kekar tiang memanjang (Warmada,I.W, 2005).
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
Gambar 1. Korelasi stratigrafi daerah Pongkor dengan daerah Banten Selatan (Basuki,et al , 1998)
106°34’65,7 0”
106°33’65,7 0”
B
PETA GEOLOGI DAN POLA PENYEEBARAN URAT KUARSA DAERAH GUNUNG PONGKOR BOGOR JAWA BARAT INDONESIA (Modif Milesi,JP,1999)
06°39’49,00 ”
Oleh : Herian Sudarman Hemes No Mhs. 211060044
06°40’49,00 ”
A A
PENAMPANG GEOLOGI
B
Lokasi Penelitia n
Gambar 2. Peta geologi daerah pongkor Berdasarkan analisis struktur regional daerah gunung Pongkor dan sekitarnya kecenderungan merupakan peralihan pola tektonik Sumatera dan pola tektonik Jawa (Pulunggono dan Soejono, 1989, lihat Heru Sigit Purwanto, dkk, 2007) yang menyebabkan kondisi geologi yang terjadi pada daerah penelitian, khususnya pengaruh struktur maupun kondisi batuan akibat proses pelapukan yang terjadi sebelumnya atau pada saat bersamaan proses maupun terjadi setelah proses mineralisasi yang akan mempengaruhi kestabilan bijih dalam operasional penambangan.
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
3. LANDASAN TEORI 3.1. Sifat masa batuan Secara umum diketahui bahwa ada 3 sifat utama yang dimiliki oleh masa batuan di alam, yang terjadi pada saat proses pembentukan masa batuan ataupun segera setelah pembentukan masa batuan yaitu : a. Heterogen, terbentuk karena jenis mineral penyusun bervariasi, ukuran butir dan bentuk butir, juga tidak sama serta ukuran, bentuk dan penyebaran pori dalam batuan tidak sama. b. Discontinue, yaitu masa batuan yang terbentuk di alam tidak menerus yang disebabkan oleh adanya bidang-bidang diskontinu seperti : sesar, kekar, bidang-bidang lemah sehingga kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tidak merata. c. Anisotope, merupakan sifat dari masa batuan dalam menghantar gaya atau aliran fluida tidak merata ke segala arah yang dipengaruhi oleh sifat heterogen dan diskontinue. 3.2. Analisis Tegangan Metode untuk menganalisis suatu tegangan pada suatu lubang bukaan dapat dibedakan menjadi tiga kategori (Wiwin, JN, 2007) yaitu : a. Metoda Analitik (Analitical Method) adalah metode rancangan berdasarkan analisis tegangan-tegangan dan deformasi yang terjadi di sekitar lubang bukaan. Metode analitik dikembangkan berdasarkan model-model matematika dengan berbagai idealisasi, sehingga hasilnya merupakan perkiraan yang tingkat ketepatannya tergantung pada kondisi perhitungan yang makin kompleks (mendekati sebenarnya), maka model matematis yang digunakan juga harus semakin rumit sehingga cara analitis tidak dapat lagi memberikan penyelesaian eksaknya. Untuk mengatasi hal itu maka digunakan metode numerik. Metode numerik pada dasarnya adalah metode analitik yang dalam penerapannya tidak meninjau model secara keseluruhan sebagai suatu model eksak, tetapi sebagai kumpulan model – model yang tersusun sebagai satu kesatuan. Oleh karena itu, metode numerik dapat digunakan untuk masalah yang kompleks, meskipun solusi yang diperoleh dari hasil metode numerik ini hanya pendekatan juga. Jadi disamping perhitungan analitik secara konvensional, juga digunakan teknik – teknik yang lebih maju antara lain :
Perhitungan numerik dengan menggunakan : a. Metode elemen hingga (finite element method) b. Metode beda hingga (finite difference method) c. Metode elemen batas (boundary element method) Simulasi analogi (analog simulation), misalnya : a. Analogi listrik b. Fotoelastik Model fisik (physical modeling), misalnya maket dengan skala tertentu.
b. Metode Empirik (Empirical method) Metode empirik adalah metode rancangan berdasarkan analisis statistik yaitu melalui pendekatan empirik dari banyak pekerjaan serupa sebelumnya. Pendekatan empirik yang paling baik adalah klasifikasi massa batuan, seperti klasifikasi Terzaghi, klasifikasi geomekanik dari Bieniawski, dan Q-System dari Norwegian Geotecnical Institute. c. Metode Pengamatan (Observational Method) Metoda pengamatan adalah metode rancangan berdasarkan analisis data pemantauan perpindahan massa batuan pada saat penggalian, dan analisis interaksi batuan – penyangga. Metoda pengamatan yang dikenal saat ini adalah New Austrian Tunneling Method (NATM) dan Convergence-Confinement Method. Metoda pengamatan juga dapat digunakan sebagai cara untuk memeriksa balik terhadap hasil metoda rancangan lain. 4. PENGAMBILAN DATA Kegiatan yang dilakukan dalam penyelesaian masalah meliputi pengambilan data lapangan, yaitu pemetaan dan pengukuran langsung maupun dengan bantuan peralatan seperti bor inti yang merupakan data primer serta data sekunder dari penelitian terdahulu serta uji laboratorium, analisis
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
dan permodelan. 4.1. Kegiatan lapangan Dalam tahapan kegiatan lapangan, pekerjaan yang dilakukan dalam usaha untuk memecahkan dan menyelesaikan masalah penelitian ini meliputi antara lain : a. Pengumpulan dan pengambilan data lapangan. Pengamatan langsung kondisi atau parameter geoteknik yang dilakukan pada lokasi daerah penelitian meliputi pemetaan struktur, parameter lobang bukaan, data geoteknik, diskripsi batuan, pembuatan peta dan sketsa. b. Pengambilan conto batuan. Conto batuan diambil untuk digunakan dalam uji laboratorium, yang meliputi contoh batuan setangan atau conto inti bor serta conto material filling yang langsung diambil di lapangan. c. Pemgukuran bearing capacity dengan alat penetometer. Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan daya dukung dari material filling yang ada pada lumbong atau stope 4.2. Kegiatan Laboratorium Pekerjaan laboratorium dilakukan setelah mendapat beberapa conto langsung dari lapangan untuk dilakukan uji guna mendapat nilai yang pasti. Uji laboratorium meliputi sifat fisik dan mekanik dari conto batuan serta uji runtuhan material filling. a. Uji sifat fisik Dalam uji sifat fisik dari conto batuan maupun material filling meliputi antara lain ; berat jenis, bobot isi, kadar air, porositas dan derajat kejenuhan air. b. Uji sifat mekanik. Dalam uji sifat mekanik dari conto batuan maupun material filling meliputi antara lain : kuat tekan., kuat tarik, kuat geser, poit load, triaksial dan lain-lain. c. Model fisik runtuhan material filling. Pengujian ini dilakukan dengan cara membuat model mini dari lokasi sebenarnya di alam dengan membuat kotak dari kayu, kemudian diisi dengan material filling yang terdiri dari slury dan selanjutnya setelah beberapa waktu terjadi pengeringan lalu dibuka bagian tutup bawahnya kemudian diamati model runtuhan yang terjadi dari material tersebut. 5. PEMBAHASAN Analisis dan pengolahan data untuk mendapatkan nilai ketebalan paling ekonomis dan aman dari sill pillar yang ditinggalkan, dilakukan dengan memadukan beberapa propertis dari masa batuan dengan beberapa analisis antara lain : dari hasil permodelan fisik dan numerik. Perhitungan tingkat kesetabilan sill pillar dapat dilihat dari nilai Faktor Keamanan (FK) yang diperoleh baik dengan metode Numerik maupun kesetimbangan batas, sehingga dengan mengacu pada nilai teoritis FK untuk underground mining sebesar 1,3-2 (Hoek, E, et al, 1995), dengan asumsi bahwa dari analisis fisik beban material diatas merupakan beban mati (total). 5.1 Analisis ketebalan sill pillar berdasarkan Metode Kesetimbangan Batas Analisis dilakukan dengan mengacu pada kesetimbangan gaya-gaya vertikal. Perilaku keruntuhan diperkirakan terjadi akibat keruntuhan geser, dimana bidang runtuhnya terletak pada bidang batas (interface) antara bijih (ore) dan batuan samping breksi tufaan (foot wall) yang dapat diilustrasikan seperti gambar 3. Tabel 1,2 dan tabel 3 merupakan parameter dan propertis yang digunakan dalam analisis.
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
Tabel 1. Data dimensi Blok penambangan yaitu Blok 4 Selatan L.500 dan Blok 3 Selatan L.600 tambang Ciurug
Tabel 2 . Sifat Fisik dan Sifat Mekanik modifikasi dengan Roclab versi 1.0
Hasil perhitungan dari faktor keamanan (FK) dengan menggunakan metode kesetimbangan batas adalah sebagai berikut (tabel 3 dan gambar 3) : Tabel 3 Hasil analisa Stabilitas Pillar Metode Kesetimbangan Batas pada lokasi Blok 4 Selatan tambang Ciurug L.500 Elevasi Roof
Tebal Pillar
(mdpl)
(m)
1
590
18
1.64
2
593
15
1.44
3
596
12
1.34
4
599
9
0.96
5
602
6
0.67
6
605
3
0.36
Slice
FK
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
Tebal Pillar (m)
20 15 10 5 0 0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
FK y = 11,244x - 1,5139 R2 = 0,9748
FK
Linear (FK)
Gambar 3. Grafik kenampakan hubungan tebal pillar dengan faktor keamanan 5.2 Analisis ketebalan sill pillar berdasarkan permodelan numeris Perhitungan numerik untuk menganalisis kestabilan sill pillar dilakukan dengan menggunakan program software phase2 dari Rocscience. Pendekatan yang digunakan pada pemodelan numerik ini sama dengan perhitungan kesetimbangan batas, yaitu mensimulasikan lebar stope dan ketebalan sill pilar serta tebal material filling (gambar 4). Parameter dan propertis menggunakan tabel 1 dan 2 diatas.
Gambar 4. Model numerik blok 4 S L.500 dan 3 S L.600 Tambang Ciurug Dari hasil simulasi permodelan numerik dengan menggunakan program Phase2 diperoleh hasil nilai FK untuk setiap slice sebagai berikut (tabel 4 dan gambar 5): Tabel 4. Rekapitulasi Analisa Stabilitas Pillar Menggunakan Program Phase2 Tebal Pillar
Slice
Elevasi
1
590
18
1,563
2
593
15
1,433
3
596
12
1,345
4
599
9
1,198
(m)
Faktor Keamanan (FK)
Faktor Keselamatan (FK)
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
5
602
6
0,936
6
605
3
0,520
1,800 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000
y = 0,0653x + 0,4804 R2 = 0,9165
0
5
10
15
20
Tebal Sill Pillar (m)
Gambar 5 . Grafik Nilai FK terhadap tebal sill pillar Analisis perpindahan hasil model numerik ini yang menegaskan bahwa terjadi runtuhan filling material secara menyeluruh sehingga menjadi beban total atau mati sebagaimana hasil dari model fisik. Pola keruntuhan yang diperlihatkan oleh kontor distribusi dari nilai FK pada stiap stage menunjukan bahwa semakin tipis sill pillar maka tegangan yang diterima oleh badan pillar semakin tinggi, sehingga dengan demikian akan semakin kecil nilai faktor keamanan (FK). 6. KESIMPULAN 1. Berdasarkan analisis struktur regional, daerah gunung Pongkor dan sekitarnya kecenderungan merupakan peralihan pola tektonik Sumatera dan pola tektonik Jawa yang menyebabkan kondisi geologi yang terjadi pada daerah penelitian, khususnya pengaruh struktur maupun kondisi batuan akibat proses pelapukan yang terjadi sebelumnya atau pada saat bersamaan proses maupun terjadi setelah proses mineralisasi yang akan mempengaruhi kestabilan bijih dalam operasional penambangan. 2. Dari hasil uji fisik maupun uji bor inti menunjukan pembentukan rongga pada kontak (interface) antara material pengisi (fiiling material) dengan sisi Hanging Wall disebabkan oleh adanya penurunan kandungan air dalam proses penirisan sehingga mengakibatkan tekanan hidrostatis antara butir material pengisi menjadi berkurang lalu terjadi penyusutan, selain itu kohesi antara butir material pengisi semakin lemah sejalan dengan menurunnya kandungan air. 3. Runtuhan yang terjadi dari model fisik dengan pola bergerak meluncur dari atas kebawah secara gradual dan pelan-pelan terlebih dahulu dibagian bawah sesuai dengan periode waktu pengeringan, dengan arah dari titik puncak yang terletak dekat Hanging Wall menuju titik rendah pada Foot Wall cenderung tegak lurus terhadap kemiringan vein yang selanjutnya bergerak sesuai dengan arah resultannya. 4. Pada permodelan fisik, menunjukan pada penirisan 3 hari untuk sudut kemiringan 40°-55° mengalami keruntuhan antara 66%-94%, selanjutnya untuk sudut kemiringan antara 60°-70° terjadi runtuhan mencapai 100%., sedangkan untuk penirisan lebih dari 3 hari menunjukan terjadi keruntuhan 100%. Sehingga dapat dipastikan bahwa beban filling tersebut merupakan beban mati. 5. Disamping karena adanya beban mati dari material filling dibagian atas, ketebalan sill pillar juga dipengaruhi oleh adanya material yang terbentuk pada interface antara batuan dinding dengan sill pillar. 6. Dalam penentuan besarnya ketebalan dari sill pillar yang masih dapat dipertahankan dilakukan dengan cara menghitung nilai dari FK pillar pada setiap elevasi baik dengan analisis 2 kesetimbangan batas maupun dengan software phase . 7. Dari hasil analisa dengan menggunakan metode keseimbangan batas menunjukkan bahwa nilai faktor keamanan pillar aktual saat ini pada elevasi 590 adalah dengan nilai FK = 1,64
Jurnal Ilmiah MTG, Vol. 1, No. 2, Juli 2008
sehingga sudah mendekati dengan batasan nilai FK = 1,5 yang merupakan batas minimum FK yang digunakan dalam perhitungan akan mengikibatkan blok IV Selatan tidak akan dilakukan penambangan pada slice berikutnya, begitu pula dari hasil analisa dengan menggunakan metode numerik dengan software phase2 menunjukkan bahwa nilai faktor keamanan pillar aktual pada elevasi 590 adalah dengan nilai FK = 1,563. Sehingga dari hasil analisa dua metode tersebut peluang untuk dilakukan penambangan stope pada slice berikutnya sudah tidak mungkin, 8. Berdasarkan perbandingan antara nilai FK yang dihasilkan dari kedua metode tersebut menunjukkan masih adanya peluang sebagai upaya peningkatan mining extraction dengan cara pillar roobing. DAFTAR PUSTAKA. Bemmelen, R.W, Van, 1949., The Geology of Indonesia, The Hague Martinus Nijhoff,
vol IA
Bieniawski, Z.T, 1989., Engineering Rock Mass Classifications, A complete Manual for Engineers and Geologists in Mining , Civil and Petroleum Engineering, John Wiley & Sons, Inc, Canada
Basuki A. Sumanagara, D.A., Sinambela, D., 1993., The Gunung Pongkor gold-silver deposit, West Java, Indonesia, Journal of geochemical exploration, Elsevier, Amsterdam, Vol.50, pp 371- 391. Budi Sulistijo, 2002., Geoteknik Stabilitas Tambang bawah Tanah Ciurug level 500, 600 dan 700, Lembaga Pengabdian Pada Masyarakat ITB, Bandung , Laporan (tidak dipublikasikan). Budi Sulistianto dan Barlian Dwinagara,2007., Penentuan Tebal Sill Pillar Pada Vein Untuk Metode Penambangan Cut and Fill di Tambang Emas Pongkor, Tripartit Part 2, Bandung, (tidak dipublikasikan). Hoek,E, Kaiser, PK, Bawden, WF, 1995., Support of Underground Excavation in Hard Rock , A.A Balkema Publishers, Rotterdam. Heru Sigit Purwanto, Herry Riswandi, Dedi Kurniawan, 2007., Genesa Urat Kuarsa Yang Mengandung Mineral Emas Berdasarkan Kontrol Struktur Di Daerah Pongkor, Ciurug, Cimalang, Malasari dan Sekitarnya, Kabupaten Bogor, Jawa Barat, Lembaga Penelitian Dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Yogyakarta (tidak dipublikasikan). Millesi,JP, Marcoux, E., Sitorus, T., Simandjuntak, M., Leroy, J., Bailly, L,1999., Pongkor (west Java, Indonesia): a Pliocene supergene- enriched epithermal Au-Ag-(Mn) deposit. Mineral. Deposita 34: 131-149. Warmada,IW, 2005., Genesa Mineralisasi Emas-Perak Epitermal Pongkor, Jawa Barat, Laboratorium Bahan Galian Jurusan Teknik Geologi, FT UGM (tidak dipublikasikan) Wiwin, J.N, 2007., Analisis Perilaku Runtuhan Material Pengisi Berdasarkan Uji Model Fisik, Jurusan Teknik Pertambangan, UPN Yogyakarta, skripsi (tidak dipublikasikan).
