Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Modul Simulasi Teknik Peledakan Oleh : Ir. Effendi Kadir, MT Desrizal, ST
1 Teknik dan Logika Pemograman 1.1 Pendahuluan Flowchart dalam Bahasa Indonesia diterjemahkan sebagai Diagram Alir. Dari dua kata ini, maka dapat kita bayangkan bahwa flowchart itu berbentuk diagram yang bentuknya dapat mengalirkan sesuatu. Hal ini memang benar, flowchart memang melukiskan suatu aliran kegiatan dari awal hingga akhir mengenai suatu langkah-langkah dalam penyelesaian suatu masalah. Masalah tersebut bisa bermacam-macam, mulai dari masalah yang sederhana sampai yang kompleks. Masalah yang kita pelajari tentu saja masalah pemrograman dengan menggunakan komputer, tetapi secara logika dapat kita awali dengan mengamati permasalahan dalam kehidupan sehari-hari kita. Contoh sederhananya adalah masalah membuat secangkir kopi. Dalam membuat secangkir kopi, tentu saja diperlukan langkah-langkah yang berurutan agar hasilnya dapat sesuai dengan apa yang kita inginkan, yaitu secangkir kopi. Demikian halnya dalam memprogram, diperlukan suatu algoritma (urutan langkah-langkah logis penyelesaian masalah yang disusun secara sistematis) agar program yang kita buat dapat berjalan dan memberikan hasil yang valid. Nah, untuk merepresentasikan algoritma itulah kita gunakan flowchart. Flowchart biasanya dipelajari pada saat kita mulai mempelajari pemrograman. Mengapa demikian? Hal ini tak lain karena dengan mempelajari flowchart, kita diharapkan dapat berfikir secara logis, dapat menentukan komponen program (input dan output), serta memahami alur program. Flowchart merupakan teknik yang memudahkan kita dalam memprogram, dalam hal ini memudahkan dalam arti mengantisipasi agar tak ada komponen program yang tertinggal. Definisi Flowchart Flowchart adalah representasi grafik dari langkah-langkah yang harus diikuti dalam menyelesaikan suatu permasalahan yang terdiri atas sekumpulan simbol, dimana masingmasing simbol merepresentasikan suatu kegiatan tertentu. Flowchart diawali dengan penerimaan input, pemrosesan input, dan diakhiri dengan penampilan output.
Siklus Input-Proses-Output Penerimaan input, pemrosesan input, dan penampilan output merupakan kegiatan utama
yang membentuk siklus dari semua kegiatan yang dilakukan oleh komputer. Siklus ini disebut dengan siklus I-P-O (Input-Proses-Output).
Gambar 1. Siklus I-P-O Seperti yang kita tahu, komputer terdiri atas banyak komponen. Kita lihat bagian hardware-nya saja, sudah ada banyak komponen seperti monitor, keyboard, mouse, CPU, printer, scanner, speaker, dsb. Setiap komponen komputer tersebut juga merupakan bagian dari siklus I-P-O. Contohnya komponen yang biasa kita gunakan untuk memasukkan perintah atau data ke dalam komputer adalah keyboard dan mouse, selanjutnya masukan tersebut akan diproses oleh CPU, dan akhirnya akan mengeluarkan hasil eksekusi pada monitor, printer, atau speaker.
1.2 Simbol-simbol Dalam Flowcharts Seperti yang telah disebutkan diatas, bahwa flowchart terdiri atas sekumpulan simbol dan masing-masing simbol merepresentasikan suatu kegiatan tertentu. Berikut ini akan dibahas tentang simbol-simbol yang digunakan dalam menyusun flowchart, kegiatan yang diwakili serta aturan main yang diterapkan dalam penggunaan simbol tersebut. 1.2.1 Simbol Input Simbol input digambarkan dengan bangun jajar genjang. Simbol ini digunakan untuk melambangkan kegiatan penerimaan input. Dalam simbol ini, kita dapat menuliskan input yang diperlukan pada suatu waktu secara satu per satu maupun secara keseluruhan, tetapi biasanya input yang dimasukkan pada suatu waktu, dituliskan bersamaan secara keseluruhan dengan tujuan efisiensi ruang gambar.
Gambar 2. Simbol Input
1.2.2 Simbol Proses Simbol proses digambarkan dengan bangun persegi panjang. Simbol ini digunakan untuk melambangkan kegiatan pemrosesan input. Dalam simbol ini, kita dapat menuliskan operasi-operasi yang dikenakan pada input, maupun operasi lainnya. Sama seperti aturan pada simbol input, penulisan dapat dilakukan secara satu per satu maupun secara
keseluruhan.
Gambar 3. Simbol Proses
1.2.3 Simbol Output Simbol output digambarkan dengan bangun seperti Gambar 4. Simbol ini digunakan untuk melambangkan kegiatan penampilan output. Dalam simbol ini, kita dapat menuliskan semua output yang harus ditampilkan oleh program. Sama seperti aturan pada dua simbol sebelumnya, penulisan dapat dilakukan secara satu per satu maupun secara keseluruhan.
Gambar 4. Simbol Output
1.2.4 Simbol Percabangan Simbol percabangan digambarkan dengan bangun belah ketupat. Simbol ini digunakan untuk melambangkan percabangan, yaitu pemeriksaan terhadap suatu kondisi. Dalam simbol ini, kita menuliskan keadaan yang harus dipenuhi. Hasil dari pemeriksaan dalam simbol ini adalah YES atau NO. Jika pemeriksaan menghasilkan keadaan benar, maka jalur yang harus dipilih adalah jalur yang berlabel Yes, sedangkan jika pemeriksaan menghasilkan keadaan salah, maka jalur yang harus dipilih adalah jalur yang berlabel No. Berbeda dengan aturan pada tiga simbol sebelumnya, penulisan keadaan dilakukan secara satu per satu.
Gambar 5. Simbol Percabangan 1.2.5 Simbol Prosedur Simbol prosedur digambarkan dengan bangun seperti Gambar 6. Simbol ini berperan sebagai blok pembangun dari suatu program. Prosedur memiliki suatu flowchart yang berdiri sendiri diluar flowchart utama. Jadi dalam simbol ini, kita cukup menuliskan
nama prosedurnya saja, jadi sama seperti jika kita melakukan pemanggilan suatu prosedur pada program utama (main program). Sama dengan aturan pada simbol percabangan, penulisan nama prosedur dilakukan secara satu per satu.
Gambar 6. Simbol Prosedur 1.2.6 Simbol Garis Alir Simbol garis alir atau flow lines digambarkan dengan anak panah. simbol ini digunakan untuk menghubungkan setiap langkah dalam flowchart dan menunjukkan kemana arah aliran diagram. Anak panah ini harus mempunyai arah dari kiri ke kanan atau dari atas ke bawah. Anak panah ini juga dapat diberi label, khususnya jika keluar dari simbol percabangan.
Gambar 7. Simbol Garis Alir
1.2.7 Simbol Terminator Simbol terminator digambarkan dengan bangun seperti Gambar 8. Terminator berfungsi untuk menandai awal dan akhir dari suatu flowchart. Simbol ini biasanya diberi label START untuk menandai awal dari flowchart, dan label STOP untuk menandai akhir dari flowchart. Jadi dalam sebuah flowchart pasti terdapat sepasang terminator yaitu terminator start dan stop.
Gambar 8. Simbol Terminator
1.2.8 Simbol Konektor Simbol konektor digunakan untuk menghubungkan suatu langkah dengan langkah lain dalam sebuah flowchart dengan keadaan on page atau off page. On page connector digunakan untuk menghubungkan suatu langkah dengan langkah lain dari flowchart dalam satu halaman, sedangkan off page connector digunakan untuk menghubungkan suatu langkah dengan langkah lain dari flowchart dalam halaman yang berbeda. Connector ini biasanya dipakai saat media yang kita gunakan untuk menggambar flowchart tidak cukup luas untuk memuat gambar secara utuh, jadi perlu dipisahpisahkan. Dalam sepasang connector biasanya diberi label tertentu yang sama agar lebih mudah
diketahui pasangannya.
Gambar 9a. Simbol On-Page Connector
Gambar 9b. Simbol Off-Page Connector
1.2.9 Simbol Komentar Simbol komentar atau annotation digunakan untuk menuliskan komentar atau keterangan yang dirasa penting. Dalam simbol ini, kita dapat menuliskan komentar apapun dan sebanyak apapun, hal ini berguna untuk memperjelas langkah-langkah dalam flowchart.
2 Teknik Peledakan 2.1Geometri Peledakan Untuk menghancurkan batuan maka bahan peledak harus ditempatkan dalam batuan itu sendiri dengan jarak tertentu dibelakang bidang bebas atau disebut free face. Masa batuan tersebut harus memiliki satu atau lebih free face. Geometri peledakan terdiri dari burden, spacing, sub-drilling, stemming, dan kedalaman lubang bor, seperti terlihat pada Gambar 2.2.
GAMBAR 2.2 DIAGRAM DESAIN PELEDAKAN PADA BENCH
a. Burden Burden dapat didefinisikan sebagai jarak terpendek yang diukur secara tegak lurus dari lubang bor terhadap bidang bebas atau free face pada saat peledakan. Jarak burden haruslah lebih kecil daripada kedalaman lubang untuk mencegah terjadinya kawah permukaan (cratering).
Burden
merupakan variabel yang sangat penting dan krisis dalam mendesain peledakan karena terhadap jenis bahan peledak yang dipakai dan batuan yang dihadapi terdapat jarak optimum burden agar peledakan sukses Menurut C.J. Konya
B 3,15.De.3
SGe SGr
Keterangan: B
= burden (ft)
De
= diameter lubang tembak (inch)
SGe = specific gravity bahan peledak SGr = specific gravity batuan yang diledakkan Menurut Langefors
V
db P.S 33 c. f .( E V )
Keterangan: V
= burden (m)
db
= diameter mata bor (mm)
P
= derajat packing (1 – 1,6 kg/dm3)
S
= kekuatan bahan peledak
f
= derajat fraction (jika lubang vertikal = 1)
c
= konstanta batuan (0,45)
E
= spacing (m)
E/V = perbandingan spacing dengan burden
8
Menurut Anderson
B d .L Keterangan: B
= burden (ft)
d
= diameter mata bor (inch)
L
= kedalaman lubang bor (ft)
Menurut R.L. Ash B Kb.
d 12
Keterangan: B
= burden (ft)
Kb
= burden ratio (14 – 49 ; harga rata-rata 30)
d
= diameter mata bor (inch)
b. Spacing Spacing adalah jarak antar lubang-lubang bor yang dirangkai dalam satu baris dan diukur sejajar terhadap pit wall. Biasanya spacing tergantung pada burden, kedalaman lubang bor, letak primer, waktu tunda, dan arah struktur bidang batuan. Yang perlu diperhatikan dalam memperkirakan spacing adalah apakah ada interaksi antar charges yang berdekatan. Bila masing-masing lubang bor diledakkan sendiri-sendiri dengan interval waktu yang cukup panjang, untuk memungkinkan setiap lubang bor meledak dengan sempurna, tidak akan terjadi interaksi antar gelombang energi masing-masing. Kalau waktu tunda diperpendek maka akan terjadi interaksi sehingga menyebabkan efek yang kompleks. Adapun rumus-rumus untuk menghitung spacing adalah: Menurut C.J. Konya
S B.L Keterangan:
9
S
= spacing (m)
L = kedalaman lubang ledak (m) B = burden (m) Menurut Langefors E 1,25.V
Keterangan: E = spacing (m) V = burden (m) Menurut R.L. Ash S Ks.B
Keterangan: S
= spacing (ft)
Ks = spacing ratio (1-3; rata-rata 1,5) B = burden (ft) c. Stemming Bagian lubang ledak yang tak terisi oleh bahan peledak – antara isian bahan peledak dengan muka lubang ledak – biasanya diisi oleh material stemming. Kedalaman stemming tidak boleh kurang dari jarak burden sehingga dapat mengurangi bahaya flyrock dan pembentukan kawah bagian atas dari lubang ledak. Rumus-rumus menghitung stemming antara lain: Menurut C.J. Konya T Kb
OB 2
Keterangan: T = stemming (m) Kt = 0.17 sampai 1 kali B B = burden (m) OB = overburden (m)
10
Menurut R.L Ash T Kt.B
Keterangan: T = stemming (ft) Kt = stemming ratio (0,5-1; rata-rat 0,7) B = burden (ft)
d. Sub-drilling Tujuan dari sub-drilling secara full face
adalah supaya batuan bisa meledak
sebagaimana yang diharapkan. Tonjolan-tonjolan pada
lantai (floor) yang terjadi setelah dilakukan peledakan akan menyulitkan peledakan selanjutnya, atau pada waktu pemuatan dan pengangkutan Besarnya KJ tergantung dari struktur dan jenis batuan, serta arah lubang bor. Pada batuan yang miring KJ yang dibutuhkan lebih kecil. Terkadang pada lubang bor yang vertikal juga sering tidak diperlukan adanya sub-drilling, misalnya
pada coal stripping atau rock quarry tertentu. Nilai subdrilling
dapat ditentukan dengan menggunakan rumus-rumus berikut: Menurut C.J. Konya SD Ks.B
Keterangan: SD = subdrilling (ft) Ks = antara 0,3 sampai 0.5 B = burden (ft) Menurut R.L. Ash J Kj.B
Keterangan: J
= subdrilling (ft)
Kj = subdrilling ratio (rata-rata 0,33 dan minimum 0,3)
11
B = burden (ft) e. Kedalaman lubang tembak Kedalaman lubang ledak tergantung pada
ketinggian
bench.
Kedalaman lubang tembak tidak boleh lebih kecil dari burden. Hal ini untuk menghindari terjadinya overbreaks atau cratering. Disamping itu letak primer menentukan kedalaman lubang bor. Berdasarkan arah lubang ledak maka kedalaman lubang ledak dapat ditentukan dengan rumus: Untuk lubang ledak vertikal H L J
Keterangan: H = kedalaman lubang ledak (m) L = tinggi bench (m) J
= subdrilling (m)
Untuk lubang ledak miring
H
L J cos
Keterangan: H = kedalaman lubang ledak (m) L = tinggi bench (m) J
= subdrilling (m)
α = sudut kemiringan lubang ledak terhadap bidang vertical.
D. Desain Pola Peledakan Jenjang Peledakan jenjang adalah peledakan
memakai lubang bor vertikal atau
hampir vertikal. Lubang bor diatur dalam satu deretan atau beberapa deretan, sejajar atau ke arah bidang bebas. Untuk merencanakan peledakan pada tambang terbuka maka perlu diperhatiakan teknis berikut:
12
a. Pola pemboran Ada empat tipe pola lubang pengeboran untuk lubang tembak, yaitu: 1. Pola bujur sangkar (square pattern) 2. Pola empat persegi panjang (rectangular pattern) 3. Pola zig zag bujur sangkar (staggered square pattern) 4. Pola zig zag empat persegi panjang (staggered rectangular pattern) b. Arah pemboran Ada dua cara dalam pembuatan lubang bor, yaitu lubang bor tegak (vertikal) dan lubang bor miring (incline) seperti pada Gambar 2.3. Pemboran tegak pada peledakan jenjang kurang bagus karena menimbulkan back break, fragmentasi kurang baik dan pada bagian lantai dasar daya ledak tidak bisa sepenuhnya tersalurkan. Lubang bor miring dapat mengurangi terjadinya backbreak, mengurangi resiko timbulnya tonjolan pada lantai kerja, hasil tumpukan (muck pile) yang lebih baik, dan diperoleh jenjang yang relatif lebih stabil. Akan tetapi pengeboran miring sulit dilakukan dengan akurat untuk pembuatan lubang ledak yang dalam dan diameter besar.
GAMBAR 2.3 PEMBORAN TEGAK DAN PEMBORAN MIRING
13
c. Cara pengisian bahan peledak
stemming
stemming
stemming
ANFO primer
primer ANFO
stemming ANFO TOP LOADING
DECK LOADING primer
BOTTOM LOADING primer
GAMBAR 2.4 CARA PENGISIAN BAHAN PELEDAK Berdasarkan penempatan detonator dan primer pada lubang ledak ada 3 cara pengisian bahan peledak, yaitu top loading, deck loading, dan bottom loading. Perbedaan ketiga cara tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4. E. Fragmentasi Kepentingan dari fragmentasi tidak bisa diremehkan karena pada tingkatan yang luas fragmentasi merupakan ukuran dari suksesnya peledakan, hal ini mempengaruhi biaya operasional dan perawatan dari operasi-operasi selanjutnya
serta termasuk pengoperasian alat berat seperti penggalian atau
pemuatan, pengangkutan dan crushing. Oleh karena itu pengeboran dan peledakan sangat berhubungan dengan optimasi operasi-operasi selanjutnya. Fragmentasi yang buruk menghasilkan oversize atau bongkahan besar yang mengakibatkan bertambahnya biaya penghancuran sekunder untuk mengurangi ukurannya sampai pada ukuran yang dapat diolah secara ekonomis, aman dan efisien dengan alat-alat angkut dan muat. Faktor fragmentasi batuan dapat digolongkan dalam tiga kelompok parameter: a.
Parameter peledak, mencakup densitas, kecepatan detonasi, volume gas dan energi yang tersedia.
14
b.
Parameter pemuatan lubang ledak, mencakup diameter lubang ledak, stemming, de-coupling, serta tipe dan titik inisiasi.
c.
Parameter batuan yang berhubungan dengan densitas batuan, kekuatan (compressive dan tensile), tekstur dan kecepatan propagasi. Produksi berlebih dari batuan undersize atau berukuran halus juga tidak
diinginkan karena mengindikasikan penggunaan berlebih yang tidak berguna dari bahan peledak, pengurangan ukuran yang ekonomis dapat dicapai dengan penggunaan instalasi crushing yang sesuai. Biar bagaimanapun dibawah kondisi tertentu, fragmentasi dapat diperbaiki dengan mengadopsi salah satu atau lebih lengkah berikut (diterapkan dalam peledakan bench): 1. Mengurangi spacing antara lubang yang saling sejajar dalam baris. 2. Mengurangi jarak burden. 3. Menggunakan detonator dengan short delay. Sangat penting mengetahui fragmentasi hasil peledakan secara teoritis sebelum peledakan dilakukan. Peramalan fragmentasi dengan memperhitungkan factor geologi disamping beberapa parameter peledakan lain biasanya dilakukan dengan cara Kuz-Ram (Cunningham, 1983). Cara ini terdiri dari dua persamaan, yaitu: 1.
Persamaan Kuznetsov untuk mencari ukuran rata-rata dari hasil peledakan dalam cm. 0 ,8
Vo 1 E X A .Qe 6 115 Qe
19 30
Keterangan, X =
ukuran rata-rata dari hasil peledakan (cm)
A =
Faktor batuan 7 untuk batuan medium strength 10 untuk batuan keras yang berjoint intensif 13 untuk batuan keras dengan sedikit joint
15
sebaiknya antara 8 – 12 (Cunningham, 1983) Blastability index (BI) x 0,15 (Lily, 1986) volume batuan dalam m3 per lubang ledak
Vo =
(burden x spacing x tinggi bench) Qe =
Massa bahan peledak yang digunakan tiap lubang ledak (kg)
E =
Kekuatan berat relative bahan peledak (ANFO = 100 ; TNT = 115)
2.
Persamaan Rosin-Ramler untuk mencari material yang tertahan pada saringan.
Re
x xc
n
X X c 0.693
.100%
1
n
Keterangan, R
= Perbandingan material yang tertahan pada saringan
X
= Ukuran screen
Xc
= Karakteristik dari ukuran batuan
n
= index keseragaman = (2,2 – 14 B/d) (1 – W/B) (1 + (A’ – 1)/2) L/H . SF B = burden d
= Diameter lubang tembak (mm)
W = standart deviasi dari kedalaman lubang bor (m) A’ = spacing / burden L = panjang charge di atas level (m) H = tinggi bench (m) SF = staggered factor (Jika memakai staggered drilling pattern maka n dinaikkan 10 %) = 1,1 untuk pemakaian staggered drilling pattern.
16
F. Prediksi Vibrasi
R v K W
n
v = Vibrasi (mm/s) K = Konstanta = 1140 R = Jarak antara peledakan dengan stasiun pengamatan n = Konstanta = 1.6
17
3 Penggunaan Simulasi Teknik Peledakan INPUT DATA Sebelum menggunakan aplikasi DRZBlast untuk desain dan simulasi peledakan, maka perlu di masukkan data-data keadaan lapangan, yaitu : 1. Data geologi
GAMBAR INPUT DATA GEOLOGI - Klik worksheet GeoData, lalu pada kolom Mine Area, masukkan nama-nama area tambang, contoh : hardzone, limestone, dan lainnya sesuai nama area masing-masing. - Lalu masukkan data-data geologi/sifat fisik batuan pada masingmasing area, seperti : insitu % fine, Insitu 80% Block size, density, young modulus, UCS
18
2. Price Data - Klik worksheet Price Data, lalu pada tabel Product Pricing, masukkan data-data produk yang digunakan pada operasi pemboran dan peledakan. - Pada kolom SAP Code, merupakan kode untuk masik-masing produk, yang nanti akan menjadi option pilihan pada saat desain peledakan. - Pada kolom Product, merupakan jenis product yang digunakan pada operasi pengeboran dan peledakan, meliputi : 1. Jenis Explosives 2. Jenis Primer 3. Jenis Detonator 4. Jenis bor 5. Pekerja drill and blas 6. leadin line - Kolom Specification merupakan kolom, spesifikasi masingmasing produk, seperti density explosive, berat primer, panjang kabel detonator, diameter bor, panjang leadin line. - Kolom Price per unit, adalah untuk data harga masing-masing produk.
GAMBAR INPUT PRICE DATA
19
3. Explosives Data
GAMBAR EXPLOSIVES DATA - Klik worksheet Explosives Data, lalu masukkan data-data karakteristik bahan peledak, seperti : Relative Weight Strength, Relative Bulk Strength, Velocity of detonation 4. Desain Peledakan Setelah memasukkan data-data geologi, data harga, data bahan peledak, maka mulai memasukkan data-data desain peledakan yang akan diterapkan pada lapangan. - Klik worksheet Design - Pada Blast parameter masukkan data : 1. Burden 2. Spacing 3. Pattern 4. Bench height 5. Subdrill 6. Hole angle(sudut kemiringan pemboran) 7. Drill Code (jenis bor yang digunakan)
20
8. Number of hole (jumlah lubang ledak) 9. Wet Hole % ,perkiraan jumlah lubang ledak yang berair 10. Wet Hole Explosives (Jenis bahan peledak pada lubang ledak yang berair) 11. Dry Hole Explosives (Jenis bahan peledak yang digunakan pada lubang ledak yang kering)
GAMBAR INPUT DATA DESAIN PELEDAKAN - Pada blast hole loading, masukkan data 1. Panjang stemming 2. Charge Length (Kedalaman lubang yang diisi bahan peledak) 3. Panjang Airdeck (Jika menggunkan air deck). - Pada Initiation System, masukkan data jenis primer yang dimasukkan - Pada Labour, masukkan data : 1. Size of Crew, yaitu jumlah pekerja 2. Hour of load, yaitu banyaknya jam loading pada masingmasing shift pekerja. - Pada Rock data, masukkan data Rock Type, sesuai nama daerah tambang
21
OUTPUT DATA Ketika memasukkan nilai-nilai variabel peledakan pada worksheet Design, maka akan otomatis tercipta output atau hasil dari desain peledakan yang digunakan. 1. Blast Details Terletak pada worksheet Design
GAMBAR BLAST DETAILS 2. Blast Result Prediction (Kuz-Ram Model) Terletak pada worksheet Design
GAMBAR DISTRIBUSI FRAGMENTASI
22
3. Biaya operasi pengeboran dan peledakan Terletak pada worksheet Design
GAMBAR BIAYA PENGEBORAN DAN PELEDAKAN 4. Vibration Prediction Terletak pada worksheet Vibration Prediction
GAMBAR VIBRATION PREDICTION
23
