SIFAT FISIK DAN MEKANIK BATUAN DALAM DUNIA PERTAMBANGAN
Mekanika batuan adalah salah cabang disiplin ilmu geomekanika. Mekanika batuan merupakan ilmu yang mempelajari sifat-sifat mekanik batuan dan massa batuan. Hal ini menyebabkan mekanika batuan memiliki peran yang dominan dalam operasi penambangan, seperti pekerjaan penerowongan, pemboran, penggalian, peledakan dan pekerjaan lainnya. Sehingga untuk mengetahui sifat mekanik batuan dan massa batuan dilakukan berbagai macam uji coba baik itu dilaboratorium maupun dilapangan langsung atau secara insitu.
1.
Sifat Fisik Batuan Batuan merupakan suatu bahan padat yang terbentuk dari hasil kumpulan
mineral-mineral, sedangkan mineral sendiri merupakan bahan padat anorganik yang terbentuk terbentuk di alam dengan mempunyai mempunyai susunan kimia tertentu dan sifaksifat fisiknya dan terbentuk oleh susunan kristal yang teratur. Dalam resume ini dijelaskan tentang sifat - sifat fisik f isik dari batuan yang meliputi : a.
Porositas Batuan Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu
volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan. Ada dua jenis porositas yaitu porositas antar butir dan porositas rekahan. Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran butir, susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan. atau bisa didefinisikan bahwa porositas adalah ruang yang terdapat diantara fragmen butiran yang ada pada batuan yang akan menyarangkan air. Berdasarkan waktu dan cara terjadinya, maka porositas dapat juga diklasifikasikan diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : 1)
Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada waktu yang bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung.
2)
Porositas sekunder, yaitu porositas batuan yang terbentuk setelah proses pengendapan.
b.
Permeabilitas Permeabilitas merupakan besaran yang digunakan untuk menunjukkan
seberapa besar kemampuan suatu batuan untuk mengalirkan fluida yang terkandung didalamnya. Permeabilitas merupakan properti suatu batuan berpori dan
merupakan
besaran
yang
menunjukkan
kapasitas
medium
dalam
mengalirkan fluida. Jenis-jenis Permeabilitas : 1)
Permeabilitas absolut (ka). Yaitu pengukuran pada medium berpori untuk fluida satu fasa ketika medium tersebut dialiri oleh satu jenis fluida, dimana saturasi fluida yang mengalir bernilai satu.
2)
Permeabilitas efektif (k). Yaitu pengukuran pada medium berpori untuk fluida satu fasa ketika medium tersebut dialiri oleh lebih dari satu jenis fluida.
3)
Permeabilitas relatif (kr). Yaitu perbandingan antara permeabilitas efektif fluida pada nilai saturasi tertentu, terhadap permeabilitas absolut pada saturasi 100%. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Mempengaruhi Permeabilitas.
1)
Distribusi ukuran butir. Ukuran butiran yang semakin beragam dalam suatu batuan, maka pori-pori akan semakin kecil dan permeabilitas permeabilitas juga akan semakin kecil.
2)
Susunan (packing) butiran. (packing) butiran. Susunan
butiran
yang
semakin
rapi,
maka
makin
besar
harga
permeabilitasnya. 3)
Geometri butiran. Semakin menyudut geometri butiran, maka permeabilitasnya permeabilitasnya semakin kecil.
4)
Jaringan antar pori (pore network). Semakin bagus jaringan antar pori, maka permeabilitasnya semakin besar.
5)
Sementasi. Semakin banyak semen dalam suatu batuan, maka harga permeabilitas akan semakin kecil.
6)
Clays content. Semakin banyak mengandung lempung, maka semakin kecil permeabilitas batuan tersebut.
c.
Densitas Batuan Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat
terhadap volume (rata-rata dari material tersebut). Densitas spesifik adalah perbandingan antara densitas material tersebut terhadap densitas air pada tekanan dan temperatur yang normal, yaitu kurang lebih 103 kg/m3. d.
Void Ratio Merupakan perbandingan antara volume rongga dalam batuan dengan volume
butiran batuan.
Penentuan sifat fisik batuan berkaitan dengan :
Rancangan peledakan
Perencanaan penambangan
Perhitungan Perhitunga n beban
Analisis regangan
Analisis kemantapan kemantapa n lereng
2.
Sifat Mekanik Batuan Dalam menentukan sifat mekanik dari batuan, perlu dilakukan dengan
pengujian di laboratorium dengan bantuan alat-alat yang akan menentukan bagaimana karakteristik dari setiap sifat mekanik batuan. dalam pengujian di laboratorium ada beberapa pengujian yang dilakukan, diantaranya : Sifat mekanika batuan seperti kuat tekan, kuat tarik, modulus elastisitas dan (Poisson `s Ratio).
a.
Pengujian Kuat Tekan Bebas (Uncon (Uncon fined Compressive Strength Strength ) Pengujian ini menggunakan mesin tekan untuk menekan percontoh batu yang berbentuk silinder, balok atau prisma dari satu arah (uniaksial). Perbandingan antara tinggi dan fiameter percontoh (l/D) mempengaruhi nilai kuat tekan batuan. Untuk perbandingan l/D = 1 kondisi tegangan triaksial saling bertemu sehingga akan memperbesar nilai kuat tekan batuan untuk pengujian kuat tekan digunakan 2 < l/D < 2,5. Makin besar l/D maka kuat tekan akan bertambah kecil.
Gambar 1 Penyebaran tegangan didalam percontoh batu (a) teoritis dan (b) eksperimental, (c) Bentuk pecahan teoritis dan (d) Bentuk pecahan eksperimental
Gambar 2 Kodisi tegangan didalam percontoh untuk l/D berbeda (a) l/D = 1 (b) l/D = 2
b.
Pengujian Kuat Tarik (Ind (Ind irect Tensile Strength Test) Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik (tensile strength) strength) dari
percontoh batu berbentuk silinder secara tidak langsung. Alat yang digunakan adalah mesin tekan seperti pada pengujian kuat tekan.
Gambar 3 Pengujian kuat tarik
c.
Modulus Elastisitas Dalam penentuan elastisitas pada batuan, biasanya digunakan beberapa
konsep percobaan untuk regangan yang dihasilkan, tegangan dan perbandingan antara keduanya atau sering disebut sebagai modulus young. 1)
Regangan Didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awalnya. Pertambahan panjang ini tidak hanya terjadi pada ujungnya saja, tetapi pada setiap bagian batang yang terentang dengan perbandingan
yang
sama.
Atau
bisa
dikatakan
bahwa
regangan
merupakan besarnya deformasi dibandingkan dengan kondisi awalnya.
Gambar 4 Regangan yang dihasilkan dari pengujian kuat tekan batuan (a) regangan aksial, (b) regangan lateral dan (c) regangan volumik
2)
Tegangan Tegangan didefinisikan didefinisik an sebagai sebag ai perbandingan antara gaya g aya tarik yang dikerjakan pada benda dengan luas penampangnya. Atau tegangan merupakan besarnya gaya yang dialami suatu luasan batuan. Apabila gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan, maka stress yang demikian dikatakan tegangan normal (normal stress). Sedangkan stress). Sedangkan gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan dikatakan sebagai tegangan geser (shear stress).
3)
Modulus Young Modulus Elastisitas didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan, dengan regangan suatu bahan selama gaya yang bekerja tidak melampaui batas elastisitasnya. Modulus Young atau modulus elastisitas merupakan faktor penting dalam mengevaluasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang bervariasi. Nilai modulus elastisitas batuan bervariasi dari satu contoh batuan dari satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan kandungan air.
4).
Nisbah Poisson (Poisson Ratio) Nisbah
Poisson
didefinisikan
sebagai
perbandingan
negatif
antara
regangan lateral dan regangan aksial. Nisbah Poisson menunjukkan adanya pemanjangan ke arah lateral (lateral expansion) expansion) akibat adanya tegangan dalam arah aksial.
Gambar 5 Ilustrasi Poisson’s Ratio
KESIMPULAN
Dari resume ini yaitu tentang
“Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Batuan Dalam
Dunia pertambangan ” , dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat ini merupakan hal yang utama dalam pemebelajaran geomekanika, karena pada konsepnya, penentuan sifat-sifat ini dapat diketahui dengan cara pengujian di laboratorium dengan bantuan alat-alat sesuai dengan kebutuhan dan sifat fisik yang akan diketahui dari sebuah sampel batuan yang diambil dari lapangan secara langsung. Dalam aplikasinya dilapangan, hasil dari pengujian di laboratorium untuk sifat fisik dan mekanik batuan ini akan dipakai sebagai acuan untuk sebuah proyek pekerjaan yang berhubungan dengan kontruksi maupun pemboran dan lain-lain.
DAFTAR PUSTAKA
Utomo, Prabowo, Hardiansyah, 2012.
”Sifat Fisik Dan Mekanik Batuan” .
http://id.scribd.com/doc/9549986 http://id.scribd.com/do c/95499867/Sifat-Fisik-Dan-M 7/Sifat-Fisik-Dan-Mekanik-Batuan. ekanik-Batuan. Diakses tanggal 22 Februari 2014 (pdf, online). Parisi, Daus, 2011.
“Sifat Fisik Batuan” .
http://id.scribd.com/doc/30259483/SIFAT-FISIK-BATUAN. Diakses http://id.scribd.com/doc/30259483/SIFAT-FISIK-BATUAN. tanggal 22 Februari 2014 (pdf, online).
