ANALISIS KESTABILAN LERENG PADA PADA TAMBANG TAMBANG EMAS DI PT. NEWMONT PASIFIC NUSANTARA NUSA TENGGARA BARAT
Proposal Tugas Akhr
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat S yarat Dalam Melaksanakan Tugas Akhir Pada Jurusan Teknik Teknik Pertambangan
Ol!h " M# MAROLOP NAIBA$O %&.''&(TA
#URUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULT FAKULTAS AS TEKNOLOGI TEKNOL OGI MINERAL UNI)ERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL *)ETERAN+ ,OG,AKARTA -'
A.
#u/ul
ANALISIS KESTABILAN LEREN PADA TAMBAN EMAS DI PT! NE"M#NT $ASI$I% N&SANTARA N&SA TENARA BARAT
B.
Alasa0 P!1lha0 #u/ul
Masalah kemanta'an lereng 'ada batuan meru'akan suatu hal yang menarik( karena si)at*si)at dan 'erilakunya yang berbeda dengan kestabilan lerang 'ada tanah! Kestabilan lereng 'ada batuan lebih ditentukan +leh adanya bidang* bidang lemah yang disebut dengan bidang disk+ntinuitas( tidak demikian halnya dengan lereng*lereng 'ada tanah! Adanya kegiatan 'enambangan( se'erti 'enggalian 'ada suatu lereng akan menyebabkan ter,adinya 'erubahan besarnya gaya*gaya 'ada lereng tersebut yang mengakibatkan terganggunya kestabilan lereng dan 'ada akhirnya da'at menyebabkan lereng tersebut l+ngs+r! Dalam meran-ang suatu tambang terbuka dilakukan suatu analisis terhada' kestabilan lereng yang ter,adi karena 'r+ses 'enimbunan mau'un 'enggalian sehingga da'at memberikan k+ntribusi ran-angan yang aman dan ek+n+mis! Stabilitas
dari
lereng
indi.idual
biasanya
men,adi
masalah
yang
membutuhkan 'erhatian yang lebih bagi kelangsungan +'erasi 'enambangan setia' harinya! L+ngs+rnya lereng 'ada suatu ,en,ang( dimana terda'at ,alan angkut utama atau berdekatan dengan batas 'r+'erti atau instalasi 'enting( da'at menyebabkan berma-am gangguan 'ada 'r+gram 'enambangan! "alau'un l+ngs+ran yang ter,adi relati) ke-il( dengan tanda*tanda yang tidak begitu kentara( teta' sa,a da'at membahayakan ,i/a dan merusak 'eralatan yang ada!
C.
Dasar T!or
Kestabilan dari suatu ,en,ang indi.idual dik+ntr+l +leh k+ndisi ge+l+gi daerah setem'at( bentuk keseluruhan lereng 'ada daerah tersebut( k+ndisi air tanah setem'at( dan ,uga +leh teknik 'enggalian yang digunakan dalam 'embuatan lereng! $akt+r 'eng+ntr+l ini ,elas sangat berbeda untuk situasi 'enambangan yang berbeda dan sangat 'enting untuk memberikan aturan yang
umum untuk menentukan sebera'a tinggi atau sebera'a landai suatu lereng untuk memastikan lereng itu akan stabil! A'abila kestabilan dari suatu ,en,ang dalam +'erasi 'enambangan meragukan( maka kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari struktur ge+l+gi( k+ndisi air tanah dan )akt+r 'eng+ntr+l lainnya yang ter,adi 'ada suatu lereng! Kestabilan lereng 'ada batuan di'engaruhi +leh ge+metri lereng( struktur batuan( si)at )isik dan mekanik batuan serta gaya*gaya luar yang beker,a 'ada lereng tersebut! Suatu -ara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng batuan adalah dengan )akt+r keamanan! $akt+r ini meru'akan 'erbandingan antara gaya 'enahan yang membuat lereng teta' stabil( dengan gaya 'enggerak yang menyebabkan ter,adinya l+ngs+r! Se-ara matematis )akt+r kestabilan lereng dinyatakan sebagai berikut 0 $
1 R 2 $ '
Dimana 0 $
1 )akt+r kestabilan lereng
R 1 gaya 'enahan( beru'a resultan gaya*gaya yang membuat lereng teta' stabil $ ' 1 gaya 'enggerak( beru'a resultan gaya*gaya yang menyebabkan lereng l+ngs+r Pada keadaan 0 $
> 3(4
1 lereng dalam keadaan stabil
$
1 3(4 1 lereng dalam keadaan seimbang 5akan l+ngs+r6
$
< 3(4 1 lereng dalam keadaan tidak stabil!
3! $akt+r*)akt+r yang mem'engaruhi kestabilan lereng! &mumnya stabil atau tidaknya suatu lereng tergantung dari bebera'a )akt+r( antara lain 0 a! e+metri lereng Kemiringan dan tinggi suatu lereng sangat mem'engaruhi kestabilannya! Semakin besar kemiringan dan ketinggian suatu lereng( maka kestabilan semakin berkurang!
b!
Struktur batuan Strukutur batuan yang sangat mem'engaruhi kestabilan lereng adalah bidang*bidang sesar( 'erla'isan dan rekahan! Struktur batuan tersebut meru'akan bidang*bidang lemah 5disk+ntinuitas6 dan sekaligus sebagai tem'at merembesnya air( sehingga batuan lebih mudah l+ngs+r!
-!
Si)at )isik dan mekanik batuan Si)at )isik batuan yang mem'engaruhi kestabilan lereng adalah 0 b+b+t isi 5density6( '+r+sitas dan kandungan air! Sedangkan si)at mekanik batuan antara lain kuat tekan( kuat tarik( kuat geser dan ,uga sudut geser dalam batuan! 36 B+b+t isi batuan Semakin besar b+b+t isi suatu batuan( maka gaya 'enggerak yang menyebabkan lereng l+ngs+r ,uga semakin besar! Dengan demikian kestabilan lereng semakin berkurang! 76 P+r+sitas batuan Batuan yang mem'unyai '+r+sitas besar akan banyak menyera' air! Dengan demikian b+b+t isinya men,adi lebih besar( sehingga mem'erke-il kestabilan lereng! Adanya air dalam batuan ,uga akan menimbulkan tekanan air '+ri yang akan mem'erke-il kuat geser batuan! Batuan yang mem'unyai kuat geser ke-il akan lebih mudah l+ngs+r! Kuat geser batuan da'at dinyatakan sebagai berikut 0 τ 1 % 8 5σ * µ6 tan θ dimana 0 τ
1 kuat geser batuan 5t+n2m 76
% 1 k+hesi 5t+n2m76 σ 1 tegangan n+rmal 5t+n2m76 θ
1 sudut geser dalam 5angle +) internal )ri-ti+n6
96 Kandungan air dalam batuan Semakin besar kandungan air dalam batuan( maka tekanan air '+ri men,adi semakin besar ,uga! Dengan demikian berarti bah/a kuat
geser batuannya men,adi semakin ke-il( sehingga kestabilannya berkurang! :6 Kuat tekan( kuat tarik dan kuat geser batuan Kekuatan batuan biasanya dinyatakan dengan kuat tekan 5-+n)ined and un-+n)ined -+m'ressi.e strength6( kuat tarik 5tensile strength6 dan kuat geser 5shear strength6! Batuan yang mem'unyai kuat tekan( kuat tarik dan kuat geser besar akan lebih stabil 5tidak mudah l+ngs+r6! ;6 Sudut geser dalam 5angle +) internal )ri-ti+n6 Semakin besar sudut geser dalam( maka kuat geser batuan ,uga akan semakin besar! Dengan demikian batuan 5lereng6 akan lebih stabil! d! aya dari luar aya*gaya dari luar yang da'at mem'engaruhi 5mengurangi6 kestabilan suatu lereng adalah 0 36 etaran yang diakibatkan +leh gem'a( 'eledakan dan 'emakaian alat*alat mekanis yang berat didekat lereng! 76 Pem+t+ngan dasar 5t+e6 lereng! 96 Penebangan '+h+n*'+h+n 'elindung lereng!
7! Klasi)ikasi l+ngs+ran batuan Berdasarkan 'r+ses l+ngs+rnya( l+ngs+ran batuan da'at dibedakan men,adi em'at ma-am( yaitu 0 a! L+ngs+ran Bidang L+ngs+ran bidang meru'akan suatu l+ngs+ran batuan yang ter,adi se'an,ang bidang lun-ur yang diangga' rata! Bidang lun-ur tersebut da'at beru'a sesar( rekahan 5h+int6 mau'un bidang 'erla'isan batuan! Syarat* syarat ter,adinya l+ngs+ran bidang adalah 0 36 Terda'atnya bidang lun-ur bebas 5daylight6( berarti kemiringan bidang lun-ur harus lebih ke-il dari'ada kemiringan lereng! 76 Arah bidang lun-ur se,a,ar atau mendekati se,a,ar dengan arah lereng 5maksimum berbeda 74+6!
96 Kemiringan bidang lun-ur lebih besar dari'ada sudut geser dalam batuannya! :6 Terda'at bidang bebas 5tidak terda'at gaya 'enahan6 'ada kedua sisi l+ngs+ran! b! L+ngs+ran ba,i L+ngs+ran ba,i da'at ter,adi 'ada suatu batuan ,ika terda'at lebih dari satu bidang lemah yang bebas dan saling ber'+t+ngan! Sudut 'er'+t+ngan antara bidang lemah tersebut harus lebih besar dari sudut geser dalam batuannya! Bidang lemah ini da'at beu'a bidang sesar( rekahan 5,+int6 mau'un bidang 'erla'isan! %ara l+ngs+ran suatu ba,i da'at melalui salah satu atau bebera'a bidang lemahnya( atau'un melalui garis 'er'+t+ngan kedua bidang lemahnya! -! L+ngs+ran busur L+ngs+ran batuan yang ter,adi se'an,ang bidang lun-ur yang beru'a busur disebut l+ngs+ran busur! L+ngs+ran busur hanya ter,adi 'ada tanah atau material yang bersi)at se'erti tanah! Antara 'artikel tanah tidak terikat satu sama lain! Dengan demikian( l+ngs+ran busur ,uga da'at ter,adi 'ada batuan yang sangat la'uk serta banyak mengandung bidang lemah mau'un tum'ukan 5timbunan6 batuan han-ur! d! L+ngs+ran guling L+ngs+ran guling akan ter,adi 'ada suatu lereng batuan yang a-ak kemiringannya berla/anan dengan kemiringan bidang*bidang lemahnya! Keadaan tersebut da'at digambarkan dengan bal+k*bal+k yang diletakkan diatas
sebuah
bidang
miring!
Berdasarkan
bentuk
dan
'r+ses
menggulingnya( maka l+ngs+ran guling dibedakan men,adi tiga( yaitu 0 36 L+ngs+ran guling setelah mengalami benturan 5)le
D.
Da2a S!3aga Dasar A0alsa
Data utama sebagai dasar analisa kestabilan suatu lereng batuan adalah ge+metri lereng( struktur batuan serta si)at )isik dan mekanik batuan!
3! Data yang di'erlukan a! e+metri Lereng e+meteri lereng yang 'erlu diketahui adalah 0 36 +rientasi 5,urus dan kemiringan6 lereng! 76 tinggi dan kemiringan lereng baik ,en,ang mau'un t+tal! 96 lebar ,en,ang 5berm6! b! Struktur batuan Struktur batuan yang mem'engaruhi kestabilan lereng adalah adanya bidang*bidang lemah( yaitu bidang*bidang sesar( 'erla'isan dan rekahan! -! Si)at )isik dan mekanik batuan Si)at )isik dan si)at mekanik batuan yang di'erlukan sebagai dasar analisa kestabilan lereng adalah 0 36 b+b+t isi batuan! 76 '+r+sitas batuan! 96 kandungan air dalam batuan! :6 kuat tekan( kuat tarik dan kuat geser batuan! ;6 sudut geser dalam! d! K+ndisi ge+l+gi Data ge+l+gi yang 'erlu diketahui 0 36 +rientasi struktur bidang lemah! Dari +rientasi ini yang ter'enting diketahui adalah arah dan besar kemiringan s'asi( isian dalam rekahan! 76 Tinggi 'ermukaan air tanah! 96 Lit+l+gi dan 'enyebaran batuan! :6 Tingkat 'ela'ukan! ;6 M+r)+l+gi! 7! %ara 'engum'ulan data Data yang di'erlukan di'er+leh dari 'eyelidikan dila'angan dan 'er-+baan di lab+rat+rium! a! Penyelidikan di la'angan meli'uti 0 36 Pengukuran ,urus dan kemirngan bidang lemah! 76 Pemb+ran inti dan 'embuatan sumuran untuk mem'er+leh data ge+l+gi( 'enyebaran batuan dan untuk menda'atkan -+nt+h tanah!
96 Pengamatan dengan 'ie=+meter untuk mengetahui tinggi 'ermukaan air tanah! Khusus untuk -ara 'engum'ulan data 'ada '+in 7 dan 9 da'at menggunakan data yang telah ada 'ada 'erusahaan 5kalau di'erusahaan sudah tersedia6! b! Per-+baan dilab+rat+rium 36 Penguian triaksial! 76 Pengu,ian geser langsung! 96 Pengu,ian kuat tekan uniaksial! :6 Per-+baan untuk menentukan berat isi( kadar air dan berat ,enis dari -+nt+h tanah yang dida'at dila'angan! Per-+baan dilab+rat+rium da'at ,uga tidak dilaksanakan bila data untuk ini sudah tersedia dila'angan!
E.
M!2o/! A0alsa K!s2a3la0 L!r!0g ,a0g Dgu0aka0
Kestabilan suatu lereng da'at dianalisa dengan Met+de >+ek dan Bray( analisa .ekt+r dan met+de gra)is! Teta'i yang mungkin akan digunakan adalah met+de >+ek dan Bray! Met+de >+ek dan Bray da'at digunakan untuk menganalisa keem'at ma-am l+ngs+ran 'ada lereng batuan! 3! L+ngs+ran bidang Dalam menganalisa( maka suatu lereng ditin,au dalam dua dimensi dengan angga'an sebagai berikut 0 a! semua syarat untuk ter,adinya l+ngs+ran bidang ter'enuhi! b! terda'at regangan tarik tegak yang terisi air sam'ai kedalaman tertentu 5?/6( regangan tarik ini da'at ter,adi 'ada muka lereng mau'un di atas lereng! -! Tekanan air '+ri 'ada regangan tarik se'an,ang bidang lun-ur tersebar se-ara linier! d! Semua gaya yang beker,a 'ada lereng melalui titik 'usat massa batuan yang akan l+ngs+r( sehingga tidak ter,adi r+tasi!
$akt+r keamanan lereng da'at dihitung dengan 'ersamaan 0 $1 $1
Gaya − gayaPenahan Gaya − gayaPenggerak
C ! A + 5W -+sψ p − U − V sin ψ p 6 tan θ W sin ψ p + V -+sψ p
Dimana 0 $
1 )akt+r kestabilan lereng
% 1 k+hesi 'ada bidang lun-ur A 1 'an,ang bidang lun-ur 5A6 ψ ' 1 sudut kemiringan bidang lun-ur 5 +6 θ
1 sudut geser dalam batuan 5 +6
" 1 berat massa batuan yang akan l+ngs+r 5t+n6 & 1 gaya angkat yang ditimbulkan +leh tekanan air dise'an,ang bidang lun-ur 5t+n6 1 5@6 γ /! ?/! 5> ?6 -+se- Ψ ' 1 gaya mendatar yang ditimbulkan +leh tekanan air 'ada regangan tarik 5t+n6 1 5@6 γ /! ?/7 γ / 1 b+b+t isi air 5t+n2m96 ?/ 1 tinggi k+l+m iar yang mengisi regangan tarik 5m6 ? 1 kedalaman regangan tarik 5m6 > 1 tinggi lereng 5m6 Jika ter,adi getaran yang diakibatkan +leh adanya gem'a( 'eledakan mau'un akti)itas manusia laninnya( maka 'ersamaan diatas men,adi 0 $1
C ! A + [W 5-+sψ p − α sin ψ p6 − U − V sin ψ p ] tan θ W 5sin ψ p + α -+sψ p6 + V -+sψ p
Dimana 0 α 1 'er-e'atan getaran 'ada arah mendatar 7! L+ngs+ran ba,i Dalam analisa menggunakan met+de >+ek dan Bray( l+ngs+ran ba,i da'at diangga' hanya akan ter,adi 'ada garis 'er'+t+ngan kedua bidang lemah!
$akt+r keamanan lereng da'at dihitung dengan menggunakan 'ersamaan sebagai berikut 0 $1
9 γ w 5Ca! X + Cb!Y 6 + 5 A − 5 6! X 6 tan θ a + 5 B 7γ γ ! H
−
5
γ w 6!Y 6 tan θ b 7γ
dimana 0 %a 1 k+hesi bidang lemah I 5t+n2m96 %b 1 k+hesi bidang lemah II 5t+n2m96 θa 1 sudut geser dalam( bidang lemah I 5+6 θ b 1 sudut geser dalam( bidang lemah II 5+6 γ 1 b+b+t isi batuan 5t+n2m 96 γ / 1 b+b+t isi air 5t+n2m96
C1 1 A1 B1
Sinθ 7: Sin θ :;!Cos θ 7 na
Sinθ 39 Sin θ 9; !Cos θ 3nb Cos ψ a − Cos ψ b!Cos θ na!nb Sinψ ;!Sin 7θ na!nb Cos ψ b − Cos ψ a!Cos θ na!nb Sinψ ;!Sin 7θ na!nb
Dimana ψ a dan ψ b adalah kemiringan 5di'6 dari bidang*bidang I dan II serta ψ ; adalah sudut 'enun,aman 'er'+t+ngan bidang lemah I dan II! Jika 'ada bidang I dan II tidak terda'at k+hesi( serta k+ndisi lereng kering( maka 'ersamaan diatas men,adi 0 $ 1 A tan θa 8 B tan θ b Dimana A dan B adalah suatu )akt+r tan'a satuan yang besarnya tergantung 'ada ,urus 5strike6 dan kemiringan 5di'6 kedua bidang lemahnya!
Bidang
lemah yang mem'unyai kemiringan lebih ke-il selalu dinamakan bidang lemah I sedangkan bidang lemah yang satunya lagi dinamakan bidang lemah II!
9! L+ngs+ran guling Dengan met+de >+ek dan Bray ter,adinya l+ngs+ran guling da'at dianalisa dengan menggunakan m+del yang sederhana! Dengan menggunakan m+del ini digunakan untuk menganalisa kasus*kasus yang sederhana! Sedangkan untuk menganalisa lereng yang sebenarnya dilakukan anal+gi dengan mem'ertimbangkan .ariabel*.ariabel yang ada dila'angan! :! L+ngs+ran busur Khusus untuk l+ngs+ran ini tidak ditam'ilkan disini( karena batuan yang akan dianalisa dihara'kan dalam keadaan segar!
F.
P!13ahasa0 Masalah
Dalam analisa ini masalah yang akan dibahas adalah mengarah 'ada design lereng! >al ini meli'uti 0 3! Penentuan met+de analisis kestabilan lereng! 7! Alternati) sudut dan tinggi lereng Ini dilakukan 'erhitungan )akt+r kestabilan lereng dengan met+de >+ek dan Bray! Perhitungan ini dilakukan untuk 0 a! Lereng indi.idual! Dari hasil 'erhitungan( kemudian dibuat dalam gra)ik hubungan antara )akt+r keamanan dengan sudut lereng atau antara tinggi lereng dengan sudut lereng! b! Lereng t+tal Dari hasil 'erhitungan( kemudian dibuat gra)ik hubungan antara )akt+r keamanan dengan sudut lereng atau antara tinggi lereng dengan sudut lereng! -! Perhitungan dengan met+de >+ek dan Bray! Sebagai 'embanding 'erhitungan dengan met+de Bish+' 9! Pemilihan e+metri lereng :! Pemantauan lereng ;! &saha untuk menstabilkan lereng
G.
R!04a0a K!ga2a0 Bula0 M0ggu Studi Literatur #bser.asi La'angan Pengambilan Data Peng+lahan Data Penyusunan Dra)t
$.
F!3ruar -III I)
I
Mar!2 -II III
I)
Aprl -I II
R!04a0a Da52ar Is
KATA PENANTAR DA$TAR AMBAR DA$TAR TABEL DA$TAR LAMPIRAN Bab! I! II!
III!
PENDA>&L&AN TINJA&AN &M&M A!
L+kasi dan Kesam'aian Daerah!
B!
Keadaan T+'+gra)i dan e+l+gi!
%!
Iklim!
D!
Penambangan Batubara!
TE#RI KESTABILAN LEREN PADA BAT&AN! A!
$akt+r*)akt+r ang Mem'engaruhi Kestabilan Lereng Batuan 3!
Struktur e+l+gi!
7!
Air ba/ah 'ermukaan tanah!
9!
Si)at )isik batuan!
:!
Si)at mekanik batuan!
;!
Pengaruh gaya*gaya luar!
!
e+metri lereng!
B!
Menghitung $akt+r Kestabilan Lereng Batuan 3!
L+ngs+ran busur!
7!
L+ngs+ran bidang!
9!
L+ngs+ran ba,i!
:! I!
!
L+ngs+ran guling!
ANALISA KESTABILAN LEREN! A!
Met+de Analisa ang Di'ilih
B!
>asil Analisis Kestabilan Lereng
PEMBA>ASAN A! Kekuatan batuan! B! Struktur e+l+gi! %! e+metri Lereng! D! Air tanah! E! Pengaruh getaran! $! &saha untuk menstabilkan lereng!
I!
KESIMP&LAN
DA$TAR P&STAKA LAMPIRAN
I. Da52ar Pus2aka
3! >+ek( E! and Bray( J!"!( FR+-k Sl+'e EngineeringGH 9 rd Ed!( The Instituti+n #) Mining and Metallurgy L+nd+n( 3! 7! Made Asta/a Rai( Dr! Ir !GAnalisa Kemanta'an Lereng 0 Pr+yeksi Stere+gra)is dan Met+de ra)isG( Kursus e+teknik dan Peren-anaan Tambang Terbuka( 39! 9! Made Asta/a Rai( Dr! Ir! dan Anung Dri Prasetya( Ir F Kemanta'an Lereng BatuanG( Kursus Penga/as Tambang( 39! :! ian Pa+l+ iani( FR+-k Sl+'e Stability AnalysisG( A!A Balkema( R+tterdam( Br++k)ield( 37!
