19

BAB III

DASAR TEORI

3.1 Tambang Terbuka

Batubara adalah termasuk salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya

adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik,

utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan.

Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batubara juga

adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks

yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk. Analisa unsur memberikan rumus

formula empiris seperti : C137H97O9NS untuk bituminus dan C240H90O4NS untuk

antrasit.

Pembentukan batubara dimulai sejak Carboniferous Period (Periode

Pembentukan Karbon atau Batu Bara) dikenal sebagai zaman batubara pertama

yang berlangsung antara 360 juta sampai 290 juta tahun yang lalu. Mutu dari

setiap endapan batubara ditentukan oleh suhu dan tekanan serta lama waktu

pembentukan, yang disebut sebagai maturitas organik. Proses awalnya gambut

berubah menjadi lignite (batubara muda) atau brown coal (batubara coklat) Ini

adalah batubara dengan jenis maturitas organik rendah. Dibandingkan dengan

batubara jenis lainnya, batubara muda agak lembut dan warnanya bervariasi dari

hitam pekat sampai kecoklat-coklatan.

19

20

Mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus menerus selama jutaan

tahun, batubara muda mengalami perubahan yang secara bertahap menambah

maturitas organiknya dan mengubah batubara muda menjadi batubara sub-

bitumen. Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batubara

menjadi lebih keras dan warnanya lebh hitam dan membentuk bitumen atau

antrasit. Dalam kondisi yang tepat, penigkatan maturitas organik yang semakin

tinggi terus berlangsung hingga membentuk antrasit.

Dalam usaha pertambangan, suatu hal yang penting adalah memilih metode

yang paling cocok dengan karakteristik (alam, geologi, lingkungan) dari endapan

yang akan ditambang. Metode tersebut hendaklah yang layak teknis, ekonomis,

biaya rendah dan menghasilkan keuntungan yang maksimum.

Gambar I.1 Aktivitas Tambang Terbuka

(Sumber : Dokumentasi Penulis)

Batuan permukaan yang terdiri dari tanah dan batuan dipisahkan pertama

kali dengan bahan peledak. Batuan permukaan tersebut kemudian diangkut

21

dengan menggunakan katrol penarik atau dengan sekop dan truk. Setelah lapisan

batubara terlihat, lapisan batubara tersebut digali dan dipecahkan kemudian

ditambang secara sistematis dalam bentuk jalur-jalur. Kemudian batubara dimuat

ke dalam truk besar atau ban berjalan untuk diangkut ke pabrik pengolahan

batubara atau langsung ke tempat dimana batu bara tersebut akan digunakan.

Tambang terbuka merupakan satu dari dua sistem penambangan yang

dikenal, yaitu Tambang terbuka dan Tambang Bawah Tanah, dimana segala

kegiatan atau aktivitas penambangan dilakukan di atas atau relatif dekat

permukaan bumi dan tempat kerja berhubungan langsung dengan dunia luar.

Penambangan pada tambang terbuka itu sendiri dilakukan dengan beberapa

tahapan kerja :

1. Pengurusan surat-surat ijin yang dibutuhkan untuk kegiatan penambangan,

pembabatan (land clearing),

2. Pengupasan lapisan tanah penutup (stripping of overburden),

3. Penambangan (exploitation), pemuatan (loading), pengangkutan (hauling),

dan pengolahan serta pemasaran.

Pengelompokan Tambang Terbuka pada prinsipnya tambang terbuka dapat

digolongkan ke dalam empat golongan :

1. Open pit/Open mine/Open cut/Open cast

Adalah tambang terbuka yang diterpakan pada penambangan ore

(bijih). Misalnya nikel, tembaga, dan lain-lain.

22

2. Strip Mine

Penerapan khusus endapan horizontal/sub-horizontal terutama untuk

batubara, dapat juga endapan garam yang mendatar. Contoh Tambang

Batubara di Tanjung Enim.

3. Quarry

AdalahTambang terbuka yang diterapkan pada endapan mineral

industri (industrial mineral). Contoh Tambang batu pualam di Tulung

Agung.

4. Alluvial Mining

Dapat dikatakan sebagai placer Mining ataupun di Australia disebut

Beach-mine yaitu cara penambangan untuk endapan placer atau alluvial.

Contoh tambang Cassiterite di Pulau Bangka, belitung dan sekitarnya.

3.2 Faktor-faktor dalam Operasi Penambangan

Secara garis besar, faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kelangsungan

kegiatan penambangan dibagi dalam dua kategori, yaitu faktor teknis dan faktor

ekonomi.

1. Kajian Secara Teknis

Unsur unsur teknis yang perlu mendapat perhatian dalam pelaksanaan

aktifitas kegiatan kerja sebuah proyek penambangan meliputi :

a. Kondisi Umum tempat proyek dilaksanakan

Kondisi tempat kerja yang perlu diperhatikan adalah meliputi

kondisi geologi, topografi, iklim dan sosial budaya. Keadaan umum

23

tersebut mutlak diperhitungkan guna menentukan penjadwalan waktu

kegiatan dan yang utama sekali menetapkan efesiensi kerja kerja

efektif dari pelaksanaan proyek tersebut.

b. Sarana perlengkapan peralatan kerja

Jenis perlengkapan dan peralatan kerja disesuaikan dengan

kondisi tempat kerja, maksud pekerjaaan, kapasitas produksi, dan

efektifitas kerja yang diinginkan. Cara pengadaannya diperhitungkan

dengan umur produksi dan efektifitas kerja dan ketersediaan modal

kerja yang di miliki.

c. Metode Pelaksanaan kerja

Dalam proyek ini pelaksanaan kegiatan pembongkaran material

dilakukan dengan mengguanakan alat bera. Metode tersebut dipilih

mengingat jenis materialnya merupakan material yang lunak.

2. Kajian Secara Ekonomis

Kajian secara ekonomis dimaksudkan untuk mengetahui sebuah

proyek penambangan memperoleh keuntungan atau tidak. Dalam

perhitungan aliran uang diperhatikan beberapa faktor yang berpengaruh

dalam situasi ekonomi.

Hal-hal yang diperhatikan tersebut adalah:

a. Nilai (value) daripada endapan mineral per unit berat (P). dan

biasanya dinyatakan dengan ($/ton) atau (Rp/ton).

b. Ongkos produksi (C), yaitu ongkos yang diperlukan sampai

mendapatkan produknya diluar ongkos stripping.

24

c. Ongkos stripping of overburden (Cob),

d. Cut Off Grade, akan menentukan batas-batas cadangan sehingga

menentukan bentuk akhir penambangan.Tambang terbukajuga

disebut tambang permukaanhanya memiliki nilai ekonomis apabila

lapisan batu bara berada dekat dengan permukaan tanah. Metode

tambang terbuka juga memberikan keuntungan yang lebih besar dari

tambang bawah tanah, karena seluruh lapisan batu bara dapat

dieksploitasi (90% atau lebih dari batu bara dapat diambil). Tambang

terbuka yang besar dapat meliputi daerah berkilo-kilo meter persegi

dan menggunakan banyak alat yang besar, termasuk dragline (katrol

penarik), yang memindahkan batuan permukaan, power shovel (sekop

hidrolik), truk-truk besar yang mengangkut batuan permukaan dan

batubara, bucket wheel excavator (mobil penggali serok),dan ban

berjalan.

3.3 Aktifitas Pertambangan Pada Tambang Terbuka

a.. Tahap Persiapan

Kegiatan kegiatan yang dilakukan pada awal proses pengambilan atau

penambangan bahan galian terdiri dari tahap persiapan (pra penambangan),

Kegiatan tersebut meliputi :

1. Pembuatan Jalan Rintasan

Jalan rintasan berfungsi sebagai jalur lewatnya alat alat berat ke

lokasi tambang, kemudian dikembangkan sebagai jalan angkut material

25

dari front penambangan ke lokasi pabrik peremukan. Pembuatan jalan

digunakan dengan memakai Bulldozer yang nantinya digunakan pula

sebagai pengupasan lapisan penutup.

2. Pembersihan Lahan

Pekerjaan ini dilakukan sebelum tahap pengupasan lapisan tanah

penutup dimulai. Pekerjaan ini meliputi pembabatan dan pengumpulan

pohon yang tumbuh pada permukaan daerah yang akan ditambang

dengan tujuan untuk membersihkan daerah tambang tersebut sehingga

kegiatan penambangan dapat dilakukan dengan mudah tanpa harus

terganggu dengan adanya gangguan tetumbuhan yang ada didaerah

penambangan. Kegiatan pembersihan ini dilakukan dengan menggunakan

Bulldozer.

Pembersihan dilakukan pada daerah yang akan ditambang yang

mempunyai ketebalan overburden beberapa meter dengan menggunakan

Bulldozer dan dilakukan secara bertahap sesuai dengan pengupasan

lapisan tanah penutup. Dalam pembabatan, pohon didorong kearah

bawah lereng untuk dikumpulkan, dimana penanganan selanjutnya

diserahkan pada penduduk setempat.

3. Pengupasan Tanah Penutup

Pembuangan lapisan tanah penutup dimaksudkan untuk

membersihkan endapan batubara yang akan digali dari semua macam

pengotor yang menutupi permukaanya, sehingga akan mempermudah

26

pekerjaan penggaliannya disamping juga hasilnya akan relatif lebih

bersih.

Lapisan tanah penutup pada daerah proyek terdiri atas dua jenis

yaitu top soil dan lapisan overburden sehingga lapisan dilakukan

terhadap lapisan top soil terlebih dahulu dan ditempatkan pada suatu

daerah tertentu untuk tujuan reklamasi nantinya. Setelah lapisan top soil

terkupas, selanjutnya dilakukan pengupasan pada lapisan overburden lalu

didorong dan ditempatkan pada daerah tertentu dan sebagian lagi

digunakan sebagai pengeras jalan.

Kegiatan pengupasan dilakukan secara bertahap dengan

menggunakan bulldozer, dimana tahap pengupasan awal dilakukan untuk

menyiapkan jenjang pertama dan pengupasan berikutnya dapat dilakukan

bersamaan dengan tahap produksi, sehingga pola yang diterapkan adalah

seri dan paralel yang bertujuan untuk :

a. Menghemat investasi dan biaya persiapan

b. Menghindari pengotoran endapan batubara dari lapisan penutup,

sehingga mempermudah dalam pekerjaan penggalian.

c. Menghindari terjadinya longsoran dan bahaya angin.

4. Persiapan Peralatan Penambangan

Penambangan yang akan dilakukan difokuskan dengan

menggunakan peralatan mekanis. Adapun alat yang digunakan

diperlukan untuk menunjang kegiatan penambangan, yaitu :

27

a. Bulldozer, yang digunakan untuk pembersihan lahan dan

pengupasan lapisan tanah penutup.

b. Loader, yang digunakan untuk memuat bongkahan batubara hasil

dari pembongkaran keatas alat angkut.

c. Truck, yang digunakan sebagai alat angkut hasil front

penambangan ke tempat pabrik peremukan/penggerusan.

d. Crushing Plant, yaitu suatu unit pengolahan yang berfungsi sebagai

alat preparasi batubara dari front penambangan guna mendapatkan

ukuran butiran yang diinginkan oleh pasar.

e. Pembangkit Listrik, berfungsi sebagai sumber tenaga listrik yang

akan dipakai sebagai penerangan, untuk alat pengolahan dan

menggerakkan alat alat yang bekerja didalam pabrik.

f. Pompa Air, digunakan untuk memompa atau mengambil air guna

memenuhi kebutuhan peralatan dan karyawan.

5. Persiapan Pabrik Peremukan

Pabrik peremukan ini harus dibuat cukup luas agar dapat

menampung material hasil penambangan sebelum proses peremukan.

a. Pemilihan Lokasi Peremukan dan Stock Pile

Pemilihan lokasi biasanya bedasarkan topografi daerahnya

yang agak landai . Lokasi pabrik dipilih daerah yang relatif datar

dan tanpa vegetasi sehingga hanya perlu proses atau pekerjaan

perataan seperlunya saja. dan dekat dengan Infrastruktur yang ada

seperti jalan, dan penerangan.

28

b. Pemasangan Peralatan pada Pabrik Peremuk

Untuk penempatan mesin peremuk dibutuhkan pondasi yang

cukup kuat agar dapat bertahan cukup lama sesuai dengan proyek

yang diselenggarakan dan masalah konstruksi pondasi diborongkan

kepada pihak kontraktor dengan pihak pemasok mesin peremuk

sebagai konsultan.

c. Letak Kantor

Sarana perkantoran digunakan sebagai pusat pengaturan dan

pelaksanaan kegiatan kerja penambangan dan direncanakan berada

pada daerah yang mudah dicapai dan dekat dengan jalan masuk.

Bangunan ini dibuat permanen karena dipakai dalam jangka waktu

yang sangat lama sesuai dengan umur proyek.

d. Pusat Perawatan Alat

Dalam menunjang kelancaran operasi dibutuhkan peralatan

peralatan yang selalu dalam kondisi yang baik dan siap pakai.

Untuk itu sangat dibutuhkan suatu sarana sebagai tempat

perawatan peralatan (spare part), agar perawatan terhadap

peralatan atau mesin mesin yang digunakan dapat dilakukan

secara rutin baik itu dalam jenis perawatan yang ringan maupun

pergantiaan suku cadangnya.

e. Penerangan

Sarana penerangan dimaksudkan untuk memberikan

penerangan disekitar bangunan, jalan, dan terutama sekali didalam

29

kegiatan penunjang kerja. Sumber listrik untuk penerangan ini

tidak menjadi satu dengan listrik untuk pabrik, sehingga khusus

untuk sarana penerangan ini diperlukan sebuah generator.

f. Sumber Air

Air merupakan sumber sarana yang sangat vital bagi sebuah

proyek yang melibatkan banyak tenaga kerja. Disamping air

digunakan sebagai kebutuhan sehari hari, air juga dipakai dalam

kegiatan penambangan yang didapat dari air tanah dengan

melakukan pemboran.

g. Prasarana Penunjang Lainnya

Yang dimaksud dengan prasarana lain disini adalah prasarana

yang dipakai untuk kepentingan umum dimana selain digunakan

oleh perusahaan juga dapat dipakai oleh masyarakat setempat

sehingga mempunyai dampak yang positip terhadap kehidupan

masyarakat sekitar. Prasarana lainnya meliputi saran olahraga,

saran tempat peribadatan, poliklinik, power house, dan pos

keamanan.

3.4 Operasi Penambangan

Tujuan utama dari kegiatan penambangan adalah pengambilan endapan dari

batuan induknya, sehingga mudah untuk diangkut dan di proses pada proses

selanjutnya. Setelah operasi persiapan penambangan selesai dan pengupasan

lapisan tanah penutup pada bagian atas cadangan batubara terlaksana (arah

30

kemajuan penambangan dari kontur atas ke bawah). Maka dapat dimulai kegiatan

operasi penambangan.

Kegiatan penambangan terbagi atas tiga kegiatan, yaitu pembongkaran,

pemuatan dan pengangkutan. Adapun rincian dari ketiga kegiatan tersebut adalah:

1. Pembongkaran

Pembongkaran merupakan kegiatan untuk memisahkan antara

endapan bahan galian dengan batuan induk yang dilakukan setelah

pengupasan lapisan tanah penutup endapan batubara tersebut selesai.

Pembongkaran dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan mekanis

maupun peralatan non mekanis.

Untuk kegiatan pembongkaran batubara menggunakan pemboran yang

kemudian dilakukan peledakan. setelah batuan diledakkan kemudian

digusur menggunakan alat bulldozer, yang kemudian dikumpulkan di tepi

batas penambangan atau tepi jalan tambang tiap blok. Banyaknya batubara

yang dibongkar tiap-tiap blok tidak sama, tergantung persyaratan kualitas

yang diminta oleh konsumen.

2. Pemuatan

Pemuatan adalah kegiatan yang dilakukan untuk memasukkan atau

mengisikan material atau endapan bahan galian hasil pembongkaran ke

dalam alat angkut. Kegiatan pemuatan dilakukan setelah kegiatan

penggusuran, pemuatan dilakukan dengan menggunakan alat muat Wheel

Loader dan diisikan ke dalam alat angkut.

31

Kegiatan pemuatan bertujuan untuk memindahkan batubara hasil

pembongkaran kedalam alat angkut. Pengangkutan dilakukan dengan sistem

siklus, artinya truck yang telah dimuati langsung berangkat tanpa harus

menunggu truck yang lain dan setelah membongkar muatan langsung

kembali ke lokasi penambangan untuk dimuati kembali

3. Pengangkutan

Pengangkutan adalah kegiatan yang dilakukan untuk mengangkut atau

membawa material atau endapan bahan galian dari front penambangan

dibawa ke tempat pengolahan untuk proses lebih lanjut.

Kegiatan pengangkutan menggunakan Dump Truck yang kemudian

dibawa ke tempat pengolahan untuk dilakukan proses peremukan

(crushing), jumlah truk yang akan digunakan tergantung dari banyaknya

material batubara yang akan diangkut.

3.5 Perencanaan Sistem Penyaliran

Penyaliran adalah suatu upaya atau cara untuk mencegah, mengeringkan

dan mengeluarkan air yang terdapat atau menggenangi suatu daerah tertentu.

Sedangkan penyaliran pada tambang terbuka adalah upaya penyaliran didalam

lingkungan tambang yang dilakukan untuk mencegah masuknya air atau

mengeluarkan air yang telah masuk ke daerah penambangan. Upaya ini dilakukan

dengan maksud untuk mencegah atau mengurangi terganggunya aktivitas

penambangan akibat adanya air dalam jumlah yang berlebihan terutama pada

musim hujan.

32

Air yang masuk ke daerah tambang (air tambang) harus dapat dikendalikan

dengan baik. Penanganan masalah ini dapat dilakukan dengan cara memilih

sistem penyaliran yang sesuai dengan metode penambangan yang diterapkan.

Perencanaan sistem penyaliran tambang didasarkan pada aspek hidrogeologi

(airtanah) dan aspek hidrologi (curah hujan, penguapan, limpasan, penyerapan).

Dari kedua aspek tersebut kandungan air tambang berasal dari:

1. Air permukaan tanah

Yaitu air yang terdapat dan mengalir di atas permukaan tanah.

Termasuk dalam air permukaan adalah air limpasan permukaan, air dari

sungai, rawa atau danau yang terdapat di daerah tersebut, air buangan

(limbah) dan sumber mata air (spring).

2. Air tanah

Air tanah adalah air yang bergerak didalam tanah yang terdapat

didalam ruangan-ruangan antar butir tanah yang berasal dari anfiltrasi air

permukaan.

3.6 Macam Sistem Penyaliran

Penanganan masalah air tambang dalam sistem tambang terbuka dapat

dibedakan menjadi dua cara atau sistem yaitu:

1. Mine Dewatering

Adalah suatu penanganan masalah air tambang dengan cara

mengeluarkan air yang telah masuk ke daerah penambangan (dengan

memanfaatkan beda tinggi dan gaya grafitasi) melalui saluran penyaliran

33

menuju kolam penampungan (sump). Sistem ini biasa diterapkan untuk

penanganan limpasan dari air hujan.

a. Penyaliran dengan tunnel/adit method

Sistem ini dilakukan dengan cara, air yang masuk kedalam

tambang dikeluarkan dengan cara mengalirkan air dari dasar tambang

keluar daerah tambang melalui terowongan (tunnel/adit). Cara

penyaliran ini hanya dapat diterapkan untuk tambang yang terletak di

daerah pegunungan atau yang berbukit. Kelemahan dari sistem ini

adalah dapat menyebabkan lereng kurang mantap.

b. Penyaliran secara open sump

Sistem ini dilakukan dengan cara, air yang masuk kedalam

tambang dikumpulkan ke suatu sumuran (sump) yang dibuat di dasar

tambang, kemudian dari sumuran tersebut air dipompa dan dialirkan

dengan pipa untuk dikeluarkan dari tambang. Sistem penyaliran air

pada umumnya banyak digunakan di tambang-tambang terbuka.

c. Penyaliran dengan sistem saluran terbuka

Penyaliran dengan sistem saluran terbuka yaitu dengan membuat

suatu paritan untuk mengalirkan air ke tempat yang lebih rendah

(kolam penampungan). Penyaliran sistem saluran terbuka termasuk

dalam penyaliran gaya berat, yaitu air mengalir ke tempat yang lebih

rendah karena gaya grafitasi akibat dari perbedaan ketinggian tempat.

Kolam penampungan ini berfungsi untuk mengendapkan partikel-

34

partikel padat yang ikut dalam aliran air, sehingga tidak terbawa

keluar dari daerah penambangan.

2. Mine Drainage

Adalah suatu penanganan masalah air tambang yang dilakukan dengan

cara mencegah masuknya air limpasan seeprti air sungai dan penanganan air

tanah yang masuk kedalam lingkungan tambang. Yang termasuk dalam

penyaliran secara mine drainage adalah:

a. Siemens drainage method

Sistem penyaliran inkonvensional, membuat lubang bor sampai

batas aquifer. Dimana pada kedalaman lubang bor tersebut

dimasukkan casing yang bertujuan agar air mudah masuk kedalam

pipa, banyaknya pipa dan kedalaman lubang bor dibuat lebih dalam

daripada tinggi jenjang.

b. Small pipe with vaccum pump drainage

Sistem penyaliran dimana pada kedalaman lubang bor

dimasukkan pipa dan diberi pasir. Pasir tersebut berfungsi sebagai

saringan sehingga yang masuk hanya material yang larut dalam air.

Langkah pembuatan dari sistem ini adalah dengan membuat lubang

bor berdiameter 6 8 inchi lubang bor. Lalu dimasukkan pipa

berdiameter 2 5 inchi, kemudian memasukkan pasir sebagai

saringan, dan melalui pipa kecil lubang bor dibuat vaccum dengan

pipa.

35

c. Deep well pump method drainage

Yaitu suatu sistem penyaliran yang digunakan untuk material

dengan permeabilitas rendah dan jenjang yang tinggi. Prinsipnya

dibuat lubang bor dan dipasangi casing. Kemudian pompa

dimasukkan kedalaman lubang bor dan pompa tersebut secara

otomatis bekerja bila tercelup air.

d. Electro osmosis system drainage

Sistem penyaliran yang ummnya digunakan pada daerah yang

mempunyai permeabilitas rendah dan sangat kecil. Caranya dibuat dua

lubang bor dimana lubang satu sebagai anoda dan yang satu sebagai

katoda. Air sekitar lubang bor akan terionisasi dimana ion H+ akan

mengalir ke katoda sehingga akan terjadi netraliasasi H+ dan OH

-,

membentuk H2O (air) kemudian air yang terkumpul dipompa keluar

lubang bor.

3.7 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sistem Penyaliran

Perencanaan sistem penyaliran pada tambang terbuka dipengaruhi oleh

beberapa faktor yaitu:

1. Curah Hujan

Curah hujan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi

pemilihan suatu sistem penyaliran yang akan diterapkan pada suatu tambang

terbuka, karena besar kecilnya curah hujan pada suatu daerah tambang akan

mempengaruhi besar kecilnya air tambang yang harus ditangani. Jadi debit

36

air tambang yang akan dikelurkan dari daerah tambang tersebut adalah

banyaknya air hujan yang jatuh di daerah tangkapan hujan.

Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan suatu rancangan

sistem penyaliran adalah curah hujan rata-rata yang jatuh di daerah yang

direncanakan. Besarnya curah hujan dinyatakan dalam mm, yang berarti

jumlah air hujan yang jatuh pada satu satuan luas. Curah hujan 1 mm berarti

pada luasan 1 m2 terdapat air sebanyak 1 liter. Derajat curah hujan

dinyatakan dalam curah hujan per satuan waktu yang disebut intensitas

hujan.

2. Daerah Tangkapan Hujan (Catchment Area)

Air hujan yang jatuh ke bumi sebagian ada yang meresap kedalam

tanah dan sebagian ada yang mengalir di atas permukaan tanah menuju ke

tempat yang lebih rendah. Daerah Tangkapan Hujan (DTH) adalah daerah

tempat air hujan yang mengalir di permukaan tanah mengumpul dan

mengalir menuju tempat yang lebih rendah. penentuan daerah tangkapan

hujan didasarkan pada peta topografi daerah yang akan diteliti, dan dibatasi

oleh pegunungan serta bukit, pada daerah yang rendah akan mengumpulkan

air hujan sementara dan dibendung.

Pada daerah penelitian, daerah tangkapan hujan meliputi daerah

penambangan, daerah yang sudah dan belum ditambang, bukit dan lembah.

Kemudian daerah tersebut diukur luasnya dengan menggunakan planimeter

atau komputer. Perhitungan luas Daerah Tangkapan Hujan (DTH) secara

komputer dilakukan dengan memasukkan data koordinat sumbu (x, y) titik

37

puncak bukit disekeliling penambangan yang merupakan batas dari tiap-tiap

Daerah Tangkapan Hujan (DTH).

3. Air Limpasan ( Run Off )

Air limpasan berasal dari sumber yang mengalir di atas permukaan

tanah dan air yang menginfiltrasi dan mencapai lapisan impermiabel atau

disebut aliran dibawah permukaan tanah (subsurface), kemudian sebagian

mengalir ke sungai. Aliran dibawah permukaan mencapai sungai dalam

waktu yang cukup cepat sehingga debit air tersebut termasuk dalam

limpasan permukaan. Limpasan (run off) tergantung pada:

a. Kondisi fisik daerah pengaliran, seperti tata guna lahan, luas daerah,

keadaan topografi, dan jenis tanah.

b. Kondisi faktor meteorologi, yang meliputi jenis presipitasi, intensitas

curah hujan, lamanya curah hujan.

Penentuan jumlah limpasan hujan suatu daerah sering menggunakan

metode rasional, dengan memakai bebrapa asumsi sebagai berikut:

a. Frekuensi limpasan sama dengan frekuensi hujan.

b. Hujan terdistribusi secara merata pada seluruh daerah pengaliran.

c. Laju limpasan yang dihitung merupakan fungsi intensitas hujan rata-

rata selama waktu konsentrasi.

4. Jenis dan Sifat Fisik Tanah

Semua jenis tanah terdiri dari butiran-butiran dan ruang antar butir

yang disebut pori-pori. Sebagian besar pori-pori ini satu dengan yang

lainnya saling berhubungan sehingga dapat dilalui oleh air. Peristiwa

38

lengketnya air diantara ruangan antar butir atau pori-pori ini disebut

rembesan. Sedangkan daya atau kemampuan tanah atau butiran untuk dilalui

oleh air (cairan) disebut permeabilitas. Permeabilitas untuk setiap jenis

tanah berbeda satu dengan yang lainnya. Di suatu tambang (sumuran

terbuka) permeabilitas lapisan tanah di daerah tambang tersebut penting

sekali diketahui untuk memperkirakan jumlah air yang akan masuk kedalam

tambang tersebut.

3.8 Dimensi Saluran Penyaliran

Dimensi saluran penyaliran dibuat berdasarkan debit total air yang mengalir

dan harus dapat menampung debit air limpasan maksimum selama periode ulang

hujan yang terjadi. Berbagai bentuk rancangan saluran penyaliran diantaranya

adalah persegi panjang, segitiga, atau trapesium. Bentuk saluran penyaliran ini

disesuaikan dengan beberapa faktor, yaitu: jenis tanah, kekasaran tanah, mampu

menampung debit air limpasan, dinding saluran harus kuat agar tidak terjadi

penggerusan akibat aliran air.

3.9 Dasar Perhitungan Penyaliran

Beberapa data yang digunakan sebagai perhitungan dalam merencanakan

sistem penyaliran pada tambang terbuka adalah:

1. Data Curah Hujan

Dalam perencanaan sistem penyaliran untuk air permukaan pada suatu

tambang, diperlukan suatu prakiraan hujan, yaitu curah hujan dengan

39

periode ulang tertentu yang ditetapkan sebagai acuan dalam perancangan.

Untuk menentukan prakiraan hujan, perlu dilakukan analisis frekuensi dari

data curah hujan yang tersedia. Makin lama selang waktu pengukuran akan

semakin akurat pula hasil analisis frekuensi. Salah satu metode dalam

analisis frekuensi yang sering digunakan dalam menganalisa data curah

hujan adalah metode distribusi ekstrim tipe pertama yang dikenal sebagai

metode distribusi Gumbel.

Dari data curah hujan yang didapat, dipilih harga maksimum pada

masing-masing sampel yang jika nilai dari data bertambah maka distribusi

harga maksimum akan mendekati sebuah harga limit. Oleh karena itu proses

pengolahan data curah hujan menggunakan analisis regresi dari data yang

telah dikoreksi.

Rumus persamaan regresinya adalah:

YX

1

dimana:

X = harga tinggi hujan harian maksimum (mm/24 jam)

Y = variasi reduksi

1 = adalah koefisien, dengan perhitungan:

YnX

1

dimana:

n

x

1

keterangan:

x = angka maksimum tinggi hujan tahun

ke 1 sampai tahun ke n

x = standart deviasi yang diharapkan n = standart deviasi harga tinggi hujan (dari data)

40

2. Periode Ulang Hujan (PUH)

Periode ulang hujan adalah suatu periode tahun dimana hujan dengan

tinggi intensitas yang sama kemungkinan dapat terjadi lagi sekali dalam

batas periode (tahun). Penetapan periode ulang hujan sebenarnya lebih

ditekankan pada masalah yang perlu diambil, sesuai dengan perencanaan.

Faktor resiko digunakan apabila terjadi kerusakan pada sistem penyaliran.

Sehingga tidak membahayakan. Salah satu pertimbangan penentuan periode

ulang hujan adalah resiko yang dapat ditimbulkan bila curah hujan melebihi

curah hujan rencana, untuk perancangan sarana penyaliran pada daerah

tambang beberapa harga acuan periode ulang hujan terdapat dalam tabel

berikut :

Tabel 3.1. Periode Ulang Hujan untuk Sarana Penyaliran Pada Daerah

Tambang

Keterangan Periode ulang hujan (tahun)

Daerah terbuka

Sarana tambang

Lereng tambang & penimbunan

Sumuran utama

Penyaliran keliling tambang

Pemindahan aliran sungai

0,5

2 5 5 10 10 15 25

100

Dari tabel diketahui bahwa periode ulang hujan (PUH) untuk beberapa

daerah adalah berbeda satu dengan yang lain. Untuk perancangan sistem

penyaliran ini menggunakan periode ulang hujan untuk prakiraan hujan

dengan intensitas curah hujan yang tinggi dan sama akan terjadi pada 25

tahun lagi. Untuk menghitung curah hujan maksimum dalam hubungannya

41

dengan periode ulang hujan, digunakan metode Gumbel yang mendasarkan

pada distribusi normal.

Rumus: )( YnYrn

xXXr

dimana:

Xr = hujan harian maksimum (mm/24 jam)

dengan PUH selama r tahun

X = curah hujan rata-rata

x = standart deviasi

x = standart deviasi yang diharapkan Yr = variasi reduksi untuk PUH selama r tahun

Yn = harga rata-rata yang diharapkan

3. Intensitas Curah Hujan

Intensitas curah hujan adalah jumlah air hujan yang jatuh dalam area

tertentu dalam jangka waktu yang relatif sangat singkat dinyatakan dalam

mm/dtk, mm/mnt atau mm/jam. Untuk mengetahui nilai intensitas curah

hujan disuatu tempat, maka digunakan alat pencatat curah hujan. Intensitas

curah hujan biasanya dinotariskan dengan huruf I dengan satuan mm/jam,

yang artinya tinggi/kedalaman yang terjadi adalah sekian mm dalam periode

waktu satu jam. Untuk itu hanya didapat dari data pengamatan curah hujan

otomatis.

Seandainya curah hujan harian didaerah penelitian diketahui tidak

terdistribusi merata setiap tahun, maka menurut Monobe, Intensitas curah

hujan dapat dihitung dengan rumus perkiraan intensitas curah hujan untuk

waktu lama waktu hujan sembarang yang dihitung dari data curah hujan

harian yaitu:

42

3

2

24 24

24

t

RI

dimana :

I = Intensitas curah hujan (mm

/jam)

T = lama waktu hujan (jam)

R24 = Curah hujan harian maksimum (mm)

Pengelompokkan keadaan dan intensitas curah hujan berdasarkan

pada lamanya hujan yang turun pada satuan waktu tertentu dan banyaknya

curah hujan yang turun.

Tabel 3.2. Keadaan dan Intensitas Curah Hujan

Keadaan curah hujan Curah hujan (mm)

1 jam 24 jam

Hujan sangat ringan

Hujan ringan

Hujan normal

Hujan lebat

Hujan sangat lebat

< 1

1 5 5 10 10 20 > 20

< 5

5 20 20 50 50 100 > 100

4. Waktu Konsentrasi (Time of Concentration)

Waktu konsentrasi adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan

air dari titik terjauh pada daerah pengaliran smpai ke titik terendah dimana

air tersebut tertampung. Rumus empiris yang terkenal dengan rumus

Kirpich:

77,0

385,077,00195,00195,0

LH

LSLtc

dimana:

tc = waktu konsentarasi (menit)

L = jarak terjauh dalam daerah pengaliran (m)

43

S = kemiringan (slope) = (H/L)

H = selisih ketinggian tempat (m)

Makin kecil daerah pengaliran maka jangka waktu curah hujan atau

waktu konsentrasi makin pendek dan intensitas curah hujan makin besar

begitu juga sebaliknya.

5. Debit Air Limpasan (Run Off)

Debit air limpasan ditentukan oleh struktur tanah dalam daerah

pengaliran. Debit dari air limpasan ini digunakan untuk perencanaan sistem

penyaliran daerah pengaliran dengan menggunakan metode rasional:

Q = 0,278 x C x I x A

dimana:

Q = debit air limpasan (m3/detik)

C = koefisien limpasan

I = intensitas curah hujan (mm/jam)

A = luas daerah tangkapan hujan (km2)

Tabel 3.3. Harga Koefisien Limpasan

Kemiringan Jenis lahan C

< 3 %

datar

Sawah, rawa 0,2

Hutan, perkebunan 0,3

Perumahan 0,4

3% - 15%

sedang

Hutan, perkebunan 0,4

Perumahan 0,5

Semak-semak agak jarang 0,6

Lahan terbuka, daerah timbunan 0,7

15%

curam

Hutan 0,6

Perumahan 0,7

Semak-semak agak jarang 0,8

Lahan terbuka, daerah tambang 0,9

44

Dari harga koefisien limpasan di atas, maka koefisien air limpasan

tiap jenis lahan berbeda-beda nilainya, untuk daerah tambang dan

kemiringan daerah yang lebih dari 15% maka dipakai nilai 0,9.

6. Bentuk dan Dimensi Saluran Penyaliran

Dalam merancang bentuk saluran air, saluran air tersebut harus dapat

memenuhi hal-hal sebagai berikut:

a. Dapat mengalirkan debit air yang direncanakan

b. Kecepatan air sedemikian sehingga tidak terjadi pengendapan

c. Kecepatan air sedemikian sehingga tidak merusak saluran

d. Mudah dalam menggali saluran

Bentuk penampang saluran air umumnya dipilih berdasarkan debit

air, tipe material pembentuk saluran, serta kemudahan dalam pembuatannya.

Perhitungan kapasitas pengaliran suatu saluran air dihitung dengan

menggunakan persamaan manning:

2/13/21SR

nAQ

dimana:

Q = debit air yang masuk tambang

A = luas penampang basah (m2)

n = koefisien kekasaran dinding/saluran

menurut manning=0,03

R = jari-jari hidrolis (m)

S = kemiringan dasar saluran

45

Gambar 3.1. Bentuk-bentuk Penampang Saluran Penyaliran

(a) Penampang segitiga:

= 90o A = h2 P = 22h R = 22/h

(b) Penampang segi empat:

b = 2h A = h2 P = 4h R = h

(c) Penampang trapesium:

= 60o A = 2

2h P = h32 R = h

dimana:

P = keliling penampang basah

d = tinggi penampang basah

Bentuk yang paling umum dipakai adalah bentuk trapesium, sebab

stabilitas kemiringan dindingnya dapat disesuaikan. Dalam menentukan

dimensi saluran penyaliran berbentuk trapesium yang paling efisien maka

luas penampang basah saluran (A), jari-jari hidrolis (R), kedalaman aliran

(h), lebar dasar saluran (b), panjang sisi saluran dari dasar ke permukaan (a),

h

h h

b

(a) (b) (c)

46

lebar permukaan aliran (B), dan kemiringan dinding saluran (m) = 1/tg

mempunyai hubungan sebagai berikut:

A = b.h + mh2

R = 0,5 h

B = b + 2 mh

b/h = 2 {(1 + m2)0,5

-m}

a = h/sin

Untuk dimensi saluran penyaliran berbentuk trapesium dengan luas

penampang basah paling ekonomis akan didapat bila sudut kemiringan

dinding saluran dibuat sebesar 60o, maka:

m = 1/tg = 1/tg 60

o

= 0,58

sehingga harga b/h adalah:

b/h = 2 {(1 + m2)0,5

-m}

= 2 {(1 + 0,582)0,5

-0,58}

= 1,1521

Gambar 3.2. Penampang Saluran Penyaliran Bentuk Trapesium

47

Kemiringan dasar saluran ditentukan dengan pertimbangan bahwa

suatu aliran dapat mengalir secara alamiah tanpa adanya pengendapan

Lumpur pada dasar saluran tersebut. Menurut Pf Heder (surface miring),

kemiringan saluran antara 0,25 0,5% cukup untuk mencegah terjadinya

pengendapan Lumpur.

7. Kapasitas Pompa

Kapasitas pompa merupakan debit air yang dikeluarkan pompa dalam

selang waktu tertentu. Kapasitas pompa yang ada dihitung berdasarkan hasil

pengukuran tinggi muka air debit pada saat dilakukan pemompaan.

Qp = QL + Qz

Dimana :

Qp = Kapasitas pompa (m3/menit)

QL = Debit air yang berkurang pada saat selang waktu tertentu (m3/menit)

Qz = Debit air tanah (m3/menit)

8. Head Total Pompa

Head total pompa dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Hr = hs + hp + hf + hv

Dimana:

a = panjang sisi saluran dari dasar ke permukaan air

b = lebar dasar saluran

B = lebar permukaan saluran

h = kedalaman air

= sudut kemiringan saluran

m = 1/tg

48

Dimana :

Hr = Head total (m)

hs = Beda tinggi flens isap dan flens keluar (m)

hp = Tekanan bekerja pada kedua permukaan di anggap sama (hp=0)

hf = Kerugian head (m)

hv = Head kecepatan keluar (m)

9. Daya Pompa

Daya pompa dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

P = n

HQpw

.75

...1000

Dimana :

P = Daya pompa (Hp)

w = Berat jenis cairan (ton/m3)

Qp = Kapasitas pompa (m3/menit)

H = Total head (m)

n = Efisiensi pompa (0,5 0,6)