Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

28
BAB V PENYELIDIKAN HIDROLOGI DAN RENCANA SISTEM PENYALIRAN TAMBANG 5.1. Dasar Teori Sistem penambangan yang banyak digunakan saat ini ada tiga macam, yaitu sistem tambang terbuka, tambang bawah tanah dan tambang bawah air. Pemilihan metode penambangan ini didasarkan pada kondisi Topografi, Geologi, Endapan Bahan Galian dan nilai Ekonominya. Sistem penambangan yang digunakan di Dusun Plampang II, Desa kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah Istimewa Yogyakarta adalah sistem tambang bawah tanah dengan metode cut & fill. Hal ini dipilih karena kondisi badan bijih melebar dan berbentuk lensa sehingga metode cut and fill. ini sesuai dengan untuk bahan galian mangan yang berada di Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah Istimewa Yogyakarta. Sistem tambang bawah tanah akan menghasilkan lubang bukaan penambangan, sehingga selama kegiatan penambangan akan menghadapi kendala air terutama air hujan. Di daerah ini terdapat air tanah yang cukup banyak, sehingga air tanah dapat mempengaruhi kegiatan tambang secara signifikan. Oleh karena itu perlu dibuat rancangan 75

description

eaakkk

Transcript of Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Page 1: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

BAB V

PENYELIDIKAN HIDROLOGI DAN RENCANA SISTEM

PENYALIRAN TAMBANG

5.1. Dasar Teori

Sistem penambangan yang banyak digunakan saat ini ada tiga macam, yaitu

sistem tambang terbuka, tambang bawah tanah dan tambang bawah air. Pemilihan

metode penambangan ini didasarkan pada kondisi Topografi, Geologi, Endapan

Bahan Galian dan nilai Ekonominya. Sistem penambangan yang digunakan di Dusun

Plampang II, Desa kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah

Istimewa Yogyakarta adalah sistem tambang bawah tanah dengan metode cut & fill.

Hal ini dipilih karena kondisi badan bijih melebar dan berbentuk lensa sehingga

metode cut and fill. ini sesuai dengan untuk bahan galian mangan yang berada di

Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo,

Daerah Istimewa Yogyakarta.

Sistem tambang bawah tanah akan menghasilkan lubang bukaan penambangan,

sehingga selama kegiatan penambangan akan menghadapi kendala air terutama air

hujan. Di daerah ini terdapat air tanah yang cukup banyak, sehingga air tanah dapat

mempengaruhi kegiatan tambang secara signifikan. Oleh karena itu perlu dibuat

rancangan penyaliran air tambang untuk mengatasi masalah air yang berasal dari air

hujan dan air tanah.

Salah satu ciri utama tambang bawah tanah adalah adanya pengaruh air tanah

pada kegiatan penambangan. Elemen-elemen air tanah tersebut antara lain muka air

tanah, panas/temperatur, tekanan udara dan lain-lain yang dapat mempengaruhi

kondisi tempat kerja, yang selanjutnya mempengaruhi produktivitas tambang. Oleh

karena itu perlu dilakukan adanya kajian hidrogeologi.

Agar dalam melakukan kajian hidrogeologi dapat berjalan lancar dan tepat

sasaran, diperlukan kerangka kajian. Kerangka kajian ini sebagai acuan pelaksanaan

kajian di lapangan, terutama cakupan materi, data-data yang harus diambil, urutandan

75

Page 2: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

kaitan masing-masing aspek kajian serta hasil yang diperoleh. Secara ringkas

kerangka kajian mencakup :

1. Kajian Hidrologi

2. Kajian Hidrogeologi

3. Pengendalian Air Tambang

4. Perhitungan Dimensi Saluran Terbuka

5. Perhitungan Dimensi sumuran

6. Perhitungan Julang Total Pompa Dan Spesifikasi Pompa

Diagram alir kerangka kajian hidrogeologi dapat dilihat di sebagai berikut :

Gambar 5.1Kerangka Kajian Hidrogeologi PT. Ultra Mine Indonesia

76

Page 3: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

KAJIAN HIDROGEOLOGI

KAJIAN HIDROLOGI Dusun Plampang II, meliputi :Kondisi Hidrologi daerah penyelidikanKondisi morfologi daerah Analisis data curah hujan

KAJIAN HIDROGEOLOGI Dusun Plampang II , meliputi :Kondisi geologi.Kondisi akuifer.Kondisi airtanah.Kondisi kualitas airtanah.

M A T E R I K A J I A N

PENGENDALIAN AIR TAMBANG

Luas daerah tangkapan hujanRencana kemajuan tambang (kemajuan penambangan)Sumber dan jumlah air tambang

Penentuan bentuk saluran terbuka (paritan) untuk air tambang.Penentuan bentuk kolam pengendapan

DATA MASUKAN

DATA MASUKAN

Perhitungan dimensi saluran air (paritan) untuk air tambang.Perhitungan dimensi kolam pengendapan

5.2 Kajian Hidrologi

Gambar 5.2 Kajian Hidrogeologi

Pada umumnya proses-proses yang berkaitan dengan siklus air merupakan hal

yang periodik terhadap ruang dan waktu, yang tergantung pada pergerakan bumi

terhadap matahari dan rotasi bumi pada porosnya.

a) Siklus Hidrologi dan Neraca Air

Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyar km3 air yang terdiri dari

97,5% air laut; 1,75% berbentuk es; dan 0,73% berada di daratan sebagai air sungai,

77

Page 4: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

air danau, air tanah, dan sebagainya. Hanya 0,001% berbentuk uap di udara.Air di

bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi, dan pengaliran

keluar (outflow). Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah

menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan

atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian

langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.Tidak semua

bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian

akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan dimana sebagian akan menguap dan sebagian

lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.

Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah

(infiltrasi). Bagian yang lain merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk

permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke

sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke

laut, dalam perjalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara.

Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai

(disebut aliran intra=interflow). Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air

tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang

lama ke permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah (disebut groundwater runoff

= limpasan air tanah).

Sungai dapat menampung tiga jenis air limpasan, yakni limpasan air permukaan

(surroom runoff), aliran intra (interflow) dan limpasan air tanah (groundwater runoff)

yang pada akhirnya ketiga jenis limpasan itu akan mengalir ke laut. Air yang ada

dilaut mengalami evaporasi yang terjadi karena terkena sinar matahari ( pemanasan )

sehingga air laut akan mengalami penguapan. uap dari laut tersebut akan naik atau

terhembus ke atas daratan (kecuali bagian yang telah jatuh sebagai presipitasi ke

laut), jatuh ke daratan sebagai presipitasi (sebagian jatuh langsung ke sungai-sungai

dan mengalir langsung ke laut). Sebagian dari hujan atau salju yang jatuh di daratan

menguap dan meningkatkan kadar uap di atas daratan, sedangkan sebagian yang lain

mengalir ke sungai dan akhirnya ke laut.

Sirkulasi yang kontinu antara air laut dan air daratan berlangsung terus.Sirkulasi

air ini disebut siklus hidrologi (hydrological cycle).Sirkulasi air ini dipengaruhi

78

Page 5: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

olehkondisi meteorologi(suhu, tekanan, atmosfer, angin, dan lain-lain) dan kondisi

topo-

grafi, tetapi kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.

Gambar 5.3Siklus hidrologi

Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran

kedalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode

tertentu disebut neraca air (water balance).

b) Kondisi Hidrologi Daerah Penyelidikan

Daerah penelitian di Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap,

Kabupaten Kulonprogo, Daerah Istimewa Yogyakarta memiliki hujan tropis yang

ditandai dengan adanya pergantian dua musim, yaitu musim hujan dan musim

kemarau. Temperatur udara berkisar antara 30◦C - 35◦C. Curah hujan rata-rata

pertahun yaitu 169,4 mm. Jumlah hari hujan rata-rata per tahun hanya 100,18

hari/tahun. Curah hujan harian maksimum adalah 26,12mm/hari.

( Perhitungan curah hujan rata-rata dapat dilihat pada lampiran E.1)

c) Curah Hujan

Curah hujan akan menunjukkan suatu kecenderungan pengulangan. Sehubungan

dengan hal tersebut, dalam analisis curah hujan dikenal istilah periode ulang hujan

(return of period), yang berarti kemungkinan periode terulangnya suatu tingkat curah

hujan tertentu. Satuan periode ulang adalah tahun.

79

Page 6: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Dalam perancangan suatu bangunan air atau dalam hal ini adalah sarana

penyaliran tambang, salah satu kriteria perancangan adalah hujan rencana, yaitu

curah hujan dengan periode tertentu atau curah hujan yang memiliki kemungkinan

akan terjadi sekali dalam suatu jangka waktu tertentu.

Tabel 5.1Data Curah Hujan perhari Kecamatan Kokap Tahun 2005-2014

Sumber : Dinas Pertanian Kabupaten Kulon Progo

d) Analisa Data Curah Hujan

Berdasarkan hasil perhitungan curah hujan rencana (dapat dilihat di lampiran

E.1), curah hujan rencana dengan PUH 6 tahun adalah sebesar 28,86 mm. Maka

perhitungan intensitas curah hujan adalah :

I=R24

24 (24t )

23

Keterangan : I = Intensitas curah hujan (mm/jam)R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/hari)t = Waktu = 1 jam.

I=R24

24 (24t )

23

=28 ,8624 (24

1 )2

3

= 10,01 mm/ jam( Perhitungan curah hujan rencana dapat dilihat pada lampiran E.2)

80

J an Feb Mar Apr Mei J un J ul Agt Sept Okt Nov Des

2005 27.18 22.22 - 15.45 19.2 - 24.5 8 - 4 3 -

2006 21.87 26.17 22.71 12.47 24.33 15.42 - - 15 11.29 24.72 25.38

2007 16.53 16.7 18.28 17.89 23.43 6.59 11.06 0.38 1.67 5.89 17.42 27.68

2008 26.08 20.91 29.03 13.61 2.4 44.33 44.06 2.5 33.75 31.15 24.27 21.92

2009 19.42 18.54 21.52 16.9 12.5 - - - - - 1.26 23.21

2010 16.91 20.5 19.21 15.9 15.78 16.57 - - - - - -

2011 16.93 19.35 16.89 14.66 8.27 5.09 - - 5.53 18.87 23.64 17.22

2012 17.63 18.94 18.33 21.51 18.62 18.9 2.82 8.33 - 17.61 16.22 19.95

2013 16.45 17.7 17.07 21.31 22.05 17.33 12.64 14.53 22.63 14.04 16.82 19.3

2014 18.82 22.69 17.15 17.23 16.78 - - - - 21.59 19.75 24.34

Total 197.82 203.72 180.18 166.93 163.37 124.22 95.08 33.74 78.58 124.44 147.11 178.99

1,694.18

TAHUNCURAH HUJ AN (mm/hari)

Total Curah Hujan 2005 – 2014

Page 7: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

e) Air Limpasan

Air limpasan (run off) adalah bagian curah hujan yang mengalir di atas

permukaan tanah menuju sungai, danau maupun laut (Asdak, 1995). Aliran tersebut

terjadi karena air hujan yang mencapai permukaan tanah tidak terinfiltrasi akibat

intensitas hujan melampaui kapasitas infiltrasi atau faktor lain, seperti kemiringan

lereng, bentuk dan kekompakan permukaan tanah serta vegetasi (Arsyad, 1989).

Disamping itu, air hujan yang telah masuk ke dalam tanah kemudian keluar lagi ke

permukaan tanah dan mengalir ke bagian yang lebih rendah (Sri Harto, 1985).

Daerah Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten

Kulonprogo, Daerah Istimewa Jogjakarta merupakan daerah dimana terdapat andesit

dan batugamping yang banyak terdapat fracture atau diaklas, maka kapasitas

infiltrasi daerah ini termasuk tinggi sehingga air hujan akan dapat langsung

terinfiltrasi melalui bidang – bidang perlapisan, retakan – retakan, dan porositas

sekunder, sehingga debit air limpasan dapat diasumsikan minimal

81

Page 8: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Gambar 5.4Arah dan pola aliran air limpasan

f) Debit Air Limpasan

Metode yang dianggap baik untuk menghitung debit air limpasan puncak (peak

run off = Qp) adalah metode rasional (US Soil Conservation Service, 1973 dalam

Asdak, 1995).

Qp = 0,278 C I A (m3/detik)

Keterangan :

Qp: debit puncak (m3/detik)C : koefisien air limpasanI : intensitas hujan (mm/jam)A : luas daerah DTH (km2).

Metode rasional berasumsi bahwa intensitas curah hujan merata di seluruh DAS

(daerah aliran sungai) dengan lama hujan (durasi) sama dengan waktu konsentrasi.

Waktu konsentrasi adalah waktu perjalanan yang diperlukan oleh air dari tempat

yang paling jauh (hulu DAS) sampai ke titik pengamatan aliran air larian.

Koefisien air limpasan adalah (run off) bilangan yang menunjukan

perbandingan antara air limpasan dengan jumlah air hujan. Sedangkan koefisien

regim sungai (KRS) merupakan koefisien perbandingan antara debit harian rata-rata

maksimum dengan debit harian rata-rata minimum. Secara makro evaluasi terhadap

DAS dapat dilakukan dengan menghitung nisbah (ratio) debit maksimum-minimum

dari tahun ke tahun. Penentuan koefisien limpasan dalam rancangan penyaliran

tambang umumnya menggunakan the catchment average volumetric run off

coefficient. Faktor-faktor yang berpengaruh antara lain : kondisi permukaan tanah,

luas daerah tangkapan hujan, kondisi tanah penutup, dan lain-lain.

5.3.Kajian Hidrogeologi

a) Morfologi Daerah Penyelidikan

Daerah penambangan merupakan daerah perbukitan dengan ketinggian 150 m di

atas permukan air laut. Geomorfologi yang dapat ditemukan pada kawasan Formasi

Tempat Penelitian yakni bukit-bukit. Ciri perbukitan pada kawasan tersebut yakni

lereng terjal, berbatu, dan memiliki kemiringan 15%, berbentuk kerucut, puncak

membulat, dan lapisan tanah penutup yang tipis.

b) Geologi Daerah Penyelidikan

82

Page 9: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Berdasarkan ciri batuan yang terdapat di daerah penyelidikan, batuan dapat

dikelompokkan menjadi batuan Pra – tersier dan batuan Tersier. Daerah Kulon Progo

memiliki jenis batuan yang sangat variatif mulai dari jenis batuan dengan umur

tersier; adalah sekis, filit, marmer, kuarsit, dan sabak yang berumur pra – tersier.

Diatasnya dijumpai kelompok jiwo yang terdiri dari Formasi Wungkal serta formasi

batugamping dengan litologi konglomerat, batu pasir, gamping foraminifera dan

napal, secara tidak selaras diatasnya dijumpai Formasi Kebo – Butak, dimana

Formasi Kebo terdiri dari serpih, batu pasir dan algomerat sementara pada formasi

butak terdapat Formasi Semilir yang terdiri dari breksi tufa pumis asam berumur

meiosen awal. Formasi Anjir tersusun dari batugamping berlapis, batugamping

massif, dan batugamping terumbu. Ciri fisik yang spesifik pada formasi ini adalah

porositas sekunder berupa rongga – rongga yang terbentuk dari hasil pelarutan

mineral – mineral kalsit maupun dolomit. Formasi ini kadang kadang menunjukkan

hubungan selaras di atas formasi Oyo.

c) Kajian Kondisi Air tanah

Analisis kondisi air tanah di daerah penambangan didasarkan pada pengamatan

langsung dilapangan dan peta hidrogeologi. Secara umum arah dan pola aliran air

tanah didaerah penyelidikan dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Arah dan pola aliran air tanah bebas sangat dipengaruhi oleh kondisi topografi

daerah penyelidikan.

b. Arah dan pola aliran air tanah tertekan lebih ditentukan oleh kondisi tekanan

pisometrik daerah tersebut.

Keberadaan air tanah pada operasi tambang bawah tanah telah menjadikan salah

satu faktor batasan penting terhadap tingkat keberhasilan ekonomis awal dari suatu

operasi penambangan. Semakin dalam kemajuan penambangan tambang bawah tanah

maka tingkat permasalahan air tanah akan semakin sulit. Oleh karena itu perlu

adanya sistem penyaliran yang baik. Penyaliran diperlukan sebagai penunjang

kelancaran dalam kegiatan penambangan. Sistem penyaliran yang ada pada lokasi

tambang bawah tanah dilaksanakan karena akumulasi air di dalam tambang yang

harus dikeluarkan.

83

Page 10: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Penyaliran pada tambang bawah tanah umumnya dilakukan dengan cara

drainase, yang bertujuan untuk mencegah air agar tidak menggangu area tambang

yaitu dengan membuat parit bila topografi di daerahnya memungkinkan dimana parit

ini dibuat sebagai saluran mengeluarkan air dari tambang bawah tanah dengan cara

dialirkan kedalam sumuran. Cara ini relatif murah dan ekonomis bila dibandingkan

dengan sistem penyaliran menggunakan cara pemompaan air keluar tambang atau

dengan menggunakan sistem penyaliran alami.

Pada Dusun PlampangII terdapat sejumlah air tanah, dibuktikan dengan adanya

sumur-sumur di pemukiman penduduk dengan kedalaman sekitar 10-30 m. Kondisi

air tanah saat pengamatan cukup jernih, sehingga warga Dusun PlampangII

menggunakan air tanah ini untuk keperluan sehari-hari untuk memasak, mandi,

mencuci, dan sebagainya.

Namun, karena rencana penambangan PT. Ultra Mine berada di bawah level

muka air tanah, sehingga keberadaan air tanah mengganggu kegiatan penambangan.

Oleh karenanya dalam perhitungan jumlah air tambang, air tanah tidak ikut dihitung.

Tabel 5.2Koordinat dan Sifat fisik air tanah

No X Y Z MAT pH EC T TDS KET

1 110007’38,9’ 07050’58,9’ 90 10 M 7 344µs 27,4oC171

ppmSumur 1

2 110007’26,5’ 07051’04,5’ 120 12 M 7,58 580 µs 27 oC291

ppmSumur 2

d) Jumlah air yang masuk ke tambang

Air yang masuk ke dalam front tambang dapat mengganggu kegiatan

operasional dan produksi. Oleh karena itu, debit total air yang masuk ke dalam front

tambang harus diperhitungkan dengan tepat agar pengeluaran air dapat dilakukan

dengan optimal. Berikut ini adalah Q rembesan dan Q limpasan air yang masuk ke

tambang:

Tabel 5.3Debit Air

84

Page 11: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

sumber C I (mm/ jam) A (km2) Qr (m3/detik)Air Permukaan 0.8 10,01 0,22 1,1Air Rembesan - - - 0,000117

( Perhitungan koefisien limpasan dan debit air pada area penambangan dapat

dilihat pada lampiran E.3 dan E.4)

5.4.Pengendalian Air Tambang

Setiap tambang, baik banyak ataupun sedikit selalu ada air yang mengalir masuk

ke dalam tambang. Air ini masuk melalui batas perlapisan, celah-celah batuan

ataupun patahan. Masuknya air kedalam tambang harus dicegah atau dikeluarkan

agar tambang tidak terjadi genangan. Pencegahan masuknya air kedalam tambang

dapat dilakukan dengan jalan membuat parit pada samping bagian jalan tambang,

kemudian mengalirkannya ke tempat lain keluar daerah penambangan. Pada tempat-

tempat yang diperkirakan akan menjadi jalur masuknya air kedalam tambang,

misalnya pada perpotongan antara aliran sungai dan singkapan.

Penyaliran pada sistem tambang bawah tanah umumnya dilakukan dengan cara

sebagai berikut :

a. Penyaliran tambang dengan pemompaan

Yaitu dengan mengeluarkan air tanah yang terdapat pada suatu jenjang.Air

tersebut selanjutnya dipompa keluar atau ke permukaan tambang menuju ke kolam

pengendapan dan selanjutnya dikeluarkan ke sungai jika sudah memenuhi syarat

tertentu.Penyaliran dengan pemompaan dapat dilakukan dengan sistem pemompaan

langsung menggunakan pompa slurry dan dengan sistem pemompaan tidak langsung

berupa fasilitas pompa yang terpasang secara terpisah untuk memompa air bersih

(tidak berlumpur), dimana air tambang yang terkumpul diendapkan terlebih dahulu

untuk memisahkan air jernih dengan endapan lumpur pada suatu sumur pengendap

(settler sump).

b. Penyaliran tambang dengan paritan

Yaitu dengan membuat suatu paritan yang mengelilingi tambang untuk

mencegah masuknya air dalam area kerja tambang untuk tambang bawah tanah. Air

yang mengalir dengan sistem ini menggunakan gaya gravitasi untuk keluar ke

permukaan.Karena pada lokasi penelitian di Dusun PlampangII air tanah tidak

85

Page 12: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

mempengaruhi kegiatan penambangan, maka sistem penyaliran yang ada hanya

menggunakan paritan.Pengendalian air tambang ini meliputi :

1) Perhitungan jumlah air tambang

2) Penentuan saluran terbuka

3) Penentuan kolam pengendapan.

Jumlah air tambang pada tambang terbuka adalah jumlah air limpasan dan

jumlah air hujan yang langsung masuk ke dalam tambang.

5.4.1.Sistem Penyaliran Tambang

Sistem penyaliran yang digunakan dalam kegiatan tambang pada PT. Ultra Mine

Indonesia adalah mine dewatering dan mine drainage. Sistem mine dewatering

digunakan untuk mengeluarkan air yang berada di dalam front tambang dan

mengganggu kegiatan produksi. Sedangkan sistem mine drainage digunakan untuk

memasukkan air ke dalam front tambang yang dibutuhkan untuk mendukung

operasional kegiatan tambang.

5.4.2. Saluran Terbuka

Masalah yang cukup penting dalam merancang sistem penyaliran tambang

adalah penentuan dimensi saluran terbuka. Saluran terbuka merupakan salah satu

metode yang digunakan pada mine drainage system. Sistem ini digunakan pada

bukaan tambang sebagai jalan masuk utama dan saluran terbuka disekitar area

tambang . Untuk itu, perhitungan dimensi saluran dilakukan dengan menggunakan

rumus Manning :

Q = 1n

R23 S

12 A

Keterangan:

Q : debit aliran (m3/detik)n :koefisien kekasaran saluranA : luas penampang saluran (m2)R : jari – jari hidrolis (m)S : kemiringan dasar saluran (%)

86

Page 13: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Gambar 5.7Penampang Saluran Terbuka

Untuk saluran berbentuk persegi dengan kemiringan sisi 500, digunakan rumus :

Z = 1tg 50∘ = 0 ,577

b = [(Z2 + 1)12 − Z ]× d = 1, 155 d

A = (b + Zd).d

= (1,155d+0,577d) x d = 1,73d2

P = b + {(1+Z2)0,5 – Z} = 3,455d

R = AP

= 1 , 73 d2

3 , 455 d=0,5 d

Dengan :

Q = Debit aliran air dalam saluran (m3/detik)R = Jari-jari hidrolik (m)A = Luas penampang saluran (m2)S = kemiringan (0,25%)n = Koefisien kekasaran dinding saluran (tetapan Manning)

Saluran untuk mengalirkan air tambang umumnya terdiri dari tanah maka

koefisien kekasaran dinding saluran diperoleh nilai n = 0,02.

Tabel 5.4Penampang Saluran Terbuka

87

Page 14: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Level(mdpl)

Permukaan 78 19,3 90 105 180 90Pada Adit 2,5 0,3 2,9 0,1 5,8 2,9

d (cm) d’ (cm) b (cm) A (cm2) B (cm) a (cm)

( Perhitungan dimensi saluran terbuka dapat dilihat pada lampiran E.5)

5.4.3. Sumuran

Sumuran digunakan untuk menampung air yang akan digunakan untuk kegiatan

operasional tambang. Berikut ini adalah volume air rembesan dan dimensi sumuran

berdasarkan perhitungan pada Lampiran E.7:

Volume air rembesan per hari:

Volume total per hari = 10,11m3

Volume pemompaan 1 hari = 6 m3

Volume yang belum terpompa = 4,11 m3

Dimensi dari sumuran yang akan dibuat

Lebar sumuran = 2 m

Panjang sumuran = 2 m

Tinggi sumuran = 2 m

Volume sumuran = 8 m3

( Perhitungan dimensi sumuran dapat dilihat pada lampiran E.6)

5.5. Perhitungan Pompa

Tambang bawah tanah di adit 1,2 menggunakanMine DewateringSystem.Oleh

karena itu perlu dilakukan perhitungan untuk menemukan jenis dan jumlah pompa

yang sesuai untuk digunakan dalam kegiatan penambangan tersebut.

a) Julang Total Pompa

Julang (Head) pompa adalah energi yang harus disediakan untuk dapat

mengalirkan sejumlah air seperti yang direncanakan. Rumus yang digunakan adalah :

H = ha + ∆ hp + hf +

Vd2

2 g

Keterangan :

H = Julang total pompa (meter)ha = Julang statik total (meter)∆ hp = Perbedaan julang tekanan pada kedua permukaan air

88

Page 15: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

hf = kerugian pada pipa (meter)

b) Perhitungan Pompa Antara Permukaan dan Sump

1. Julang Statik

Julang statik timbul karena perbedaan elevasi antara muka air pada pipa isap

dan pipa keluar

Gambar 5.8JulangStatik

2. Julang Tekanan

Julang tekanan (∆ hp) yang bekerja pada kedua permukaan air dianggap sama

karena tekanan pada muka air isap sama dengan tekanan pada muka air keluar maka

julang tekanan = 0 (nol)

3. Julang Kehilangan (Head Loss)

Kehilangan julang adalah energi untuk mengatasi kehilangan-kehilangan yang

timbul akibat aliran fluida yang terdiri dari kehilangan julang gesek didalam pipa,

kehilangan julang pada belokan, katup dan perubahan diameter pipa.

a. Kehilangan Julang Gesek

h f= f ( L .V 2

2. D . g )

Keterangan :

hf : julang gesek (m)

f : koefisien kerugian pipa (m)L : panjang pipa (m)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)D : diameter pipa (m)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)

b. Kehilangan Julang pada Belokan.

89

Page 16: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

hb= f b x (v )2

2 . g

Keterangan :

hb : julang pada belokan (m) fb : koefisien kerugian pada belokanV : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)

fb= [ 0,131 + 1,847 (D/2R)3,5 ].(Ө/90)0,5

Keterangan :

fb : koefisien kerugian pada belokanR : jari-jari lengkung belokan (m)D : diameter dalam pipa (m)θ : sudut belokan pipa (derajat)

R =

D

tan12(ϑ )

Keterangan :

R : jari-jari lengkung belokan (m)D : diameter dalam pipa (m)θ : sudut belokan pipa (derajat)

4. Julang Katup Isap

h f 3=f [ v2

2 g ]Keterangan

hf3 : julang katup isap (m)f : koefisien kerugian pada katup isap (lihat tabel 5.6)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)

5. Julang Kecepatan

hv=v2

2 g

Keterangan :

90

Page 17: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

hv : julang kecepatan (m)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)

Tabel 5.5Koefisien Kerugian Pada Berbagai Katup Isap

100 150 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000Katup sorong 0.14 0.12 0.10 0.09 0.07Katup kupu-kupuKatup putarKatup cegah kipas ayun 1.20 1.15 1.10 1.00 0.98 0.94 0.92 0.90 88.00Katup kepakKatup isap (dengan saringan) 1.97 1.91 1.84 1.78 1.72

Jenis Katup Diameter (mm)

0.000.6 - 0.16 (bervariasi menurut konstruksi dan diameternya)

0.09 - 0.026 (bervariasi menurut diameternya)

0.9 - 0.5

Tabel 5.6Head pompa

hf (m) hb (m) hf3 (m) Hs (m) hv (m) ht (m)9,7 0,3836 0,4045 22,55 0,2352 332,733

( Perhitungan julang total pompa dan spesifikasi pompa dapat dilihat pada

lampiran E.7)

Dari julang total dapat sebagai pertimbangan dalam pemilihan pompa. PT. Ultra

Mine Indonesia berencana menggunakan Jet Pump Shimizu berjumlah 3 buah. Yang

diletakan pada setiap adit yang dibuat.Spesifikasi pompa yang digunakan adalah

sebagai berikut :

Suction Head : 50 m Motor Output : 500 watt

Discharge Head : 50 m Voltage/Hz/Phase : 220 V/50 Hz/1

Total Head : 100 m Automatic Maximum Flow Rate :100 Liter/min Pipe Size : 1.25" x 1"

Gambar 5.9Jet Pump Shimizu

91

Page 18: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

5.6. Kolam Pengendapan

Dalam merancang kolam pengendapan terdapat beberapa faktor yang harus

dipertimbangkan, antara lain ukuran dan bentuk butiran padatan, kecepatan aliran,

persen padatan, dan sebagainya

a) Ukuran Partikel

Luas kolam pengendapan secara analitis dapat dihitung berdasarkan parameter

dan asumsi sebagai berikut :

- Hukum Stokes berlaku bila persen padatan kurang dari 40%, dan untuk persen

padatan lebih besar dari 40% berlaku hukum Newton.

- Diameter partikel padatan tidak lebih dari 9 x 10-6 m, karena jika lebih besar akan

diperoleh ukuran luas kolam yang tidak memadai.

- Kekentalan air 1,31 x 10-6 kg/ms (Rijn, L.C. Van, 1985).

- Partikel padatan dalam lumpur dari material yang sejenis.

- Batasan ukuran partikel yang diperbolehkan keluar dari kolam pengendapan

diketahui.

- Kecepatan pengendapan partikel dianggap sama.

- Perbandingan cairan dan padatan telah ditentukan.

b) Bentuk Kolam Pengendapan

Bentuk kolam pengendapan umumnya hanya digambarkan secara sederhana,

berupa kolam berbentuk empat persegi panjang. Padahal, sebenarnya bentuk kolam

pengendapan bermacam-macam tergantung dari kondisi lapangan dan keperluannya.

Walaupun bentuknya bermacam-macam, setiap kolam pengendapan akan selalu

mempunyai empat zona penting yang terbentuk karena proses pengendapan material

padatan (solid particle). Empat zona tersebut adalah sebagai berikut :

1. Zona masukan, tempat dimana air lumpur masuk ke dalam kolam pengendapan

dengan asumsi campuran air dan padatan terdistribusi secara seragam. Zona ini

panjangnya 0,5-1 kali kedalaman kolam (Huisman, 1977).

2. Zona pengendapan, tempat dimana partikel padatan (solid) akan mengendap.

Panjang zona pengendapan adalah panjang kolam pengendapan dikurangi

panjang zona masuk dan keluaran (Huisman, 1977).

92

Page 19: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

3. Zona endapan lumpur, tempat dimana partikel padatan dalam cairan (lumpur)

mengalami pengendapan.

4. Zona keluaran, tempat keluarnya buangan cairan yang jernih. Panjang zona ini

kira-kira sama dengan kedalaman kolam pengendapan, diukur dari ujung lubang

pengeluaran (Huisman, 1977).

Gambar 5.10Sketsa kolam pengendapan

Kolam pengendapan yang dibuat agar dapat berfungsi lebih efektif, harus

memenuhi beberapa persyaratan teknis, seperti :

- Sebaiknya bentuk kolam pengendapan dibuat berkelok-kelok (zig-zag). agar

kecepatan aliran lumpur relatif rendah, sehingga partikel padatan cepat

mengendap.

- Geometri kolam pengendapan harus disesuaikan dengan ukuran Back Hoe yang

biasanya dipakai untuk melakukan perawatan kolam pengendapan, seperti

mengeruk lumpur dalam kolam, memperbaiki tanggul kolam, dsb.

93

Page 20: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

Gambar 5.11Bentuk kolam pengendapan yang memenuhi syarat teknis

c. Perhitungan Dimensi Kolam Pengendapan

Lebar kolam (L) = 6 m

Panjang kolam (P) = 11 m

Kedalaman Kolam (h) = 3 m

Lebar penyekat a = 0,5 m

Panjang penyekat a = 4,5 m

Kedalaman penyekat a = 5 m

Lebar penyekat b = 0,5 m

Panjang penyekat b = 4,5 m

Kedalaman penyekat b = 4,5 m

Volume kolam = (11x 6x 3) m3 – 11,25 m3 – 10,125 m3

= 128,625 m3

Waktu pengerukan = 108.795.904 hari

Pengerukan lumpur dari dasar kolam dilakukan dengan interval 3bulan sekali,

supaya air dari kolam pengendapan menjadi bersih. Lumpur dibawa naik ke

permukaan untuk dikeringkan.

Untuk pengerukan lumpur dari dasar kolam, dipakai “backhoe” CAT E240,

dengan spesifikasi.:

- Kap. mangkok munjung (heapedcapacity) : 1,44 m3 (1,88 Cuyad)

- Jangkauan gali mendatar : 7,00 m.

- Jangkauan gali vertikal : 5,00 m

94

Page 21: Bab 5 Hidro Siap Print Tinggal Peta

- Lebar terluar rantai (crawler track) : 2,70 m

( Perhitungan dimensi kolam pengendapan dapat dilihat pada lampiran E.8)

95