5/21/2018 BAB IV

1/11

BAB IV

RANCANGAN DAN ANALISIS KEMANTAPAN LERENG

Selama dalam proses studi kelayakan suatu tambang terbuka, diperlukan suatu

estimasi sudut lereng yang aman untuk perhitungan stripping ratio dan untuk tata letak pit

pendahuluan. Pada tahap ini umumnya hanya informasi struktur geologi yang tersedia dari

kegiatan eksplorasi sebelumnya. Besarnya sudut lereng akhir yang ditentukan bergantung

pada kategori dan kondisi lereng yang diterapkan. Rancangan lereng merupakan suatu proses

menentukan sudut optimum sebagai masukan ke dalam rancangan tambang. Rancangan

lereng dalam tambang terbuka mencakup analisis tiga komponen utama dari suatu lereng

tambang, yaitu : konfigurasi jenjang, sudut antar jenjang (interamp angle), sudut lereng total.

Gambar 4.1 Typical Design Cross Section

Rancangan lereng perlu dilakukan karena keberhasilan dalam proses penambangan

turut ditentukan oleh adanya kondisi tempat kerja yang aman. Lereng yang tidak aman dapat

menjadi longsor dan memberikan gangguan terhadap tambang, paling tidak dalam hal :

-

Dapat menimbulkan kerugian hilangnya nyawa manusia

-

Kerugian hilangnya harta benda

- Terganggunya kegiatan produksi (hilang waktu produksi)

Berdasarkan pertimbangan di atas maka perlu adanya suatu tahapan rancangan lereng

yang aman berserta analisis kemantapannya.

4.1. Latar Belakang Geomekanik

Adanya proses penggalian menyebabkan terjadinya distribusi tegangan baru yang

berupa paksaan terhadap tegangan untuk terdistribusi di sekitar penggalian. Tegangan

5/21/2018 BAB IV

2/11

vertikal juga berkurang karena adanya penghilangan overburden, hal ini berarti batuan di

sekitar lokasi penggalian mengalami penghilangan tegangan sebagai akibatnya adalah

timbulnya rekahan, kekar-kekar menjadi terbukan yang menyebabkan turunnya nilai gaya

kohesi dan gesek dalam batuan untuk mempertahankan dirinya. Air tanah dapat dengan

mudah melewati rekahan-rekahan yang ada dan menyebabkan turunnya tegangan normal

efektif pada bidang-bidang yang berpotensi runtuh.

Gambar 4.2 Redistribusi tegangan horizontal akibat penggalian tambang

Semakin dalam digali, zone tanpa tegangan semakin besar dan konsekuensinya

runtuhan dapat lebih buruk. Akhirnya dengan bertambahnya kedalaman tambang maka

ukuran relatif blok-blok struktur yang menyusun lereng menjadi semakin kecil dibandingkan

dengan massa batuan seluruhnya, sehingga mekanisme runtuh dapat berubah dari satu

struktur yang dikendalikan oleh karakter dari massa yang besar.

4.2. Rancangan Lereng

Tujuan utama dilakukan rancangan lereng adalah memperoleh suatu rancangan

optimum yang merupakan kompromi antara suatu lereng yang cukup terjal secara ekonomi

dapat diterima dan aman seperti lereng yang datar.

Diagram alir proses rancangan tambang diawali dengan pengumpulan serangkaian

data yang diperlukan. Data yang diperlukan sebelum melakukan rancangan lereng adalah :

5/21/2018 BAB IV

3/11

- Pengujian kekuatan batuan meliputi : kuat tekan, kuat tarik, kuat geser, dan data hasil

analisis balik.

-

Menentukan catat bawaan : pemetaan kekar, inti bor.

- Pemetaan struktur-struktur major

- Data pemboran

-

Data hidrologi

Setelah data dikumpulkan langkah berikutnya dalam rancangan, yaitu :

- Menentukan sektor-sektor rancangan

- Melakukan analisis rancangan jenjang untuk menentukan lereng iteramp maksimum,

yaitu dengan melakukan analisis stabilitas untuk memperkirakan kemungkinan

runtuh, banyak material yang dapat runtuh dan lereng total.

-

Melakukan analisis rancangan iteramp menggunakan kriteria ekonomi untuk

pemilihan sudut iteramp

- Mengevaluasi hasil lereng total untuk menentukan potensi kestabilan dan modifikasi

bilang perlu

Rancangan sudut lereng dalam suatu tambang terbuka dipengaruhi oleh kekuatan

batuan, struktur geologi, kondisi hidrologi, arah dinding tambang (pit wall), tinggi lereng,

distrubusi bahan galian, kondisi operasi. Parameter-parameter ini bervariasi antara tempat

yang satu dengan lainnya menjadi beberapa sektor berdasarkan parameter yang sejenis atau

mirip. Batas-batas struktur yang ada menjadi kriteria pembatas utama, sedangkan parameter

lain menjadi pembatas yang berkaitan dengan masalah ekonomi.

Penentuan sektor rancangan dan rancangan lereng umumnya merupakan suatu proses

iterasi. Bagi perancang lereng (geoteknik) memerlukan posisi, orientasi dan tinggi lereng

untuk rancangan lereng, sedangkan seorang perancana tambang memerlukan sudut lereng

untuk merancang geometri tambang. Oleh karena itu perencanaan tambang harus

dikembangkan berdasarkan sudut lereng yang diasumsikan dan selanjutnya sektor rancangan

dipilih serta sudut lereng optimal ditentukan. Berdasarkan sudut lereng yang optimal ini

tambang harus dirancang kembali dan lereng dievaluasi kembali berdasarkan geometri pit

baru.

5/21/2018 BAB IV

4/11

Gambar 4.4 Nama bagian-bagian dari jenjang

Untuk setiap sektor dalam pit, orientasi catat batuan dan struktur mayor dapatdiplotkan pada proyeksi stereografis. Berdasarkan hasil proyeksi ini dapat ditentukan model

longsoran yang mungkin terjadi dan memilih metode analisis yang akan digunakan.

Proses perancangan jenjang merupakan suatu proses melakukan analisis kestabilan

untuk menentukan sudut jenjang yang masih dapat ditambang, memilih lebar jenjang, tinggi

jenjang dengan mempertimbangkan peraturan-peraturan yang berlaku.

Dalam melakukan perancangan jenjang maka perlu dipikirkan bahwa batuan dapat

jatuh dan lepas dari bagian atas jenjang sehingga perlu adanya pengaman agar pekerja atau

alat terlindung dari batu yang jatuh, analisis yang dilakukan oleh Richie (1963) menunjukkan

bahwa batu akan jatuh di sekitar kaki lereng, tetapi karena momen horizontal dan berputar

dapat mengakibatkan batu menggelinding pada jarak yang panjang dari kaki lereng.

Berdasarkan hal tersebut Richie mengembangkan perlunya kriteria lebar dan dalamnya

paritan di kaki lereng untuk melindungi lalu lintas dari batuan yang jatuh.

Model penggalian pada kaki lereng umumnya tidak dilakukan, namun untuk

memberikan efek sama dapat dilakukan dengan menambahkan safety berm pada bagian tepi

jenjang.

Gambar 4.5 Safety berm pada bagian tepi jenjang

5/21/2018 BAB IV

5/11

Berdasarkan fungsinya suatu lereng dapat dikategorikan dalam lereng yang perlu

mendapat perhatian khusus sejak mulai tahap rancangan. Menurut Hoek (1970) berdasarkan

kriteria kepentingannya lereng diklasifikasikan menjadi lereng tanpa problem, lereng kondisi

normal, dan lereng kritis.

Tabel 4.1.Klasifikasi problem lereng open pit (Hoek 1970)

Kategori Kondisi Metode penyelesaian

A. Lereng tanpa problem

(Unimportant slopes)

Penambangan suatu badan

bijih dangkal dan kadar

tinggi pada kondisi geologi

dan iklim menguntungkan.

Sudut lereng secara

ekonomis tidak masalah dan

dapat diterapkan lereng

landai

Tidak memerlukan

pertimbangan untuk

kemantapan lereng

B. Lereng kondisi normal

(Average slopes)

Penambangan suatu badan

bijih dengan kadar

bervariasi pada kondisi

geologi dan iklim yang

memungkinkan

Analisis kemantapan lereng

secara pendekatan biasanya

sudah cukup

C. Lereng kritis (Critical

Slapes)

Badan bijih kadar rendah

pada kondisi geologi dan

iklim tidak menguntungkan.

Sudut lereng kritis baik

secara ekonomis maupun

keselamatan dalam kegiatan

penambangan

Diperlukan studi geologi

detil dan air tanah, diikuti

dengan analisis kemantapan

lereng secara menyeluruh

Pemahaman terhadap faktor keamanan merupakan hal penting dalam rancangan

lereng. Salah satu fungsi dari adanya faktor keamanan dalam rancangan adalah untuk

mengantisipasi ketidakpastian dan menjaga tingkat kepercayaan yang rendah terhadap data

yang digunakan atau dimasukkan dalam analisis, misalnya parameter kekuatan, distribusi

5/21/2018 BAB IV

6/11

tekanan pori, dan stratigrafi. Pada umumnya semakin rendah kualitas penyelidikan lapangan,

diperlukan faktor keamanan yang lebih besar.

Pemilihan faktor keamanan yang akan digunakan dalam suatu rancangan bergantung

kepada pengalaman, tingkat kepercayaan data yang ada, fungsi dari rancangan yang akan

dibuat, lama waktu hasil rancangan tersebut digunakan. Umumnya untuk suatu tambang

dengan yang lainnya memiliki kriteria yang berbeda dalam menentukan besarnya faktor

keamanan.

4.3. Analisis Kemantapan Lereng

4.3.1. Umum

Masalah kemantapan lereng di dalam suatu pekerjaan yang melibatkan kegiatan

penggalian maupun kegiatan penimbunan merupakan masalah yang penting, karena ini

menyangkut masalah keselamatan pekerja dan peralatan serta manusia dan bangunan yang

berada di sekitar lereng tersebut. Dalam pekerjaan penambangan dengan cara tambang

terbuka, lereng yang tidak mantap akan dapat mengganggu kelancaran produksi.

Di alam, tanah dan batuan umumnya berada dalam keadaan seimbang, artinya

keadaan distribusi tegangan pada tanah atau batuan tersebut dalam keadaan mantap. Apabila

pada tanah atau batuan tersebut ada kegiatan penggalian, penimbunan, penurunan,

pengankutan, erosi, atau aktivitas lain, sehingga menyebabkan keseimbangannya terganggu,

maka tanah atau bantuan lain akan berusaha untuk mencapai keseimbangan baru dengan cara

pengurangan beban, terutama dalam bentuk longsoran.

Untuk menganalisis kemantapan lereng perlu terlebih dahulu diketahui sistem

tegangan yang bekerja pada tanah atau batuan serta sifat fisik dan mekaniknya. Tegangan di

massa tanah atau batuan keadaan alamiahnya adalah tegangan vertikal, tegangan horisontal,

dan tekanan air pori. Sedangkan sifat fisik dan mekaniknya antara lain adalah bobot isi,

kohesi, dan sudut geser dalam. Faktor ini secara langsung turut mempengaruhi kemantapan

dari suatu lereng.

Secara prinsip, pada suatu lereng sebenarnya berlaku dua macam gaya, yaitu gaya

penahan dan gaya penggerak. Gaya penahan, yaitu gaya yang menahan massa dari

pergerakan sedangkan gaya penggerak adalah gaya yang menyebabkan massa bergerak.

Lereng akan longsor jika gaya penggeraknya lebih besar dari gaya penahan. Secara sistematis

kemantapan suatu lereng dalam dinyatakan dalam bentuk faktor keamanan (F) sebagai

berikut :

5/21/2018 BAB IV

7/11

F = (Gaya penahan) / (Gaya penggerak)

Kriteria kondisi lereng berdasarkan faktor keamanannya dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2Faktor keamanan minimum kemantapan Lereng

(Departemen Pekerjaan Umum, Petunjuk Perencanaan Penanggulangan Longsoran)

Resiko *) Kondisi Bahan

Parameter Kuat Geser **)

Maksimum Sisa

Teliti Kurang teliti Teliti Kurang teliti

TinggiDengan gempa 1,50 1,75 1,35 1,50

Tanpa gempa 1,80 2,00 1,60 1,80

MenengahDengan gempa 1,30 1,60 1,20 1,40

Tanpa gempa 1,50 1,80 1,35 1,50

RendahDengan gempa 1,10 1,25 1,00 1,10

Tanpa gempa 1,25 1,40 1,10 1,20

*) - Resiko Tinggiapabila ada konsekuensi terhadap manusia cukup besar (ada pemukiman),

dan atau bangunan sangat mahal dan atau sangat penting.

- Resiko Menengah apabila ada konsekuensi terhadap manusia tetapi sedikit (bukan

pemukiman) dan atau bangunan tidak begitu mahal dan atau tidak begitu penting.

- Resiko Rendahapabila tidak ada konsekuensi terhadap manusia dan terhadap bengunan

(sangat murah).

**) Kuat Geser Maksimum adalah harga puncak dan dipakai bila massa tanah/batuan

yang potensial longsor tidak mempunyai bidang diskontinuitas dan belum pernah

mengalami gerakan

-Kuat Geser Sisadigunakan bila massa tanah/batuan yang potensial longsor mempunyai

bidang diskontinuitas dan atau pernah bergerak (walaupun tidak mempunyai bidang

diskontinuitas.

4.3.2. Faktor Yang Mempengaruhi Kemantapan Lereng

Faktor yang perlu diperlukan dalam menganalisis kemantapan lereng adalah sebagai

berikut :

1) Penyebaran tanah atau batuan

5/21/2018 BAB IV

8/11

Macam tanah atau batuan yang terdapat di daerah penyelidikan harus

diketahui, demikian juga penyebaran serta hubungan antar tanah atau batuan. Ini perlu

dilakukan karena sifat-sifat fisis dan mekanis suatu tanah atau batuan berbeda dengan

tanah atau batuan lain sehingga kekuatan menahan bebannya sendiri juga berbeda.

2) Relief permukaan bumi

Faktor ini mempengaruhi laju erosi dan pengendapan serta juga menentukan

arah aliran air permukaan dan air tanah. Hal ini disebabkan untuk daerah yang curam,

kecepatan aliran air permukaan tinggi dan mengakibatkan pengikisan lebih intensif

dibandingkan pada daerah yang landai. Karena erosi yang intensif, banyak dijumpai

singkapan tanah atau batuan dan ini menyebabkan pelapukan yang lebih cepat,

sehingga kemantapan lereng menjadi berkurang.

3) Struktur geologi

Struktur geologi yang perlu dicatat adalah sesar, kekar, bidang perlapisan,

perlipatan, ketidakselarasan, dan sebagainya. Ini merupakan hal yang penting di

dalam analisis kemantapan lereng karena struktur merupakan bidang lemah di dalam

massa tanah atau batuan dan dapat menurunkan kemantapan lereng.

4) Iklim

Iklim berpengaruh terhadap kemantapan lereng karena iklim mempengaruhi

perubahan temperatur. Temperatur yang cepat sekali berubah dalam waktu yang

singkat akan mempercepat proses pelapukan. Untuk daerah tropis pelapukan lebih

cepat dibandingkan daerah dingin. Oleh karena itu singkapan pada lereng daerah

tropis akan lebih cepat lapuk dan ini mengakibatkan lereng mudah longsor.

5) Geometri lereng

Geometri lereng mencakup tinggi lereng, dan sudut kemiringan lereng. Lereng

terlalu tinggi akan mengakibatkan menjadi tidak mantap dan cenderung lebih mudah

longsor dibandingkan lereng yang tidak terlalu tinggi bila susunan tanah atau

batuannya sama. Lereng menjadi semakin kurang mantap jika kemiringannya besar.

Maka air tanah yang dangkal menjadikan lereng sebagian besar basah dan tanah atau

5/21/2018 BAB IV

9/11

BATAS SUSUT

Kegunaan :

1.

Mengetahui batas susut sudut percontohan tanah. Batas sudut adalah batas antara

keadaan plastis dengan keadaan padat.

2. Batas susut diartikan sebagai kadar air pada kedudukan semi padat dan padat yaitu

presentase kadar air dimana pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan

perubahan volume tanah.

Peralatan :

a) Cawan pencampur

b) Cawan penguap

c) Spatula

d)

Oven pengering

e) Timbangan dengan kelelitian 0,01 gram

f) Porselin

g)

Plat transparan dan gelas ukur

Bahan :

a) Sample tanah

b)

Aquades dan vaselin

c)

Air raksa

Langkah kerja

1.

Tempatkan contoh tanah dalam cawan pencampur dan campur dengan air hingga

merata dan tidak ada gelembung udara.

2. Lapisi bagian cawan dengan vaselin untuk mencegah contoh tanah menempel pada

dinding cawan.

3. Timbang contoh tanah dengan cawan.

4.

Keringkan dengan memasukkan ke dalam oven pengering.

5.

Setelah kering, sample ditimbang dan dihitung batas susutnya.

6. Untuk mengetahui volume susutnya yaitu dengan mengambil sample kering dari

cawan penguap dibersihkan dari kotoran/sisa sample kering yang melekat. Setelah itu

masukkan air raksa ke dalam cawan penguap sampai penuh lalu masukkan sample

kering dan tekan sample itu sampai air raksa tumpah kemudian hitung volume air

raksa yang tertinggal/tidak tumpah.

5/21/2018 BAB IV

10/11

Batas susut (ISL) : Wa(

x 100 %)

Wa : kadar air tanah basah

W : berat tanah kering

V1 : volume tanah basah

V2 : volume tanah kering

ANALISA UKURAN BUTIR

Sifat-sifat tanah sangat bergantung dengan ukuran butirnya. Besaran butiran dijadikan

dasar untuk pemberian nama dan klasifikasi tanah. Oleh karena itu, analisis butiran ini

merupakan pengujian yang sangat sering dilakukakan. Analisis ukuran butir tanah adalah

penentuan prosentasi berat butiran pada 1 unit saringan, dengan ukuran diameter lubangtertentu.

ANALISA SARINGAN AGREGAT (ASTM, AAHTO)

Kegunaan : untuk memnentukan pembagian ukuran butir suatu percontohan tanah.

Peralatan :

1. Timbang dan neraca dengan ketelitian 0,2% dari benda yang diuji

2. 1 set saringan

3.

Oven listrik

4. Mesin pengguncang saringan

5. Tempat untuk percontohan tanah yang diuji

6. Kuas, sikat kuning, sendok, dll

Prosedur :

1. Contoh tanah dikeringkan dalam oven sampai beratnya konstan

2. Contoh tanah disaring lewat susunan saringan dengan ukuran saringan paling besar

ditempatkan paling atas

3. Saringan diguncang dengan mesin 20 menit

4. Contoh tanah yang tertahan pada masing-masing saringan ditimbang dan dicatat

Perhitungan

1. Penimbangan harus dilakukan sebelum dan sesudah pengguncangan tersebut

dilakukan

2. Selanjutnya dilakukan perhitungan jumlah presentase berat percontoh tanah yang

tertahan pada masing-masing saringan terhadap berat total percontohan tanah tersebut.

5/21/2018 BAB IV

11/11

Saringan Standar Amerika

No. Saringan Diameter Lubang (mm)3

4

6

8

10

16

20

30

40

50

60

70

100

140

200

270

6.35

4.75

3.35

2.36

2.00

1.18

0.85

0.60

0.42

0.30

0.25

0.21

0.15

0.106

0.075

0.053