PROSIDING SIMPOSIUM DAN SEMINARGEOMEKANIKA KE-1 TAHUN 2012MENGGAGAS MASA DEPAN REKAYASA BATUAN &TEROWONGAN DI INDONESIA

1-14

STUDI PENGARUH SIFAT BATUAN TERHADAP LAJU PENETRASIPENGEBORAN BATUAN PADA PENYEDIAAN LUBANG LEDAK

Oleh:Hariyanto; Sudarsono.; Try Andrianto.

Prodi Teknik Pertambangan FTM UPN”Veteran” Yogyakartae-mail harindri@yahoo.com, hp. 081328755767

ABSTRAKengeboran batuan untuk penyediaan lubang ledak merupakan pekerjaan pertama kali yang harusdilakukan dalam kegiatan peledakan. Sehingga kelancaran pelaksanaan peledakan sangat ditopangoleh cepatnya penyediaan lubang ledak.Laju penetrasi dalam proses pengeboran batuan untuk

penyediaan lubang ledak memegang peranan penting pada cepat lambat terbentuknya lubang ledak yangdibuat. Laju penetrasi batuan oleh proses pengeboran salah satunya dipengaruhi oleh sifat batuan, baiksifat fisik maupun sifat mekanik. Pengaruh sifat batuan terhadap laju penetrasi batuan dapat diketahui darikajian terhadap proses pengeboran pada beberapa macam batuan.

Kata kunci : laju penetrasi, sifat batuan

LATAR BELAKANGSifat batuan adalah salah satu faktor yangmempengaruhi kinerja pengeboran, disampingfaktor-faktor drilabilitas batuan, geometripengeboran, umur dan kondisi mesin bor, sertaketrampilan operator mesin bor. Penilaiankinerja pengeboran berdasarkan faktor-faktorgeometri pengeboran, umur dan kondisi mesinbor, serta ketrampilan operator mesin bor sudahcukup jelas. Sedangkan berdasarkan faktordrilabilitas batuan akan terkait dengan sifatbatuan. Sifat batuan di alam adalah heterogen,anisotrop, diskontinu, sehingga untuk menilaikinerja pengeboran berdasarkan sifat batuanperlu kajian terhadap proses pengeboran padabeberapa macam batuan. Sifat batuan akanmempengaruhi laju penetrasi mesin borterhadap batuan. Diharapkan dengan kajian inidapat diketahui pengaruh beberapa sifat batuanterhadap laju penetrasi dalam prosespengeboran.

TUJUANPenelitian ini bertujuan untuk mempelajaripengaruh sifat batuan terhadap laju penetrasipengeboran batuan pada penyediaan lubangledak.

METODEMetode penelitian diawali dengan pengumpulandata lapangan (data primer) yaitu data lajupenetrasi pengeboran batuan pada beberapamacam batuan. Langkah selanjutnya adalahstudi literatur (data sekunder) yang meliputisurvei literatur yang berkaitan dengan pengaruh

sifat batuan terhadap laju penetrasi pengeboranbatuan. Kemudian pengumpulan data sifat fisikdan mekanik batuan serta data peralatan danperlengkapan pengeboran.

HASILPenelitian ini dilaksanakan di arealpenambangan tambang bawah tanah Big GossanPT. Freeport Indonesia di level 2.540, 2.560,2.600, dan 2.680 pada tiap-tiap cross cut.Pengambilan data dilakukan dari tanggal 02 Juli2011 sampai dengan tanggal 21 Agustus 2011.Proses pengeboran dilakukan menggunakanmesin bor Jumbo Tamrock Axera 7 pada empatmacam batuan yaitu, batupasir, batuserpih,batugamping, dan dolomit, dengan diameterlubang ledak 45 mm

1. Sifat batuanSifat batuan yang berpengaruh terhadap lajupenetrasi pengeboran batuan meliputi sifat fisikdan sifat mekanik. Sifat fisik terdiri dari bobotisi, porositas, ukuran butir, kandungan mineralkuarsa,dan abrasivitas. Sedangkan sifat mekanikmencakup kekerasan, kekuatan, moduluselastisitas, poisson’s ratio, dan kohesi. Sifatbatuan tersebut didapat dari hasil pengumpulandata sekunder dan survei literatur. Data sifatbatuan yang didapat dari literatur didasarkanpada data sekunder hasil pengujian, dan datasifat fisik dan sifat mekanik dapat dilihat ditabel 1 dan tabel 2.

P

PROSIDING SIMPOSIUM DAN SEMINARGEOMEKANIKA KE-1 TAHUN 2012MENGGAGAS MASA DEPAN REKAYASA BATUAN &TEROWONGAN DI INDONESIA

1-15

Tabel 1. Sifat Fisik BatuanBatupasir Batuserpih Batugamping Dolomit

Bobot isi, t/m3 2,74 3,01 2,84 3,14Porositas, % 14 4,7 13,19 3,5Ukuran butir, mm 0,1 - 1 1 1 - 2 1 - 2Mineral kuarsa, % 25 - 90 0 -20 0 - 5 2 - 10

Tabel 2. Sfat Mekanik BatuanBatupasir Batuserpih Batugamping Dolomit

Kuat tekan uniaksial, MPa 91 70 95 65Kekerasan 5 4,7 5,1 4,6Modulus Elastisitas, GPa 26,9 11,32 47,3 21,37Poisson,s ratio 0,27 0,23 0,3 0,3Kohesi, MPa 14,9 9,8 10,7 13,1

2. Laju PenetrasiLaju penetrasi adalah kecepatan pengeboranpada saat menembus batuan tanpamemperhitungkan hambatan. Laju penetrasidiperoleh dari hasil pengamatan dan pengolahandata terhadap waktu penetrasi dan kedalamanlubang ledak yang dibuat. Atau dapat jugadiestimasi berdasarkan perhitungan teoritismenggunakan persamaan empiris,

N = f x 314,1d

P

dengan :N : laju penetrasi (m/menit)P : rock drill (kinetic) output power (kW)d : diameter lubang ledak (mm)f : faktor drilabilitas batuan

Laju penetrasi ditentukan dengan anggapanbahwa faktor yang mempengaruhi dalam prosespengeboran hanya sifat batuan, sedangkanfaktor yang lain tidak mempengaruhi. Prosespengeboran batuan untuk penyediaan lubangledak dilakukan dengan mesin bor JumboTamrock Axera 7 yang mempunyai rock drill(kinetic) output power = 20 kW. Lubang ledakdibuat dengan kedalaman 3 m dan berdiameter45 mm.Berdasarkan hasil pengamatan terhadap prosespengeboran dapat ditentukan laju penetrasipengeboran batuan, seperti terlihat pada tabel 3.,sebagai berikut.

Tabel 3. Laju penetrasi (LP) hasil pengamatanBatupasir Batuserpih Batugamping Dolomit

Kdlm Wkt LP Kdlm Wkt LP Kdlm Wkt LP Kdlm Wkt LP3 1,97 1,52 3 2,26 1,32 3 2,11 1,41 3 2,11 1,41Keterangan : Kdlm = kedalaman (m); Wkt = waktu penetrasi (menit); LP = laju penetrasi (m/menit)

Laju penetrasi berdasarkan hasil perhitungan teoritis dapat dilihat pada tabel 4., sebagai berikut.

Tabel 4. Laju penetrasi (N) hasil perhitungan teoritisBatupasir Batuserpih Batugamping DolomitN = 2,25 N = 2,25 N = 3,57 N = 5,11

P d f P d f P d f P d f20 45 0,75 20 45 0,75 20 45 1,19 20 45 1,70

PEMBAHASANHasil pengolahan data menunjukkan bahwa sifatbatuan mempengaruhi laju penetrasi pengeboranbatuan. Sifat batuan yang terdiri dari sifat fisikdan sifat mekanik dengan masing-masing sifattersebut memiliki beberapa parameter, sehingga

laju penetrasi tidak dapat dikorelasikan hanyadengan satu parameter saja. Kecenderungannaik turunnya laju penetrasi akan ditentukanoleh banyaknya parameter yangmempengaruhinya. Disamping itu, dalampenentuan laju penetrasi tidak dapat hanya

PROSIDING SIMPOSIUM DAN SEMINARGEOMEKANIKA KE-1 TAHUN 2012MENGGAGAS MASA DEPAN REKAYASA BATUAN &TEROWONGAN DI INDONESIA

1-16

memperhatikan sifat batuan saja. Hasilperhitungan laju penetrasi berdasarkanpengamatan di lapangan menunjukkan bahwanilai laju penetrasi tidak hanya dipengaruhi satu

faktor saja, tetapi juga dipengaruhi oleh faktoryang lain.

Tabel 5. Korelasi antara sifat batuan dan laju penetrasiBatupasir Batuserpih Batugamping Dolomit

Bobot isi, t/m3 2,74 3,01 2,84 3,14Porositas, % 14 4,7 13,19 3,5Ukuran butir, mm 0,1 - 1 1 1 - 2 1 - 2Mineral kuarsa, % 25 - 90 0 -20 0 - 5 2 - 10Kuat tekan uniaksial, MPa 91 70 95 65Kekerasan 5 4,7 5,1 4,6Modulus Elastisitas, GPa 26,9 11,32 47,3 21,37Poisson,s ratio 0,27 0,23 0,3 0,3Kohesi, MPa 14,9 9,8 10,7 13,1Laju penetrasi (LP), m/menit 1,52 1,32 1,41 1,41Laju penetrasi (N), m/menit 2,25 2,25 3,67 5,11

Korelasi antara sifat batuan dan laju penetrasiseperti yang ditunjukkan pada tabel 5,membuktikan bahwa banyaknya parameter yangdimiliki suatu batuan dengan nilai tertinggi danatau terendah akan mempengaruhi laju penetrasibatuan. Laju penetrasi pada dolomitmemberikan nilai yang sama dengan lajupenetrasi batugamping, yaitu 1,41 m/menit.Ditinjau dari nilai porositasnya, batugampingakan lebih mudah ditembus/dipenetrasi daripadadolomit, tetapi apabila ditinjau dari kekuatanuniaksialnya dolomit akan lebih mudahditembus daripada batugamping. Demikian jugalaju penetrasi antara batupasir, 1,52 m/menitdan batuserpih, 1,32 m/menit, bila dibandingkannilai laju penetrasinya, maka laju penetrasi padabatupasir lebih tinggi. Hal ini apabila ditinjaudari kandungan porositasnya batupasir mudahditembus, tetapi apabila ditinjau dari kandungankekuatan uniaksialnya kandungan mineralkuarsanya, harusnya batuserpih lebih mudahditembus. Berdasarkan gambaran tersebut dapatdiartikan bahwa laju penetrasi tidak hanyadipengaruhi satu parameter dari sifat batuan sajatetapi dipengaruhi oleh beberapa parameter darisifat batuan. Disamping itu, laju penetrasi tidakhanya dipengaruhi oleh faktor sifat batuan saja,tetapi juga faktor yang lain, seperti drilabilitasbatuan, umur dan kondisi masin bor, geometripengeboran, dan ketrampilan operator mesinbor. Bila membanding antara laju penetrasi hasilpengamatan di lapangan (LP) dan laju penetrasihasil perhitungan teoritis (N), maka lajupenetrasi secara teoritis mempunyai nilai yanglebih konstan dengan macam batuannya, hal ini

dengan anggapan semuanya dalam kondisiideal, padahal kenyataan di lapangan banyakyang tidak ideal.

KESIMPULAN1. Laju penetrasi pengeboran batuan

dipengaruhi oleh sifat batuan.2. Laju penetrasi pengeboran batuan tidak

dapat hanya didasarkan pada satu parameterdari sifat batuan.

3. Laju penetrasi pengeboran batuan tidakhanya dipengaruhi oleh faktor sifat batuansaja, tetapi juga dipengaruhi oleh faktoryang lain, yaitu driabilitas batuan, geometripemboran, kondisi dan umur mesin bor,serta ketrampilan operator.

4. Laju penetrasi pengeboran batuan yangdidapat dari hasil pengamatan di lapanganlebih dapat dipakai bila dibandingkandengan laju penetrasi pengeboran batuanhasil perhitungan teoritis.

DAFTAR PUSTAKABruce A. Kennedy, 1990, Surface Mining, SME,Inc., Littenton, Colorado, 2nd edition.Jimeno, Carlos L, 1995, Drilling and Blasting ofRocks, A.A. Balkema, Roterdam, Nedherlands.Lama, RD., Vutukuri, VS., 1978, Handbook onMechanical Properties of Rocks, Trans Tech

Publications, Clausthal, Germany,Volume II.S. Koesnaryo, 2001, Pemboran UntukPenyediaan Lubang Ledak, Jurusan TeknikPertambangan,

PROSIDING SIMPOSIUM DAN SEMINARGEOMEKANIKA KE-1 TAHUN 2012MENGGAGAS MASA DEPAN REKAYASA BATUAN &TEROWONGAN DI INDONESIA

1-17

Fakultas Teknologi Mineral,Universitas Pembangunan Nasional “Veteran”Yogyakarta,

Yogyakarta.Tamrock, 1995, Surface Drilling and Blasting.Granada.Try Andrianto, 2012, Studi Kinerja Mesin Bor

Jumbo Tamrock Axera 7 padaKegiatan Development di TambangBawah Tanah Big Gossan PT. FreeportIndonesia, UPN “Veteran” Yogyakarta,Yogyakarta.

___________, 2005. Big Gossan FeasibilityStudy Vol 1. Freeport-Mcmoran Copper & GoldInc.