Mengaplikasikan Pemboran Lubang Tembak (Blast Hole Drillling)

Operasi penambangan tidak dapat dipisahkan dari pemboran. Tambang terbuka maupun tambang bawah tanah memerlukan kegiatan pemboran dalam skala luas. Tujuan pemboran pun jadi beraneka ragam, bukan lagi sesederhana penampakan luar, sekedar membuat lubang pada batuan. Teknik dan alat yang digunakan juga macam-macam

Tujuan pemboran dapat dikelompokkan menjadi beberapa:

1. Eksplorasi

Eksplorasi adalah upaya untuk menemukan cadangan tambang baru. Cadangan ini secara faktual mesti terdapat dalam suatu lapisan. Selain itu, besar cadangan pun mesti diukur, yang akan menentukan apakah layak tambang atau tidak. Untuk memenuhi persyaratan diatas, maka dilakukanlah pemboran eksplorasi. Alat bor jenis ini dirancang agar dapat memberikan data cadangan yang diperlukan.

2. Mempersiapkan Lubang Tembak

Lubang tembak adalah lubang bor yang kemudian akan diisi oleh bahan peledak. Setelah semua siap, batuan kemudian diledakkan untuk membuka terowongan. Beberapa tambang masih mengkaryakan mesin bor jackleg (jackleg drill). Bor jackleg (jackleg drill) adalah mesin bor pneumatic yang dilengkapi kaki hidraulik yang dapat diatur menyesuaikan dengan arah pemboran. Mesin ini umumnya digunakan untuk mengebor batuan keras (hard rock). Kaki hidraulik memungkinkan operator melakukan pemboran dalam berbagai sudut.

Panjang batang bor (drill steel) bervariasi mulai dari 60 cm hingga 4.8 m. Mata bor (drill bit) yang dipasang diujung batang bor dibuat dari baja kualitas tinggi. Mata bor ini perlu diganti secara berkala akibat aus setelah digunakan melubangi batuan keras. Berat bor dengan kakinya dapat mencapai bobot 50 kg. Mengoperasikan bor ini mirip dengan menunggang kuda liar yang selalu melonjak dan melompat. Bor jackleg paling banyak digunakan di tambang bawah tanah.

Dari pengalaman di Freeport tempo hari, seorang operator Indonesia mesti didampingi pembantu (helper) yang akan membantu operator ketika collaring (mengawali pemboran), mencabut batang bor dari lubang bor, mengganti batang bor, hingga jadi rekan untuk bekerja bergantian.

Sebagian peran mesin jackleg sudah digantikan oleh jumbo, kendaraan mesin bor yang hanya perlu dioperasikan dengan joystick. Namun peran jackleg tetap tak tergantikan di terowongan-terowongan sempit yang tak mungkin diakses olehmesin sebesar jumbo drill di tambang yang lebih modern, jumbo drill akan menjadi andalan.

3. Penyaliran/Penirisan Tambang (Mine Dewatering)

Jumlah air berlebih menjadi masalah klasik tambang bawah tanah. Air dapat berasal dari bermacam sumber: air tanah atau rembesan dari sumber air permukaan (sungai, danau, dll). Jika tidak dikendalikan, air yang melimpah dapat merendam terowongan. Itu sebab, dibutuhkan pemboran yang dikhusukan untuk mengurangi kadar air yang melimpah ini.

4. Mempersiapkan “Pilot Holes”

Contoh penggunaan pilot holes adalah pada saat membuat lubang vertikal (shaft/raise) menggunakan reamer. Reamer merupakan alat bor besar yang ditarik dari bawah keatas untuk membuat lubang vertikal tersebut. Agar dapat ditarik, maka reamer ini diberi tangkai yang disisipkan dalam pilot holes (lubang vertikal pendahuluan dengan diameter jauh lebih kecil dari shaft/raise).

5. Pembuatan Shaft

Shaft adalah lubang tegak (vertikal) yang dibor dari permukaan menuju cadangan mineral. Shaft ini kemudian dipasangi semacam lift yang dapat difungsikan mengangkut orang, alat, atau bijih.

6. Ekspoitasi

Dalam tahap eksploitasi untuk penempatan baut batuan dan kabel batuan atau yang lebih dikenal dengan “Rock Bolt” (dalam batubara pemboran lebih banyak dibuat untuk pemasangan baut batuan bolting daripada untuk peledakan).

7. Produksi

Dalam hal ini adalah produksi yang berkaitan dengan pemboran minyak bumi.

Pemboran Pada Surface dan Underground

A. Pemboran Dalam Tambang Terbuka, Kauri Dan Proyek Konstruksi

Metode pemboran yang utama dipergunakan dalam tambang terbuka, kauri dan proyek konstruksi adalah pemboran lubang ledak vertical atau miring.Dalam pemilihan alat bor untuk tambang terbuka dan kauri yang memakai metode peledakan jenjang. Dengan faktor-faktor ukuran dan kedalaman lubang ledak, jenis batuan, kondisi lapangan harus selalu diperhatikan.

B. Pemboran dalam tambang bawah tanah

Pemboran dalam tambang bawah tanah dibagi menjadi dua :

1. pemboran untuk pembuatan jalan masuk dalam tambang bawah tanah : terowongan dan lain sebagainya.

2. pemboran untuk produksi dalam suatu sistem tambang bawah tanah.

Peralatan pemboran untuk pembuatan lubang tembak

Pada umumnya komponen utama peralatan pengeboran itu ada 4 :

1.Alat bor

• Alat bor adalah penggerak utama, mengkonversikan energi dari bentuk awal (fluida, listrik, pneumatic atau motor bakar) menjadi energi mekanik untuk menggerakkan sistem.

2.Batang bor

• Batang bor mentransmisikan energi dari penggerak utama ke mata bor.

3.Mata bor

• Mata bor merupakan pemakai energi dalam sistem, merusak batuan secara mekanik untuk mencapai suatu penetrasi.

4.Sirkulasi Fluida

• Fluida membersihkan lubang bor, mengontrol debu, mendinginkan mata bor dan sewaktu-waktu menstabilkan lubang bor

Klasifikasi alat bor berdasarkan jenis gaya yang dipergunakan untuk memecahkan batuan pada waktu pemboran, yaitu :

1. Percussive, Batuan dipecahkan oleh tumbukan berulang kali.

a. Pneumatic rock drill

b. Down the hole drill

c. Independent-rotation drill

d. Cable/churn drill

2. Attritive, Batuan digerus oleh kekuatan abrasi

a. Diamond drill

b. Shot atau calyx drill

3. Rotative-cutting, Batuan dipotong atau diserut

a. Auger drill

4. Rotative-shearing, Batuan dipecahkan oleh kekuatan baji atau geser

a. Drag-bit drill

b. Rotary-percussive drill

5. Rotary-crushing, Batuan dipecahkan oleh kekuatan baji dari daya tekan yang terus menerus.

a. Heavy rotary drill

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan bor adalah :

• Ukuran lubang ledak.

• Kedalaman lubang ledak

• Jenis batuan

• Kondisi lapangan dan jalan masuk

• Fragmentasi dan output yang dibutuhkan

• Ekonomis

• Peraturan-peraturan yang harus dipatuhi

Contoh alat : Jackleg drill

Beberapa tambang masih mengkaryakan mesin bor jackleg (jackleg drill). Bor jackleg (jackleg drill) adalah mesin bor pneumatic yang dilengkapi kaki hidraulik yang dapat diatur menyesuaikan dengan arah pemboran. Mesin ini umumnya digunakan untuk mengebor batuan keras (hard rock). Kaki hidraulik memungkinkan operator melakukan pemboran dalam berbagai sudut. Panjang batang bor (drill steel) bervariasi mulai dari 60 cm hingga 4.8 m. Mata bor (drill bit) yang dipasang diujung batang bor dibuat dari baja kualitas tinggi. Mata bor ini perlu diganti secara berkala akibat aus setelah digunakan melubangi batuan keras. Berat bor dengan kakinya dapat mencapai bobot 50 kg. Mengoperasikan bor ini mirip dengan menunggang kuda liar yang selalu melonjak dan melompat. Bor jackleg paling banyak digunakan di tambang bawah tanah.

oiler Perangkat yang memungkinkan minyak untuk masuk ke palu agar dapat mencegah keausan pada komponen yang bergerak.

air hose Selang fleksibel di mana minyak diumpankan ke palu.

drill rod Biasanya berongga, batang baja yang diaktifkan oleh piston palu bor untuk menyerang batu dan lubang ke dalamnya.

bit Pemotongan ujung batang bor yang digunakan untuk mengebor batu.

water separator Perangkat yang menghilangkan jejak kelembaban dari kompresor udara untuk mencegah kerusakan palu.

air leg Bagian silinder bergerak yang mendukung bor palu;yaitu dengan mengirimkan tekanan udara ke bor dari kompresor yang terpasang.

water hose Selang fleksibel digunakan untuk menyuntikkan air di bawah tekanan untuk mencegah keausan pada batang bor dan bit dan pembuangan limbah.

hammer drill Alat perkusi yang didukung oleh udara terkompresi

GEOMETRI PEMBORAN

Geometri pemboran meliputi diameter lubang bor, kedalaman lubang tembak, kemiringan

lubang tembak, tinggi jenjang, dan juga pola pemboran.

a. Diameter lubang tembak.

Di dalam menentukan diameter lubang tembak tergantung dari volume massa

batuan yang akan dibongkar, tinggi jenjang, tingkat fragmentasi yang diinginkan, mesin

bor yang dipergunakan, dan kapasitas alat muat yang akan dipergunakan untuk kegiatan

pemuatan material hasil pembongkaran..

Untuk diameter lubang tembak yang terlalu kecil, maka faktor energi yang

dihasilkan akan berkurang sehingga tidak cukup besar untuk membongkar batuan yang

akan diledakkan, sedang jika lubang tembak terlalu besar maka lubang tembak tidak cukup

untuk menghasilkan fragmentasi yang baik, terutama pada batuan yang banyak terdapat

kekar dengan jarak kerapatan yang tinggi. Ketika kekar membagi burden dalam blok-blok

yang besar, maka fragmentasi yang akan terjadi bila masing-masing terjangkau oleh suatu

lubang tembak. Hal seperti ini menghendaki diameter lubang tembak yang kecil.

Diameter lubang tembak yang kecil juga memberikan patahan atau hancuran yang

lebih baik pada bagian atap jenjang. Hal ini berhubungan dengan stemming, di mana

lubang tembak yang besar maka panjang stemming juga akan semakin besar dikarenakan

untuk menghindari getaran dan batuan terbang, sedangkan jika menggunakan lubang

tembak yang kecil maka panjang stemming dapat dikurangi.

b. Kedalaman lubang tembak

Kedalaman lubang tembak biasanya disesuaikan dengan tinggi jenjang yang diterapkan.

Dan untuk mendapatkan lantai jenjang yang rata maka hendaknya kedalaman lubang

tembak harus lebih besar dari tinggi jenjang, yang mana kelebihan daripada kedalaman ini

disebut dengan sub drilling.

c. Kemiringan lubang tembak (Arah pemboran)

Arah pemboran ada dua, yaitu arah pemboran tegak dan arah pemboran miring.

Arah penjajaran lubang bor pada jenjang harus sejajar untuk menjamin keseragaman

burden yang ingin didapatkan dan spasi dalam geometri peledakan. Lubang tembak yang

dibuat tegak, maka pada bagian lantai jenjang akan menerima gelombang tekan yang besar,

sehingga menimbulkan tonjolan pada lantai jenjang, hal ini dikarenakan gelombang tekan

sebagian akan dipantulkan pada bidang bebas dan sebagian lagi akan diteruskan pada

bagian bawah lantai jenjang.

Sedangkan dalam pemakaian lubang tembak miring akan membentuk bidang bebas

yang lebih luas, sehingga akan mempermudah proses pecahnya batuan karena gelombang

tekan yang dipantulkan lebih besar dan gelombang tekan yang diteruskan pada lantai

jenjang lebih kecil (Gambar 1)

Adapun keuntungan dan kerugian dari masing-masing lubang adalah :

Untuk lubang tembak tegak (vertikal) adalah :

Keuntungannya :

Untuk tinggi jenjang yang sama panjang lubang ledak lebih pendek jika dibandingkan

dengan lubang ledak miring.

Kemungkinan terjadinya lontaran batuan lebih sedikit.

Lebih mudah dalam pengerjaannya.

Kerugiannya :

Penghancuran sepanjang lubang tidak merata

Fragmentasi yang dihasilkan kurang bagus terutama di daerah stemming.

Menimbulkan tonjolan-tonjolan pada lantai jenjang ( toe ).

Dapat menyebabkan retakan ke belakang jenjang ( backbreak ) dan getaran tanah.

Untuk lubang tembak miring adalah :

Keuntungannya :

Bidang bebas yang terbentuk semakin besar

Fragmentasi yang dihasilkan lebih bagus

Dapat mengurangi terjadinya backbreak dan permukaan jenjang yang dihasilkan lebih

rata.

Dapat mengurangi bahaya kelongsoran pada jenjang.

Kerugiannya :

Kesulitan untuk menempatkan sudut kemiringan yang sama antar lubang.

Biaya operasi semakin meningkat.

PENGARUH ARAH LUBANG TEMBAK

d. Pola pemboran

Pola pemboran yang biasa diterapkan pada tambang terbuka biasanya

menggunakan dua macam pola pemboran yaitu :

Pola pemboran segi empat (square pattern)

Pola pemboran selang-seling (staggered)

Pola pemboran segi empat adalah pola pemboran dengan penempatan lubang-

lubang tembak antara baris satu dengan baris berikutnya sejajar dan membentuk segi empat

( Gambar 2). Pola pemboran segi empat yang mana panjang burden dengan panjang spasi

tidak sama besar disebut square rectangular pattern (Gambar3). Sedangkan pola

pemboran selang-seling adalah pola pemboran yang penempatan lubang ledak pada baris

yang berurutan tidak saling sejajar (Gambar 4), dan untuk pola pemboran selang-seling

yang mana panjang burden tidak sama dengan panjang spasi disebut staggered rectangular

pattern (Gambar 5).

Dalam penerapannya, pola pemboran sejajar adalah pola yang umum, karena lebih

mudah dalam pengerjaannya tetapi kurang bagus untuk meningkatkan mutu fragmentasi

yang diinginkan, maka penggunaan pola pemboran selang-seling lebih efektif.

Bidang Bebas

B

● S ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 1

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 2

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 3

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 4

S = B

GAMBAR 2.

POLA PEMBORAN SEGIEMPAT (SQUARE PATTERN)

Bidang Bebas

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 1

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 2

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 3

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 4

S ≠ B

GAMBAR 3.

POLA PEMBORAN SEGI EMPAT (SQUARE RECTANGULER PATTERN)

Bidang Bebas

B

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 1

S

● ● ● ● ● ● ● ● Baris 2

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 3

● ● ● ● ● ● ● ● Baris 4

S = B

GAMBAR 4.

POLA PEMBORAN SELANG-SELING (STAGGERED SQUARE PATTERN)

Bidang Bebas

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 1

● ● ● ● ● ● ● ● Baris 2

● ● ● ● ● ● ● ● ● Baris 3

● ● ● ● ● ● ● ● Baris 4

S ≠ B

GAMBAR 5.

POLA PEMBORAN SELANG-SELING (STAGGERED RECTANGULER PATTERN)

    Burden

Burden merupakan jarak tegak lurus antara lubang tembak terhadap bidang bebas yang

paling dekat, burden merupakan dimensi yang terpenting didalam peledakan, karena

burden digunakan untuk menentukan geometri peledakan yang lainnya. Dalam menentukan

burden ada beberapa hal yang harus diperhatikan antara lain :

a)      Burden harus merupakan jarak dari muatan (charges) tegak lurus terhadapfree face terdekat dan

arah dimana pemindahan akan terjadi.

b)      Besarnya burden tergantung dari karakteristik batuan, karakteristik bahan peledakan dan

parameter lainnya.

Space Spasing adalah jarak antar lubang tembak dalam satu baris dan di ukur sejajar terhadap dinding

teras (jenjang), hal-hal yang harus diperhatikan dalam penentapanspacing adalah :

a.  Pola peledakan yang ditetapkan.b.   Fragmentasi yang di inginkan.c. Besarnya burden.d. Delay interval.e.  Kedalaman lubang tembak.

Berdasarkan cara urutan peledakannya, pedoman penentuan spacing adalah sebagai berikut :a.       Spacing    = 2B , untuk peledakan serentak dalam satu baris.b.      Spacing  = 1B, untuk peledakan berurutan dalam satu baris dengan selang waktu yang lama (second delay).c.       Spacing = 1-2B, bila lubang–lubang dalam satu baris di ledakan secara beruntun dengan selang waktu yang singkat (milli second delay ).d.   Spacing  = 1,2-1,8 B, untuk peledakan pada batuan yang terdapat “joint ”yang letaknya tidak saling tegak lurus.e.    Spacing     = 1,15 B, untuk peledakan yang menggunakan pola “Equilateral” daan berurutan pada garis yang sama.f.       Spacing     = 1,2 -1,4 B, untuk peledakan beruntun dalam satu garis yang sama.  

Merencanakan PemboranAdapun tahapan-tahapan yang dilakukan dalam melaksanakan pemboran adalah

sebagai berikut :1)      Pembersihan atau meratakan areal, yang mana bertujuan untuk mempermudah pergerakan

mesin bor dari satu lobang ke lobang yang lainya.2)      Pemasangan tanda kerja pada seam yang akan dikerjakan, berupa plang nama yang

bertujuan agar orang yang tak berkepentingan dilarang memasuki areal drill.

3)      Pengukuran dan penandaan titik pemboran yang mana dilakukan oleh helper atau orang yang membantu dalam kelancaran kegiatan pemboran, pengukuran pertama kali dari bidang bebas atau Free.

1. ARAH PEMBORAN TERHADAP STRUKTUR BATUAN

Struktur geologi yang banyak dijumpai baik pada batuan beku, batuan sedimen, maupun

batuan metamorf adalah kekar. Kekar adalah suatu rekahan pada batuan yang tidak mengalami

pergeseran pada bidang rekahan dan merupakan bidang lemah. Rangkaian bidang kekar biasanya

sejajar dengan jurus dan kemiringan formasi batuan.

Dalam suatu operasi peledakan, maka fragmentasi batuan yang dihasilkan akan dipengaruhi

oleh arah peledakannya. Sedangkan arah peledakan dipengaruhi oleh struktur batuan yang ada.

Menurut Stig O. Olofson, arah penempatan lubang tembak ada dua macam, yaitu :

a. Bila peledakan dilakukan searah dengan kemiringan bidang perlapisan (dip) maka kemungkinan

yang akan terjadi adalah :

Timbulnya backbreak yang lebih banyak

Pemakaian energi bahan peledak lebih baik, karena kemiringan perlapisan searah dengan

bidang runtuhan.

Pergeseran batuan dari face lebih mudah dan banyak, sehingga dihasilkan tumpukan material

yang lebih rendah.

Lantai jenjang lebih rata.

Fragmentasi dapat sesuai dengan yang diharapkan.

b. Bila peledakan dilakukan berlawanan dengan kemiringan bidang perlapisan (dip) maka

kemungkinan yang akan terjadi adalah :

Kemungkinan timbulnya backbreak lebih kecil.

Kemungkinan timbulnya toe lebih besar.

Pergeseran batuan dari face lebih sulit dan sedikit sehingga dihasilkan tumpukan material yang

lebih tinggi.

Lantai jenjang lebih kasar.

Fragmentasi dapat berubah-ubah dan sangat tergantung pada susunan dari perlapisan

GAMBAR 9

ARAH LUBANG TEMBAK SEARAH DENGAN DIP

GAMBAR 10

ARAH LUBANG TEMBAK BERLAWANAN DENGAN DIP

PERENCANAAN PEMBORAN

Kegiatan pemboran merupakan salah satu kegiatan yang bertujuan untuk membuat lubang

tembak pada aktivitas peledakan.

a. Alat bor

Pembuatan lubang tembak direncanakan dengan menggunakan alat bor jenis PCR 200 merk

furukawa (gambar) sebanyak 1 buah dan kompressor model Airman PDS-655 sebanyak 1 buah.

Sistem pemboran dari alat bor yang digunakan adalah dengan cara putar – tumbuk.Diameter lubang

yang dibuat sebesar 3 inch sedangkan untuk batang bor digunakan batang bor dengan panjang

masing-masing batang 3 meter.

b. Arah pemboran dan pola pemboran

Arah pemboran yang direncanakan sesuai dengan kondisi lapangan adalah arah vertikal dengan

kedalaman maksimal 6 meter, sedangkan pola pemboran yang digunakan adalah pola pemboran

selang-seling (staggered pattern)

c. Kecepatan pemboran

Kecepatan pemboran adalah besaran yang menyatakan kedalaman pemboran yang dicapai setiap

menit.Untuk mengetahui kecepatan pemboran pada alat bor yang digunakan maka kita harus

mengetahui terlebih dahulu waktu yang dibutuhkan oleh alat bor untuk membuat satu lubang

tembak pada kedalaman tertentu (Cycle Time).

d. Waktu edar pemboran

Waktu edar pemboran adalah waktu yang dibutuhkan oleh alat bor untuk melakukan serangkaian

kegiatan pemboran satu lubang bor. Alat bor yang diteliti menggunakan dua batang bor, sehingga

berdasarkan siklus kerja alat bor dilapangan, waktu daur pemboran dihitung dengan menjumlahkan

setiap bagian waktu dari bagian-bagian gerakan saat pemboran, sehingga dapat dirumuskan sebagai

berikut :

Ct = Pt + Bt1 + St1 +St2 + Bt2 + Dt

Dimana :

Ct = Waktu edar pemboran, detik

Pt = Waktu pindah posisi, detik

Bt1,2=Waktu pengeboran, detik

St12= Waktu untuk menyambung batang bor, detik

Dt = Waktu mengatasi hambatan, detik