PERENCANAAN DRAINASE TAMBANG

OLEH

Harry Kharisma RMD

03043120017

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

2008

Drainase Pada Pit Bawah Tanah

Pada pit bawah tanah, selalu dapat pancaran air bawah tanah. Kalau ini

dibiarkan, umumnya menjadi gangguan terhadap pekerjaan, terutama lagi kalau ada

pancaran air atau aliran masuk yang banyak, maka sebagian atau seluruh pit bias

tenggelam di dalam air. Jadi langkah pertama dari drainase air pit adalah memperjelas

sumber air di dalam pit, dan mencegah air tersebut muncul didalam pit. Usaha seperti

ini dinamakan penahanan air pit bawah tanah. Namun air yang sudah muncul di

dalam pit harus dibuang keluar pit, dimana air yang berada di atas level mulut pit

segera dialirkan keluar mulut pit melalui saluran air yang sesuai, sedangkan air yang

berada pada level yang lebih rendah dari mulut pit disalurkan ke penampungan air

yang dibuat di tempat yang sesuai, kemudian dari situ dikeluarkan pit dengan

memompanya sampai ketinggian yang diperlukan dengan menggunakan pompa. Pada

penanganan air di bawah level mulut pit, tahap pertama merupakan penahanan air,

pengumpulan air dan pengangkatan (pemompaan) air.

Untuk yang pertama, yaitu penahanan air, dalam hal apapun, pertama harus

diperjelas keberadaan air bawah tanah yang merupakan sumber air bagi pancaran air

di dalam pit, serta memperjelas proses hingga air itu memancar keluar dan

penyebabnya perembesan dan aliran masuk air permukaan kedalam pit kemudian

diambil tindakan yang sesuai terhadapnya.

Untuk yang kedua, yaitu pengumpulan air, bersama-sama dengan yang ketiga,

yaitu pengangkatan air, mempunyai kaitan yang penting dengan sistem

pengembangan pit bawah tanah. Dalam perancangan struktur pit, seperti posisi bag

dan dudukan pompa harus dilakukan dengan memperkirakan kemungkinan

perkembangan pit di masa depan.

Untuk yang ketiga, yakni pengangkatan air dilakukan dengan pompa dan pipa,

dimana pada saat membuat rencana pembangunan tambang batubara harus

memperkirakan jumlah air pancar di masa depan, yaitu dengan memberikan

kelonggaran yang cukup pada fasilitas.

Pada umumnya, pada tambang batubara di Jepang banyak terjadi pancaran air

di dalam pit bawah tanah, yaitu 8-10m3 per ton produksi batubara, sehingga daya

listrik yang dihasilkan untuk mengoperasikan pompa untuk drainase air juga menjadi

besar, sehingga biaya drainase air memberikan pengaruh besar kepada harga pokok

produksi batubara. Oleh karena itu, penelitian mengenai rasionalisasi drainase air pit

bawah tanah untuk selanjutnya menjadi masalah yang sangat penting.

Air di dalam pit bawah tanah

Sumber air pit Bawah Tanah

Apabila air pit bawah tanah digolongkan berdasarkan sumber air atau proses

muncul maka dapat digolongkan menjadi 5 jenis yaitu air tanah, perembesan air

permukaan bumi, air yang dikirim masuk untukl pekerjaan dan semburan air tak

disangka.

1. Air Tanah

Air bawah tanah yang memancar keluar di pit bawah tanah disebut air tanah,

dimana pada umumnya sebagian besar air pit bawah tanah adalah air tanah ini. Di

semua tambang batubara di Jepang, penambangan dilakukan pada kedalaman di

bawah permukaan air tanah. Mengenai fenomena pancaran air ini bermacam –

macam sumbernya, ada yang yang langsung memancar dari terowongan yang

digali, ada yang jatuh dari atap lapisan batubara karena atap runtuh atau terjadi

retakan karena penambangn batubara, kemudian ada yang memancar dari lantai

lapisan batubara yang retak akibat lantai mengembang naik, atau ada yang keluar

dari patahan yang terkena galian. Tetapi bagaimanapun juga, yang paling

mengerikan adalah pancaran yang keluar dari akuifer.

Pada umumnya tidak ada pertambangan dan pengurangan yang drastis dari

jumlah pancaran air tanah, dimana jumlah pancaran air terus-menerus hampir

sama. Akan tetapi dengan adanya perubahan geologi dan pertambahan luas dan

kedalaman akibat pertambahan pit, jumlah pancaran ini mengalami perubahan

yang lumayan. Maka di lapisan batuan yang banyak mengandung sandstone

berpartikel kasar, pancaran air di dalam pitnya lebih banyak dari lapisan yang

banyak shale, dan jumlah pancaran air akan meningkat mengikuti pertambahan

luas pengembangan pit bawah tanah. Sedangkan dengan bertambah dalamnya pit

bawah tanah, sudah seharusnya jumlah pancaran air secara lokal berkurang tetapi

jumlah air keseluruhan untuk seluruh pit tidak akan berkurang. Sumber air tanah

ini adalah air bawah tanah, dimana pada waktu air tanah itu memancar keluar di

dalam pit yang mempunyai pengaruh yang sangat besar adalah head air bawah

tanah, yakni kedalaman di bawah permukaan air bawah tanah. Pada pit di daerah

yang permukaan air bawah tanahnya telah turun karena drainase air dari pit

disekitarnya, pancaran airnya lebih sedikit dari pada pit yang sama di daerah

perawan.

Selama ini di Jepang, jumlah pancaran air dinyatakan terhadap 1 ton produksi

batubara, namun antara produksi batubara dan jumlah air pancar memang tidak

ada keterkaitan langsung, sehingga bukan merupakan pernyataan yang tepat.

2. Perembesan air permukaan bumi

Ini adalah air yang merembes ke dalam pit karena terjadinya retakan yang

mencapai permukaan bumi atau dasar air akibat atap di bekas penambangan

batubara rusak dan turun sehingga air permukaan bumi yakni air hujan, air salju

cair atau air kolam penampung dan air laut masuk melewatinya.

Hal yang membedakannya dengan pancaran air bawah tanah adalah pada

umumnya ada batas jumlah air sumbernya, sehingga perembesannya mungkin

hanya untuk sementara atau jumlah air tersebut berubah menurut musim,

misalnya pada musim hujan dan musim salju cair terjadi peningkatan yang besar

sementara perembesan di bagian dangkal pit terutama tampak besar di bekas

penambangan batubara pada bagian yang dekat ke singkapan lapisan batubara

namun tidak jelas sampai dimana batas kedalaman hingga perembesan tidak

terjadi lagi. Pada umumnya dikatakan bahwa apabila batuan atap banyak yang

bersifat permiabel, batas kedalaman tersebut bertambah.

3. Mengalir masuknya air permukaan

Ini adalah air permukaan bumi yang mengalir masuk ke dalam pit dari mulut

pit pada waktu hujan lebat atau kasus khusus lainnya, dimana apabila jumlahnya

banyak dan mendadak dapat menjadi bencana air di dalam pit bawah tanah sama

seperti semburan air yang tak disangka.

4. Air yang dikirim masuk untuk pekerjaan

Sebagai air yang dikirim ke dalam pit karena keperluan untuk pekerjaan,

dahulu di Jepang banyak didominasi oleh air yang digunakan untuk

penambangan batubara hidrolik, pengisian (filling, back filling) dan trasportasi.

Sedangkan saat ini didominasi oleh air penyemprotan untuk pengendalian debu

termasuk debu batubara, atau air yang diperlukan untuk pendinginan pit namun

jumlahnya sedikit sehingga tidak menjadi masalah besar dalam drainase air

5. Semburan air tak disangka

Kadang-kadang ada sejumlah air yang muncul tiba-tiba di dalam pit bawah

tanah, yang mengakibatkan sebagian atau seluruh pit tenggelam di bawah air.

Sumber dari air seperti ini ada yang berasal dari bawah tanah dan ada yang

berasal dari permukaan bumi.

Cara mengatasi air baik yang berasal dari permukaan maupun yang berasal dari

bawah tanah, yakni:

1. Penahanan Air di permukaan Bumi

Yakni dengan cara menutup jalur air yang menyusup ke dalam pit. Yang

termasuk dalam kelompok pertama pengeringan kolam penampungan di

permukaan, pengalihan aliran sungai dan pengeringan laut di sekitar pantai, yang

semuanya dilakukan sebelum penambangan batubara. Berikutnya adalah

mengenai penutupan jalur air. Apabila air hujan, air salju cair ataupun air sungai

merembes ke dalam pit melalui retakan, maka retakan tersebut disumbat dengan

tanah lempung atau dasar air dicor dengan beton. Tetapi yang terpenting adalah

pemilihan letak mulut pit pada aktu memulai penambangan.

2. Penahanan Air Di Bawah Permukaan

Langkah pertama dari tindakan ini adalah apabila akan melewati akuifer pada

saat penggalian vertical shaft, dilakukan dulu injeksi semen di bagian tersebut

untuk menahan pancaran air pada waktu penggalian maju, atau menembus paksa

akuifer pada waktu penggalian maju dan membangun dinding penahan air

dibawah tersebut.Walaupun pekerjaan penggalian sudah selesai dan tiba

waktunya untuk melakukan tambang batubara, penambangan singkapan batubara

atau blok yang dekat dengan permukaan bumi sebaiknya dilakukan belakangan.

Pada waktu dimulai penambangan di bawah sungai, kadang kala diperlukan

pengisian kembali yang sempurna setelah dilakukan penambangan batubara

terutama untuk menahan air.

Metoda Drainase Air Dan Fasilitas Drainas Air

1. Drainase Air Dengan Saluran Air Drainase

Pada tambang bawah tanah yang membuka pit dengan membuat adi dan

beroperasi pada tempat yang lebih tinggi dari level, air pancar dapat dikumpulkan

di adit dan dialirkan keluar pit. Pada tambang yang beroperasi pada di daerah

yang lebih tinggi dari adit sehingga tanbang ini akan menggunakan metoda

drainase ini. Pada metoda ini sama sekali tidak diperlukan fasilitas mesin dan juga

tenaga penggerak.

Apabila jumlah air pancar sedikit, tidak dibuat terowongan kanal yang khusus

tetapi dibuat saluran/selokan samping di terowongan transportasi utama dan

drainase air dilakukan oleh aliran air secara alami dengan membuat kemiringan

pada pada jalur air.

Kemudian apabila kecepatan aliran terlalu lambat, debu tanah dan pasir akan

mengendap yang menyebabkan penampang jalur air mengecil sehingga harus

dipertahankan kecepatan aliran minimum lebih dari 7,2m/menit untuk membawa

pergi endapan tersebut. Perhitungan kapasitas saluran drainase air dinyatakan

dengan luas aliran (m2) x kecepatan aliran (m/det) dimana pada perhitungan

kecepatan aliran sering digunakan rumus Kutta

2. Drainase Air Dengan Pompa

Kenyataannya, drainase air yang dilakukan hanya dengan metode aliran turun

alami seperti yang dijelaskan pada pasal sebelumnya sangat jarang dimana hampir

pada semua tambang, air yang timbul seiring dengan penambangan di bawah

level mulut pit, dibuang dengan mengangkat air dengan tenaga penggerak mesin.

Pompa adalah alat untuk maksud tersebut.

Pemilihan Pompa

Di Jepang telah digunakan berbagai macam pompa untuk drainase air pit

bawah tanah, yang mana konstruksi penggerak yang digunakan dan

kapasitasnya tergantung dari tempat dan tujuan penggunaan, tetapi pokok

yang penting adalah menggunakan pompa yang paling sesuai dengan

kapasitas dan kondisi di dalam pit. Karakter dan kemampuan pompa

berdasarkan jenisnya yang digunakan di Jepang adalah seperti table berikut.

Tabel Karakter Dan Kemampuan Pompa

Jenis Kemampuan Penggerak Penggunaan PenangananWorthington Pump

Kapasitas kecil, head

sedang

Udara kompresi

Penggalian maju

Sulit

Turbine Pump

Kapasitas besar, head

besar

Listrik Pompa tetap Mudah

Volute Pump

Kapasitas besar, head

kecil

Listrik s.d.a s.d.a

Air Pump Kapasitas kecil, head

kecil

Udara kompresi

Penggalian maju

Sulit

Jet Pump s.d.a. Air bertekanan

s.d.a. mudah

Dewasa ini sebagai pompa drainase air tambang, yang umumnya

digunakan adalah pompa sentrifugal, terutama multi stage turbin pump dan

multi stage volute pump yang mempunyai head tinggi. Dan sebagai pompa

lokal digunakan pompa bolak-balik kecil (small size reciprocating pump ),

serta akhir-akhir ini adalah” pompa dalam air tahan tekanan dan tahan

ledakan untuk tambang batubara tie X”. Dalam hal pemilihan pompa harus

dilakukan pertimbangan dengan melakukan efisiensi, sifat dan kemampuan,

bentuk dan pemeliharaan, sulit tidaknya penanganan dan kondisi

penggunaannya.

Daya pompa

Np = γ Q H / 75

Dimana: Np = daya pompa (HP)

γ = berat air persatuan volume (1000kg/m3)

Q = jumlah angkatan air sebenarnya (m3/det)

H = head total (m)

Daya Poros Pompa

N = Np / η

Dimana : η = head tinggi 0,65 – 0,75 head sedang 0,70 – 0,85 head

rendah 0,75 – 0,85

Kapasitas Drainase Air

Berbeda dengan pabrik produksi lain, pada tambang sulit diperkirakan

jumlah air drainase pada tahap awal pembangunan. Selain itu, ketinggian

pengangkatan (head) yakni berapa banyak air yang harus diangkat dari

kedalaman berapa, pada awalnya juga tidak jelas, apalagi kalau sumber air

yang harus didrainase banyak berasal dari perembesan air permukaan maka

jumlah air drainase antara musim hujan dan musim kering sangat berbeda.

Bag pada Pit Bawah Tanah

Tujuan dari bag (kantung) adalah tempat memasukkan pipa isap pompa

dan tempat mengendapkan tanah Lumpur yang bercampur di dalam air pit,

serta melakukan penyelarasan yang pantas antara jumlah air yang

dikumpulkan ke dalam bag dan jumlah air yang dikeluarkan oleh pompa.

Pemipaan

Berbeda dengan mesin, pipa itu sederhana sehingga sering dipandang

ringan. Tetapi karena ada masalah air bocor dan korosi, maka penempatannya

terutama perlu dilakukan dengan hati-hati.

DRAINASE PADA TAMBANG TERBUKA

Drainase tambang terbuka adalah usaha penataan air baik yang berasal dari

luar tambang maupun dari dalam tambang agar tidak menggangu kegiatan

pertambangan

Karena tambang terbuka langsung berhubungan dengan udara bebas, maka

pada umumnya air yang berada pada tambang terbuka umumnya dari air hujan.

Tetapi dalam hal ini harus juga diperhatikan sumber-sumber air lainnya, seperti air

sungai yang jalurnya menuju areal penambagan. Oleh karena itu, hal- hal berikut

perlu diamati sebelum mengadakan perencanaan drainase pada tambang terbuka.

1. Curah Hujan

Curah hujan merupakan data utama dalam perencanaan drainase tambang

terbuka. Berapa besar dimensi saluran, berapa besar kolam penampung, berapa

jumlah pompa yang dibutuhkan sangat tergantung dari berapa tinggi curah hujan

di tempat tersebut. Beberapa faktor yang berpengaruh pada tingginya curah hujan

diantaranya faktor geografis, temperatur, kelembaban, musim, elevasi, dan

vegetasi.

Jumlah hujan dinyatakan dalam mm. Intensitas hujan biasanya diamati

dalam bentuk jumlah hujan dalam satuan waktu dan dinyatakan dalam mm/jam.

Intensitas hujan disebut juga dengan kederasan hujan atau kecepatan hujan.

Klasifikasi Intensitas Hujan

No Klasifikasi Hujan Intensitas Hujan (mm/jam)

1 Hujan Sangat Lemah <1,2

2 Hujan Lemah 1,2 - 3

3 Hujan Normal 3 - 15

4 Hujan Deras 15 - 60

5 Hujan Sangat Deras >60

Pengamatan hujan dilakukan oleh alat ukur curah hujan. Ada 2 jenis alat

yang digunakan untuk pengamatan yaitu alat ukur manual dan alat ukur

automatis.

2. Perkiraan Debit Banjir

a) Waktu Konsentrasi

Bila terjadi hujan di suatu daerah pengaliran (catchment area), maka air

hujan sebagian akan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi tetap berada di

permukaan tanah dan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan ini akan

menuju elevasi terendah sesuai bentuk topografinya. Waktu yang diperlukan

aliran permukaan untuk mengalir dari titik terjauh sampai titik tertinjau

disebut waktu konsentrasi.

b) Koefisien Pengaliran

Debit aliran permukaan sangat dipengaruhi oleh kemiringan topografi

dan tataguna lahan. Secara umum suatu areal lahan bervegetasi baik, misalnya

areal hutan akan lebih dapat menahan aliran permukaan sehingga air yang

meresap masuk ke dalam tanah akan lebih besar,. Sebaliknya tanah yang

gundul hampir tidak ada mempunyai daya tahan terhadap aliran permukaan

sehingga mengakibatkan debit permukaan yang besar. Kasus banjir pada

daerah penimbunan sering terjadi karena kesalahan menentukan nilai

koefisien pengaliran. Pada kondisi awal, daerah penimbunan bervegetasi baik

tetapi setelah dan pada saat penimbunan nilai koefisien akan berubah

membesar karena perubahan tataguna lahan, dan tentu saja akan memperbesar

debit aliran permukaan. Kemudian timbul anggapan bahwa banjir terjadi

karena curah hujan yang tinggi. Berapa nilai koefisien pengaliran (C)

dikaitkan dengan kemiringan dan tataguna lahan ditabelkan sebagai berikut.

Tabel Nilai Koefisien Pengaliran (C)

No Topografi Tataguna Lahan Nilai C

1 Datar

Kemiringan <3%

Sawah dan rawa

Hutan dan kebun

Pemukiman dan taman

0,2

0,3

0,4

2 Menengah

Kemiringan

3%-15%

Hutan dan kebun teh

Pemukiman dan taman

Alang-alang dan sedikit

tanaman

Tanah gundul dan jalan aspal

0,4

0,5

0,6

0,7

3 Curam

Kemiringan > 15%

Hutan dan Kebun

Pemukiman dan Taman

Alang-alang, sedikit tanaman

Tanah gundul, jalan aspal,

areal penggalian & penimbunan

tambang

0,6

0,7

0,8

0,9-1

c) Debit Aliran Permukaan

Debit aliran permukaaan adalah jumlah volume air permukaan tiap

satuan waktu (m3/det). Banyak rumus-rumus empiris untuk menghitung debit

aliran permukaan, tetapi yang paling umum dan terkenal adalah rumus

Rasional:

Q = C . I . A . 1 / 360 . m2/dtk

Dimana : Q = Debit Aliran permukaan

C = Koefisien Pengaliran

I = Intensitas (mm/jam)

A =Luas Catchment area (ha)

Pada umumnya kegiatan drainase tersebut meliputi :

1) Kegiatan pembuatan saluran pembawa, yakni:

Saluran keliling

Saluran yang dibuat mengelilingi batas penggalian tambang dengan tujuan

menahan dan mengalirkan air yang mengarah ke dalam tambang

Saluran Pembuang

Saluran yang dibuat di dalam tambang dengan tujuan mengalirkan dan

membuang air yangmenggenangi areal tambang. Saluran ini bermuara pada

kolam penampungan. Saluran keliling dan saluran pembuang termasuk saluran

pembawa.

Saluran pembawa berupa saluran air terbuka untuk drainase dan bertujuan :

Mencegah genangan air pada jenjang tambang

Mengalirkan air yang dating dari luar tambang sehingga tambang tidak

terbebani oleh aliran air permukan di luar catchmen area.

Mempertahankan parameter tanah sehingga lereng tambang tetap stabil.

Mengurangi terjadinya erosi di dalam tambang

2) Kegiatan pembuatan kolam penampungan

Kolam yang digali pada jenjang atau dasar tambang untuk menampung air

dari saluran pembuang. Biasanya kolam ini dilengkapi dengan pompa air atau

pompa Lumpur.

3) Pemilihan Pipa dan Pompa

Pipa

Pipa muntuk keperluan pemompaan biasanya terbuat dari baja, untuk

tambang yang tidak dalam, dapat juga menggunakan bahan PVC.

Pada dasarnya bahan apapun yang digunakan harus memperhatikan

kemampuan pipa untuk menahan tekanan cairan yang didalamnya.

Pompa

Pompa bagi keperluan tambang dapat menggunakan tipe tenggelam

atau tidak tenggelam. Pompa celup biasanya menggunakan motor listrik yang

dikemas menyatu dengan pompa, sedangkan pompa tidak tenggelam

menggunakan motor penggerak listrik atau mesin diesel. Pemilihan pompa

tambang perlu mempertimbangkan kekeruhan air, PH, tinggi angkat total (m),

dan kapasitas (m3/mnt). Tiap jenis dan type pompa selalu dilengkapi dengan

grafik unjuk kerja, yaitu grafik yang menjelaskan kemampuan variasi tinggi

angkat total dan kapasitas pemompaan.

4) Pembuatan Kolam Pengendap Lumpur

Kolam pengendapan Lumpur ditempatkan pada ujung buangan pipa dengan

fungsi agar air tambang yang dipompa dapat diendapkan lebih dahulu sebelum

dialirkan ke perairan umum.

Prinsip pengendapan hanya memperkecil kecepatan horizontal sehingga

material yang tersuspensi dalam air mendapat kesempatan untuk mengendap.

Cara paling sederhana untuk mengetahui kecepatan mengendap air (Vp) dari

limbah tambang adalah melakukan uji coba dengan contoh dalam gelas ukur.

Daftar Pustaka

1. Bambang Sutiarso Ir, 1996, “Perencanaan Drainase Tambang Terbuka”,

PT.Tambang Batubara Bukit Asam (Persero) Tanjung Enim.

2. Gandakoesoema, 1970, “Hidrolika”, Penerbit Sumur Bandung.

3. V. T Chow, 1986, Open Channel Hydrolic.