Revisi VII Tamka Sistem Drainase

7/29/2019 Revisi VII Tamka Sistem Drainase

1/18

TUGAS VII REVIEW TAMBANG TERBUKA

SISTEM DRAINASE

Dibuat Sebagai Syarat Tugas Mata Kuliah Tambang Terbuka

Pada Jurusan Teknik Pertambangan

Dewi Sartikha

03091402040

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

2013


2/18

Penyaliran bisa bersifat pencegahan atau pengendalian air yang masuk ke lokasi

penambangan. Hal yang perlu diperhatikan adalah kapan cuaca ekstrim terjadi, yaitu ketika air

tanah dan air limpasan dapat membahayakan kegiatan penambangan, oleh sebab itu kondisi

cuaca pada tambang terbuka sangat besar efeknya terhadap aktifitas penambangan. Apabila hal

ini sudah diperhitungkan sebelumnya, maka kegiatan penambangan akan terhindar dari kondisi

yang membahayakan tersebut.

I. Pengertian Sistem Penyaliran TambangSistem penyaliran tambang adalah suatu metodeyang dilakukan untuk mencegah

masuknya aliran air ke dalam lubang bukaan tambang atau mengeluarkan air tersebut.

II. Pengendalian Air TambangTerdapat dua cara pengendalian air tambang yang sudah terlanjur masuk ke

dalamfrontpenambangan yaitu dengan sistem kolam terbuka (sump) atau membuat paritan

dan adit. Sistem penyaliran dengan membuat kolam terbuka dan paritan biasanya ideal

diterapkan pada tambang open castatau kuari, karena dapat memanfaatkan gravitasi untuk

mengalirkan air dari bagian lokasi yang lebih tinggi ke lokasi yang lebih rendah. Pompa

yang digunakan pada sistem ini lebih efektif dan hemat.

III.Metode Penyaliran TambangPenanganan mengenai masalah air tambang dalam jumlah besar pada tambang terbuka

dapat dibedakan menjadi beberapa metode, yaitu:

Mengeluarkan Air Tambang (Mine Dewateri ng)

Merupakan upaya untuk mengeluarkan air yang telah masuk ke lokasi penambangan.

Beberapa metode penyaliran tambang (mine dewatering) adalah sebagai berikut :

1. Membuatsump di dalam front tambang (Pit)Sistem ini diterapkan untuk membuang air tambang dari lokasi kerja. Air tambang

dikumpulkan pada sumuran (sump), kemudian dipompa keluar. Pemasangan jumlah


3/18

pompa tergantung pada kedalaman penggalian, dengan kapasitas pompa menyesuaikan

debit air yang masuk ke dalam lokasi penambangan.

2. Membuat paritanPembuatan parit sangat ideal diterapkan pada tambang terbuka open castatau

kuari. Parit dibuat berawal dari sumber mata air atau air limpasan menuju kolam

penampungan, langsung ke sungai atau diarahkan ke selokan (riool). Jumlah parit ini

disesuaikan dengan kebutuhan, sehingga bisa lebih dari satu. Apabila parit harus dibuat

melalui lalulintas tambang maka dapat dipasang gorong-gorong yang terbuat dari beton

atau galvanis. Dimensi parit diukur berdasarkan volume maksimum pada saat musim

penghujan deras dengan memperhitungkan kemiringan lereng. Bentuk standar melintang

dari parit umumnya trapesium.

IV. Penyaliran Tambang (Mine drainage)Penyaliran tambang adalah mencegah air masuk ke lokasi penambangan dengan cara

membuat saluran terbuka sehingga air limpasan yang akan masuk ke lubang bukaan dapat

langsung dialirkan ke luar lokasi penambangan. Upaya ini umumnya dilakukan untuk

penanganan air tanah yang berasal dari sumber air permukaan.

Beberapa metode penyaliran tambang (mine drainage) adalah sebagai berikut:

a. Metode Siemens

Pada setiap jenjang dari kegiatanpenambangan dipasang pipa ukuran 8 inch, di setiap

pipa tersebut pada bagian ujung bawah diberi lubang-lubang, pipa yang berlubang ini

berhubungan dengan air tanah, sehingga di pipa bagian bawah akan terkumpul air, yang

selanjutnya dipompa ke atas secara seri dan selanjutnya dibuang.

b. Metode Elektro Osmosis

Bilamana lapisan tanah terdiri dari tanah lempung, maka pemompaan sangat sulit

diterapkan karena adanya efek kapilaritas yang disebabkan oleh sifat dari tanah lempung itu

sendiri. Untuk mengatasi hal tersebut, maka diperlukan cara elektro osmosis. Pada metode

ini digunakan batang anoda serta katoda. Bila elemen-elemen ini dialiri listrik, maka air pori


4/18

yang terkandung dalam batuan akan mengalir menuju katoda (lubang sumur) yang kemudian

terkumpul dan dipompa keluar.

c. Metode kombinasi dengan lubang bukaan bawah tanah

Dilakukan dengan membuat lubang bukaan mendatar didalam tanah guna menampung

aliran air dari permukaan. Beberapa lubang sumur dibuat untuk menyalurkan air permukaan

kedalam terowongan bawah tanah tersebut. Cara ini cukup efektif karena air akan mengalir

sendiri akibat pengaruh gravitasi sehingga tidak memerlukan pompa.

V. Hal Yang Mempengaruhi Sistem Penyaliran Tambanga. Permeabilitas

Disamping parameter-parameter lain, permeabilitas merupakan salah satu yang perlu

diperhitungkan. Secara umum permeabilitas dapat diartikan sebagai kemapuan suatu

fluida bergerak melalui rongga pori massa batuan.

b. Rencana Kemajuan TambangRencana kemajuan tambang nantinya akan mempengaruhi pola alir saluran yang akan

dibuat, sehingga saluran tersebut menjadi efektif dan tidak menghambat sistem kerja yang

ada.

c. Curah HujanSumber utama air yang masuk ke lokasi penambangan adalah air hujan, sehingga besar

kecilnya curah hujan yang terjadi di sekitar lokasi penambangan akan mempengaruhi

banyak sedikitnya air tambang yang harus dikendalikan. Data curah hujan biasanya

disajikan dalam data curah hujan harian, bulanan, dan tahunan yang dapat berupa grafik

atau tabel.

Analisa curah hujan dilakukan dengan menggunakan Metode Gumbel yang dilakukan

dengan mengambil data curah hujan bulanan yang ada, kemudian ambil curah hujan

maksimum setiap bulannya dari data tersebut, untuk sampel dapat dibatasi jumlahnya

sebanyak n data.


5/18

Dengan menggunakan Distribusi Gumbel curah hujan rencana untuk periode ulang

tertentu dapat ditentukan. Periode ulang merupakan suatu kurun waktu dimana curah

hujan rencana tersebut diperkirakan berlangsung sekali. Penentuan curah hujan rencana

untuk periode ulang tertentu berdasarkan Distribusi Gumbel. Untuk itu data curah hujan

harus diolah terlebih dahulu menggunakan kaidah statistik mengingat kumpulan data

adalah kumpulan yang tidak tergantung satu sama lain, maka untuk proses pengolahannya

digunakan analisis regresi metode statistik.

Xr = X +(xn) . (YrYn) ....................... (1 )

Keterangan :

Xr = Hujan harian maksimum dengan periode ulang tertentu (mm)

X = Curah hujan rata-rata

x = Standar deviasi curah hujan

n =Reduced standart deviation, nilai tergantung dari banyaknya data

Yr =Reduced variate, untuk periode hujan tertentu (table 3.2)

Tabel 1

Periode ulang hujan untuk sarana penyaliran

Keterangan Periode ulang hujan (tahun)

Daerah terbuka 05

Sarana tambang 2- 5

Lereng-lereng tambang dan penimbunan 5- 10

Sumuran utama 10 -25

Penyaliran keliling tambang 25

Pemindahan aliran sungai 100


6/18

Besarnya intensitas hujan yang kemungkinan terjadi dalam kurun waktu tertentu dihitung

berdasarkan persamaan Mononobe, yaitu :

I =R2424 (24t)2/3

....................... (2)

Keterangan :

R24 = Curah hujan rencana perhari (24jam)

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

t = Waktu konsentrasi (jam)

Tabel 2.

Hubungan Derajat dan Intensitass Curah Hujan

Derajat hujan Intensitas curah

hujan (mm/menit)

Kondisi

Hujan lemah

Hujan normal

Hujan deras

Hujan sangat deras

0.020.05

0.050.25

0.251.00

>1.00

Tanah basah semua

Bunyi hujan terdengar

Air tergenang diseluruh

permukaan dan terdengar

bunyi dari genangan

Hujan seperti ditumpahkan,

saluran pengairan meluap


7/18

VI. Perencanaan Saluran TerbukaPada perencanaan saluran terbuka ada beberapa faktor lapangan yang perlu diperhatikan

yaitu :

1. Catchment area/water deviden

Catchment area adalah suatu daerah tangkapan hujan yang dibatasi oleh wilayah

tangkapan hujan yang ditentukan dari titik-titik elevasi tertinggi sehingga akhirnya

merupakan suatu poligontertutup dengan pola yang sesuai dengan topografi dan

mengikuti kecenderungan arah gerak air. Dengan pembuatan catchment area maka

diperkirakan setiap debit hujan yang tertangkap akan terkonsentrasi pada elevasi

terendah. Pembatasan catchment area dilakukan pada peta topografi, dan untuk

merencanakan sistem penyalirannya dianjurkan menggunakan peta rencana

penambangan dan peta situasi tambang.

2. Waktu konsentrasi

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan hujan untuk mengalir dari titik

terjauh ke tempat penyaliran. Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus dari

Kirpich.

tc =HL ....................... (3)

Keterangan :

tc = Waktu terkumpulnya air (menit)

L = Jarak terjauh sampai titik penyaliran (meter)

H = Beda ketinggian dari titik terjauh sampai ke tempat berkumpulnya air (meter)

3. Saluran Terbuka

Bentuk penapang saluran yang paling sering digunakan dan umum adalah bentuk

trapesium, sebab mudah dalam pembuatannya, murah, efisien, mudah dalam


8/18

perawatannya, dan stabilitas kemiringan lerengnya dapat disesuaikan dengan keadaan

daerahnya.

Setelah diketahui luas penampang bisa ditentukan jari-jari hidrolis dengan Rumus

Manning. Untuk bentuk saluran yang akan dibuat ada beberapa macam bentuk denganperhitungan geometrinya sebagai berikut :

Table 3

Perhitungan geometri dari beberapa bentuk saluran terbuka

Penampang

Dimensi Penampang basah

Lebar

atas (B)

Tingg

i

muka

air (y)

Faktor

kemiringan

(x) Luas (A)

Keliling

(D) Jari-jari hidrolis (R)

b y

-

b.y

(b. y)/ (b+2y)

b + 2h

1:1 x : h

(b+x)y/(b+2y(t+x2)1/2

b + 2x y

1:1,5x=1,5

y

1:2x=2y (b+x)y

b+2y

(1+x2)

2(d-

0,5D)tg

d

=cos-1

((d-

0,5D)/0.5D)

D (1-

/180)+

(d-

0,5D)2tg

.D(1-

/180)

(D(1-

/180)+4(d-

0,5D)ztg)/4D(1-

/180)


9/18

Tabel 4

Kemiringan dinding saluran yang sesuai untuk berbagai jenis bahan

Bahan Kemiringan dinding saluran

Batu/cadas

Tanah gambut/peat

Tanah berlapis beton

Tanah bagi saluran yang lebar

Tanah bagi parit kecil

Tanah berpasir lepas

Lempung berpori

Hampir tegak lurus

: 1

: 1

1 : 1

1,5 : 1

2 : 1

3 : 1

Tabel 5

Sifat-sifat hidrolik pada saluran terbuka

Kemiringan rata-rata dasar saluran

(%)

Kecepatan rata-rata

(m/det)

Kurang dari 1

1-2

2-4

4-6

6-10

10-15

0,4

0,6

0,9

1,2

1,5

2,4


10/18

4. Air limpasan (run off)

Air limpasan adalah bagian dari curah hujan yang mengalir di atas permukaan tanah

menuju sungai, danau atau laut. Dalam neraca air digambarkan hubungan antara curah

hujan (CH), evapotranspirasi (ET), air limpasan (RO), infiltrasi (I), dan perubahanpermukaan air tanah (dS), sebagai berikut :

CH = I + ET + RO dS ....................... (4)

Besarnya air limpasan tergantung dari banyak faktor, sehingga tidak semua air

yang berasal dari curah hujan akan menjadi sumber bagi sistem drainase. Dari banyak

faktor, yang paling berpengaruh yaitu :

1. Kondisi penggunaan lahan

2. Kemiringan lahan

3. Perbedaan ketinggian daerah

Faktor-faktor ini digabung dan dinyatakan oleh suatu angka yang disebut

koefisien air limpasan. Penentuan besarnya debit air limpasan maksimum ditentukan

dengan menggunakan Metode Rasional, antara lain sebagai berikut :

Q = 0,278 C I A ....................... (5)

Keterangan:

Q = Debit air limpasan maksimum (m3/detik)

C = Koefisien limpasan (Tabel 3.7)

I = Intensitas curah hujan (mm/jam)

A = Luas daerah tangkapan hujan (km2)

Penggunaan Rumus Rasional mengasumsikan bahwa hujan merata di seluruh daerah

tangkapan hujan, dengan lama waktu hujan sama dengan waktu konsentrasi.


11/18

Jenis material pada areal penambangan berpengaruh terhadap kondisi penyebaran air

limpasan karena untuk setiap jenis dan kondisi material yang berbeda memiliki koefisien

materialnya masing-masing.

VII. Perencanaan SumpSump merupakan kolam penampungan air yang dibuat untuk menampung air limpasan,

yang dibuat sementara sebelum air itu dipompakan serta dapat berfungsih sebagai

pengendap lumpur. Tata letaksump akan dipengaruhi oleh sistem drainase tambang yang

disesuaikan dengan geografis daerah tambang dan kestabilan lereng tambang.

VIII.Perencanaan Sistem Pemompaan1. Tipe sistem pemompaan

Sistem pemompaaan dikenal ada beberapa macam tipe sambungan pemompaan yaitu :

a. Seri

Dua atau beberapa pompa dihubungkan secara seri maka nilai headakan bertambah

sebesar jumlah headmasing-masing sedangkan debit pemompaan tetap.

b. Pararel

Pada rangkaian ini, kapasitas pemompaan bertambah sesuai dengan kemampuan debit

masing-masing pompa namunheadtetap. Kemudian untuk kebutuhan pompa ada dua

hal yang perlu untuk diperhatikan

2. Batas Kapasitas Pompa

Batas atas kapasitas suatu pompa pada umumnya tergantung pada kondisi berikut ini :

a. Berat dan ukuran terbesar yang dapat diangkut dari pabrik ke tempat pemasangan.

b. Lokasi pemasangan pompa dan cara pengangkutannya.

c. Jenis penggerak dan cara pengangkatannya.


12/18

d. Pembatasan pada besarnya mesin perkakas yang dipakai untuk mengerjakan

bagian-bagian pompa

e. Pembatasan pada performansi pompa.

3. Pertimbangan ekonomi

Pertimbangan ini menyangkut masalah biaya, baik biaya investasi untuk pembangunan

instalasi maupun biaya operasi dan pemeliharaannya.

4. Julang total pompa

Julang total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti

direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa.Julang total pompa dapat ditulis sebagai berikut :

Ht=hc+ hv+hf+ hI ....................... (6 )

Keterangan :

Ht = Julang total pompa (m)

hc = Julang statis total (m)

hv = Velocity head(m)

hf = Julang gesek (m)

hI = Jumlah belokan (m)

a. Julang statis (static head)

Adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi antara tempat

penampungan dengan tempat pembuangan.

hc = h2h1 ....................... 7 )

Dimana :

h2 = Elevasi air keluar


13/18

h1 = Elevasi air masuk

b. Julang kecepatan (velocity head)

Julang kecepatan adalah kehilangan yang diakibatkan oleh kecepatan air yang

melalui pompa.

hv =

( v22 g ) ....................... (8)

Dimana :

v = Kecepatan air yang melalui pompa (m/detik)

g = Gaya gravitasi (m/detik)

c. Julang kerugian gesek dalam pipa

Untuk menghitung julang kerugian gesek didalam pipa dapat dipakai salah satu

dari dua rumus berikut ini :

V = C . Rp

. Sq

....................... (9)

Atau

hf= .LD . v22g ....................... (10)

Keterangan :

v = Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/dtk)

C,p,q = Koefisien-koefisien

R = Jari-jari hidrolik (m)

S = Gradien hidrolik

hf = Julang kerugian gesek dalam pipa (m)

= Koefisien kerugian gesek

g = Percepatan gravitas (ms-2

)

L = Panjang pipa (m)


14/18

D = Diameter pipa (m)

Selanjutnya untuk aliran turbulen julang kerugian gesek dapat dihitung dengan

berbagai rumus empiris.

i. Rumus Darcy

Dengan cara Darcy, maka koefisien kerugian gesek () dinyatakan sebagai

berikut:

= 0,020 + 0,0005D ....................... (11)

Rumus ini berlaku untuk pipa baru dari besi cor. Jika pipa telah dipakai selama

bertahun-tahun, harga koefisien kerugian gesek () akan menjadi 1,5 sampai 2 kali

harga barunya.

ii. Rumus Hazen-Williams

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian headdalam

pipa yang relatif sangat panjang.

V = 0,849CR0,63

S0,54

....................... (12)

Atau

Hf = 10,666.Q1,85x LC1,85 D4,85 ....................... (13)

Keterangan :

hf = Julang kerugian (m)

v = Kecepatan rata-rata didalam pipa (m/s)

C = Koefisien (table 3.9 )

R = Jari-jari hidrolik (m)

S = Gradien hidrolik (S=hfL )Q = Laju Aliran ( m3/s)

L = Panjang pipa


15/18

Tabel 6

Kondisi pipa dan harga koefisien (Formula Hazen-William)

d. Julang kerugian dalam jalur pipa

Dalam aliran melalui jalur pipa, kerugian juga akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk

penampang atau arah aliran berubah. Kerugian ditempat-tempat transisi yang demikian ini dapat

dinyatakan secara umum dengan rumus:

hf = n.f. v22g ....................... (14)

Keterangan :

v = kecepatan rata-rata di dalam pipa (m/s)

f = Koefisien kerugian

g = Percepatan gravitasi (9.8m/dtk2)

hf = Julang kerugian (m)

IX. Settl ing PondBerfungsi sebagai tempat menampung air tambang sekaligus untuk mengendapkan

partikel-partikel padatan yang ikut bersama air dari lokasi penambangan, kolam

pengendapan ini dibuat dari lokasi terendah dari suatu daerah penambangan, sehingga air

Jenis Pipa C

Pipa besi cor baru 130

Pipa besi cor tua 100

Pipa baja baru 120-130

Pipa baja tua 80-100

Pipa dengan lapisan semen 130-140

Pipa dengan lapisan terarang batu 140


16/18

akan masuk kesettling pondsecara alami dan selanjutnya dialirkan ke sungai melalui

saluran pembuangan.

Dengan adanyasettling pond, diharapkan air yang keluar dari daerah penambangan

sudah bersih dari partikel padatan sehingga tidak menimbulkan kekeruhan pada sungaiatau laut sebagai tempat pembuangan akhir. Selain itu juga tidak menimbulkan

pendangkalan sungai akibat dari partikel padatan yang terbawa bersama air.

Bentuksettling pondbiasanya hanya digambarkan secara sederhana, yaitu berupa

kolam berbentuk empat persegi panjang, tetapi sebenarnya dapat bermacam-macam bentuk

disesuaikan dengan keperluan dan keadaan lapangannya. Walaupun bentuknya dapat

bermacam-macam, namun pada setiapsettling pondakan selalu ada 4 zona penting yang

terbentuk karena proses pengendapan material padatan. Keempat zona tersebut adalah :

1. Zona masukan (inlet)

Merupakan tempat masuknya air lumpur kedalamsettling ponddengan anggapan

campuran padatan-cairan yang masuk terdistribusi secara seragam.

2. Zona pengendapan (settlement zone)

Merupakan tempat partikel padatan akan mengendap. Batas panjang zona ini adalah

panjang dari kolam dikurangi panjang zona masukan dan keluaran.

3. Zona endapan lumpur(sediment)

Merupakan tempat partikel padatan dalam cairan (lumpur) mengalami sedimentasi

dan terkumpul di bagian bawah kolam.

4. Zona keluaran (outlet)

Merupakan tempat keluaran buangan cairan yang jernih. Panjang zona ini kira-kira

sama dengan kedalaman kolam pengendapan, diukur dari ujung kolam pengendapan.


17/18

Ukuran Settl ing Pond

Untuk menentukan dimensisettling ponddapat dihitung berdasarkan hal-hal sebagai berikut:

1. Diameter partikel padatan yang keluar dari kolam pengendapan tidak lebih dari 9 x 10-

6 m, karena akan menyebabkan pendagkalan dan kekeruhan sungai.

2. Kekentalan air

3. Partikel dalam lumpur adalah material yang sejenis

4. Kecepatan pengendapan material dianggap sama

5. Perbandinga dan cairan padatan diketahui

Luassettling ponddapat dihitung dengan menggunakan rumus:

A = QtotalV ........................ (15)

Keterangan:

A = Luassettling pond (m2)

Qtotal = Debit air yang masuksettling pond(m3/detik)

V = Kecepatan pengendapan (m/dtk)

Perhitungan Prosentasi Pengendapan

Perhitungan prosentase pengendapan ini bertujuan untuk mengetahui kolam pengendapan

yang akan dibuat dapat berfungsih untuk mengendapkan partikel padatan yang terkandung

dalam air limpasan tambang. Untuk perhitungan, diperlukan data-data antara lain (%)

padatan dan persen (%) air yang terkandung dalam lumpur

Waktu yang dibutuhkan partikel untuk mengendap dengan kecepan (V) sejauh (h)

adalah:

tv = hV(detik) ....................... (16)

Waktu yang dibutuhkan partikel untuk keluar dari kolam pengendapan dengan kecepatan

(Vh) adalah:


18/18

Vh = QtotalA ....................... (17)

Th =PVh (detik) ....................... (18)

Dalam proses pengendapan ini partikel mampu mengendap dengan baik jika (tv)

tidak lebih besar dari (th).

Persentase pengendapan = th(th+tv) x 100% ..................... (19)

Revisi VII Tamka Sistem Drainase

Documents

Transcript of Revisi VII Tamka Sistem Drainase