PENGARUH GROUND VIBRATION

PADA KEGIATAN PELEDAKAN TERHADAP

SLOPE DESIGN DI PT. BERAU COAL

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Disusun sebagai salah satu syarat dalam melaksanakan

Tugas Akhir pada jurusan Teknik Pertambangan

Oleh :

OKKY CHANDRA PERDANA

112.99.0120

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2003

PENGARUH GROUND VIBRATION

PADA KEGIATAN PELEDAKAN TERHADAP

SLOPE DESIGN DI PT. BERAU COAL

PROPOSAL TUGAS AKHIRDisusun sebagai salah satu syarat dalam melaksanakan

Tugas Akhir pada jurusan Teknik Pertambangan

Oleh :

OKKY CHANDRA PERDANA

112.99.0120

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2003

BAB I

PENDAHULUAN

A. JUDUL

“ PENGARUH GROUND VIBRATION PADA KEGIATAN PELEDAKAN

TERHADAP SLOPE DESIGN DI PT. BERAU COAL”

B. ALASAN PEMILIHAN JUDUL

Kegiatan peledakan, tidak dapat dipisahkan dari kerusakan massa batuan.

Kekuatan massa batuan yang membentuk lereng akan dipengaruhi oleh kekuatan

utuh massa batuan tersebut, tetapi akan lebih tergantung pada kekuatan dari massa

batuan yang rusak.

Ledakan pada zona yang tidak stabil menyebabkan getaran, percepatan, dan

perpindahan dapat menjadi pemicu suatu pergerakan atau kelongsoran lereng

Dalam pekerjaan peledakan diharapkan getaran yang dihasilkan tidak

melebihi batas maksimum kecepatan partikel puncak terhadap dinding batuan dari

lokasi peledakan. Peledakan produksi dapat memberikan dampak yang sangat besar

bagi perancangan lereng. Pengrusakan akibat peledakan yang meluas hingga

mencapai dinding batuan akan meningkatkan backbreak, yang mengakibatkan catch

bench yang dihasilkan menjadi lebih sempit dan sudut kemiringan lereng yang lebih

landai (flatter bench-face angle). Hal ini jelas membutuhkan perataan sudut lereng

interramp untuk mencapai lebar catch bench yang diinginkan.

Untuk mencapai sudut lereng yang lebih besar, adalah penting sekali untuk

melakukan program kegiatan peledakan yang luas, yang nantinya akan

meminimalkan overbreak. Sehingga diharapkan akan dihasilkan desain peledakan

yang optimal dan aman. Berdasarkan pemaparan diatas maka penyusun memilih

judul “ PENGARUH GROUND VIBRATION PADA KEGIATAN PELEDAKAN

TERHADAP SLOPE DESIGN DI PT. BERAU COAL“

C. TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Memonitor dan menyelidiki akibat getaran yang dihasilkan oleh pekerjaan

peledakan terhadap pengrusakan lereng.

2. Menentukan parameter nilai batas kecepatan partikel puncak yang cocok

untuk tiap tipe batuan.

3. Menentukan rancangan peledakan yang akan membatasi kerusakan

terhadap dinding batuan.

BAB II

ANALISIS MASALAH

A. DASAR TEORI

Peledakan produksi memberikan dampak yang penting pada perancangan

lereng. Pengrusakan akibat peledakan yang berlebihan dapat meluas hingga ke

dinding batuan dan dapat meningkatkan back break dan sudut muka lereng yang

yang lebih rata.

Operasi peledakan menghasilkan getaran (vibrasi) yang dapat mengganggu

dan merusak dinding batuan yang terletak di dekat lokasi peledakan. Getaran

tersebut dapat diukur dengan parameter Peak Particle Velocity (PPV). Vibrasi

tersebut diukur agar menghasilkan kontrol ukuran vibrasi selagi produksi tambang

dipertahankan. Vibrasi dari peledakan tambang dapat dinyatakan dalam tiga sifat

penting, yaitu : kecepatan partikel puncak, frekuensi, dan lama waktu ledakan.

Varibel-variabel yang mempengaruhi parameter vibrasi peledakan dapat dibagi

menjadi kelompok yang dapat dikontrol dan tidak dapat dikontrol (Siskind, 1973, pp.

11 – 110).

1. PENGONTROLAN PADA PELEDAKAN

Bermacam-macam kondisi alamiah yang dijumpai di lapangan dan banyak

sekali variabel rancangan peledakan untuk dipilih, hasil peledakan tidak selalu dapat

diprediksi dengan mudah. Dimana teori yang satu dapat berhasil pada satu

lingkungan atau aplikasi tertentu, namun belum tentu dapat diprediksi pada kondisi

yang lain.

1.1.Faktor Yang Dapat Dikontrol

Yang dimaksud dengan faktor yang dapat dikontrol adalah yang dapat diubah

dengan trial and error tergantung dari karakteristik vibrasinya. Faktor yang dapat

dikontrol adalah sebagai berikut (Siskind, 1973, pp. 11-111; Wiss and Linehan,

1978) :

Tipe bahan peledak

Muatan per delay

Delay interval

Arah peledakan

Burden, spacing, dan spesific charge

Coupling ratio

1.2.Faktor Yang Tidak Dapat Dikontrol

Yang termasuk ke dalam faktor yang tidak dapat dikontrol adalah sebagai

berikut (H. Joseph Burchell, 1987) :

Geologi

Sifat dan kekuatan material

Struktur geologi

Cuaca

Air (kadang–kadang dapat dikontrol)

Dan lain-lain.

Variabel-varibel di atas saling berhubungan. Perubahan pada satu variabel dapat

merubah yang lain.

2. PENGARUH PELEDAKAN TERHADAP MEDIA

Pengaruh peledakan antara lain menyebabkan timbulnya : daerah hancuran

dan retakan di sekitar lubang tembak, getaran tanah (ground vibration) dan air blast.

2.1. Daerah Hancuran

Daerah hancuran (crushed zone) terdapat di sekitar lubang tembak. Pada

daerah ini material padat akan berubah menjadi butir-butir halus berupa serbuk. Hal

ini dikarenakan tingginya temperatur dan tekanan gas-gas hasil reaksi peledakan dan

tingginya tekanan detonasi. Ukuran daerah ini tergantung jenis bahan peledak dan

material yang digunakan.

2.2. Daerah Retakan

Daerah retakan (fractured zone) terjadi jika tegangan yang ditimbulkan

ledakan lebih besar dari tegangan yang dapat diterima material. Retakan-retakan

yang terbentuk pertama disebabkan oleh tekanan detonasi yang kemudian diperbesar

oleh tekanan peledakan. Ukuran daerah ini dipengaruhi jenis material dan bahan

peledak. Untuk batuan sedimen daerah retakan dapat mencapai 40 kali diameter

lubang tembak.

2.3. Getaran tanah

Getaran tanah (ground vibration) terjadi pada daerah elastis (elastic zone). Di

daerah ini tegangan yang diterima material lebih kecil dari kuat material sehingga

hanya menyebabkan perubahan bentuk dan volume. Sesuai dengan sifat elastis

material maka bentuk dan volume akan kembali ke keadaan semula setelah tak ada

tegangan yang bekerja

3. GELOMBANG SEISMIK

Perambatan tegangan pada daerah elastis menimbulkan gelombang elastis

yang disebut gelombang seismik. Gelombang ini menggambarkan penyebaran energi

melalui bumi yang padat.

Gelombang seismik dibagi menjadi dua, yaitu gelombang badan (body wave)

dan gelombang permukaan (surface wave).

Gelombang badan merambat melalui batuan, menembus ke bawah ke dalam

bagian dalam massa batuan . Dua macam gelombang badan, yaitu gelombang tekan

(compressional waves) dan gelombang geser (shear waves).

3.1. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Getaran

Dua faktor prinsip yang mempengaruhi tingkat getaran hasil dari ledakan

suatu muatan bahan peledak, yaitu : jarak dan ukuran (jumlah) muatan.

Beberapa penelitian telah dilakukan dalam usaha menentukan hubungan

antara faktor-faktor tersebut dengan tingkat getaran.

V = K (D/Q0,5)-B ………………..3)

Dimana :

V = ground vibration as peak particle velocity, (mm/s).

K = konstanta yang diperoleh saat Scaled Distance = 1.

D = jarak muatan maksimum terhadap lokasi pengamatan, (m).

Q = muatan bahan peledak maksimum per periode tunda 8 ms, (kg).

B = konstanta berhubungan dengan sifat batuan, biasanya – 1.6.

Efek dari faktor berat muatan dan jarak dapat diuji masing-masing secara

terpisah.

Ukuran Muatan

Faktor paling penting yang mempengaruhi terjadinya getaran adalah

ukuran muatan (jumlah) muatan bahan peledak. Apabila muatan ditambah

maka tingkat getaran akan bertambah.

Jarak

Apabila jarak dari tempat peledakan bertambah, getaran akibat

peledakan semakin kecil. Percobaan dengan cara muatan bahan peledak yang

sama beratnya diledakkan di tempat berlainan-lainan. Setiap peledakan

direkam oleh seismograf berturut-turut pada jarak yang di tambah.

3.2. Kontrol Getaran

Peledakan tunda (delay blasting) adalah suatu teknik peledakan dengan cara

meledakkan sejumlah besar muatan bahan peledakan tidak sebagai satu muatan

(single charge) tetapi sebagai suatu seri dari muatan-muatan yang lebih kecil. Maka

getaran yang dihasilkan terdiri seri kumpulan getaran kecil, bukan getaran besar.

Dengan mempergunakan delay, pengurangan tingkat getaran dapat dicapai.

Untuk mengetahui mengapa peledakan delay adalah efektif dalam

pengurangan tingkat getaran perlu mengerti perbedaan antara kecepatan partikel

(particle velocity) dan kecepatan perambatan (propagation velocity atau transmission

velocity).

Yang dimaksud dengan kecepatan perambatan adalah kecepatan gelombang

seismik merambat melalui batuan, berkisar antara 2000 – 20.000 feet per detik,

tergantung pada jenis batuan. Untuk suatu daerah dengan batuan tertentu, kecepatan

relatif konstan. Kecepatan perambatan tidak dipengaruhi oleh besarnya energi (input

energy).

Kecepatan partikel adalah kecepatan partikel bumi bergetar sekitar posisi

semula (rest position). Kecepatan partikel adalah fungsi dari energi (input energy).

Energi yang besar menghasilkan kecepatan partikel yang tinggi pula.

Peledakan delay mengurangi tingkat getaran sebab setiap delay menghasilkan

masing-masing gelombang seismik yang kecil yang terpisah. Gelombang hasil delay

pertama telah merambat pada jarak tertentu sebelum delay selanjutnya meledak.

Kecepatan perambatan tergantung pada jenis batuannya.

3.2.1. Hukum Scaled Distance (SD)

Cara yang praktis dan efektif untuk mengontrol getaran adalah dengan

menggunakan Scaled Distance. Sehingga memungkinkan pelaksana lapangan

menentukan jumlah bahan peledak yang diperlukan atau jarak aman untuk muatan

bahan peledak yang jumlahnya telah ditentukan. Dengan menggunakan sistem

metrik, Scaled Distance dapat di rumuskan sebagai berikut :

Scaled Distance = D/W0.5 ……………3)

Dimana ;

D = jarak muatan maksimum terhadap lokasi pengamatan, (m).

W = muatan bahan peledak maksimum per periode tunda 8 ms, (kg).

Pada jarak yang besar, effective distance dapat diukur dari pusat ledakan. Dapat

pada jarak terdekat dengan muatan, atau nilai tengahnya. Dengan kata lain efektif

pusat ledakan berubah sesuai jarak.

3.2.2. Scaled Distance Yang Disesuaikan

Peraturan Scaled Distance menunjukkan kondisi-kondisi dimana pekerjaan

peledakan tidak boleh dilakukan. Pengaturan kembali hukum Scaled Distance

diperlukan seandainya harga SD tidak lagi sesuai dengan kebutuhan-kebutuhan

operasi. Pengaturan ini didasarkan pada alasan bahwa tingkat getaran akibat getaran

selalu berada dalam batas aman. Pernyatan tersebut di atas dapat dan harus

dibuktikan oleh pengukuran seismik.

Cara pengaturan Scaled Distance Value, yang dipergunakan yaitu : Particle

Velocity vs Scaled Distance. Metoda ini meliputi pengukuran seismik dan

perhitungan Scaled Distance Value dari data. Data harus tersebar dari harga yang

rendah sampai harga yang tinggi, dapat diperoleh dengan cara peledakan berturut-

turut dan setiap kali peledakan letak seismograf dirubah sehingga jarak menjadi

semakin bervariasi. Data yang diperoleh kemudian dimasukkan dalam tabel.

Data tersebut kemudian digambarkan pada kertas grafik log-log yang diberikan

oleh Oriard dengan sumbu tegak particle velocity dan scaled distance pada sumbu

mendatar. Lihat Gambar 3.1.

Gambar 3.1 PEAK PARTICLE VELOCITY Vs SCALED DISTANCE

3.2.3. Scaled Distance Chart

Scaled Distance chart dapat dibuat pada grafik log-log untuk bermacam-

macam harga dari Scaled Distance. Dengan diketahuinya harga Scaled Distance,

dapat ditentukan jumlah muatan bahan peledak untuk bermacam-macam jarak di

belakang lokasi peledakan di mana Shovel dapat menggali.

Penggambaran pada kertas grafik log-log dengan sumbu tegak jumlah muatan

bahan peledak dan jarak pada sumbu mendatar. Gambar 3.2.

Scaled Distance Chart dapat dipakai untuk menentukan berat muatan bahan

peledak untuk sembarang jarak dengan Scaled Distance (SD) yang telah ditentukan.

TYPICAL RANGES OF VELOCITY vs. SCALED DISTANCE FOR DOWN - HOLE BLASTING (ORIARD, 1971)

0.1

1.0

10.0

100.0

1000.0

10000.0

0.1 1 10 100 1000

Scaled Distance, m/kg0.5

Pe

ak P

arti

cle

Ve

loci

ty, m

m/s

ec

Oriard's UpperLimit

Oriard's LowerLimit

Gambar 3.2 DISTANCE VS CHARGE

4. STANDAR VIBRASI

Telah banyak penelitian dilakukan selama bertahun-tahun dalam usaha untuk

memahami dan mengontrol getaran. Adapun hasilnya adalah sebagai berikut:

Dyno Nobel dalam bukunya “Efficient Blasting Techniques, 1998”,

mengklasifikasikan kerusakan akibat peledakan sebagai berikut :

Velocity index

- Ambang kerusakan ; 13 – 70 mm/detik

- Kerusakan ringan ; 70 – 140 mm/detik

- Kerusakan berat ; lebih dari 140 mm/detik

Call & Nicholas, Inc.

Velocity Index

- Tidak ada kerusakan ; 50.8 mm/detik

Estimated Damage Zone Distance Plot

1

10

100

1000

10000

0.1 1 10 100 1000

Distance From Shot (m.)

We

igh

t P

er

De

lay

(kg

.)

- Sedikit kerusakan ; 254 mm/detik

- Sedang hingga sangat rusak ; 635 mm/detik

- Batuan menjadi sangat rusak ; 2540 mm/detik

Langefors, Westerberg dan Kihlstron (1958)

Velocity index

- Daerah tidak ada kerusakan ; kurang dari 2,8 inch/detik

- Daerah retakan kecil ; 4,3 inch/detik

- Daerah retakan ; 6,3 inch/detik

- Daerah retakan berat ; 9,1 inch/detik

Dari sejumlah penelitian dapat disimpulkan bahwa kecepatan partikel dianggap

merupakan ukuran yang terbaik untuk menilai kemungkinan kerusakan

2. PERUMUSAN MASALAH

Dari tinjauan masalah di atas, dirumuskan permasalahan yaitu dengan

menentukan jarak aman lokasi peledakan dan jumlah massa bahan peledak yang

digunakan terhadap dinding batuan yang ditinggalkan dan dinding batuan yang akan

dibentuk yang sesuai untuk masing-masing tipe batuan.

3. PENYELESAIAN MASALAH

Penyelesaian masalah di atas ditempuh dengan langkah-langkah pemecahan

sebagai berikut :

1. Studi literatur terhadap rancangan geometris peledakan, muatan bahan

peledak, dan perlengkapan peledakan.

2. Identifikasi tiap tipe dan struktur batuan sebelum peledakan, serta potensi

kelongsoran pada dinding tersebut.

3. Mengamati aktifitas peledakan yang dilakukan selama penelitian

berlangsung.

4. Memonitor vibrasi peledakan dengan menggunakan alat BlastMate III.

5. Penilaian kualitas dinding batuan dan fragmentasi akibat peledakan.

6. Pengambilan gambar sebelum dan sesudah peledakan.

7. Analisa data.

BAB III

PENELITIAN DI LAPANGAN

A. METODOLOGI PENELITIAN

Didalam melaksanakan penelitian permasalahan ini, penulis menggabungkan

antara teori dengan data-data lapangan, sehingga dari keduanya didapat pendekatan

penyelesaian masalah. Adapun urutan pekerjaannya adalah :

1. Study literatur, brosur-brosur, laporan penelitian terdahulu dari perusahaan.

2. Pengamatan langsung di lapangan, dilakukan dengan cara peninjauan lapangan

untuk melakukan pengamatan langsung terhadap semua kegiatan di daerah yang

akan diteliti

3. Pengambilan Data, dengan pengukuran langsung di lapangan maupun penelitian di

laboratorium.

Adapun data-data yang diperlukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Batuan pembentuk lereng ;

Jenis batuan utama

Sifat fisik, mekanik, geologi, dan air tanah

Persyaratan geoteknis kemantapan lereng

b. Peledakan ;

Rancangan (geometri dan pola) peledakan produksi yang digunakan

Karakteristik bahan peledak

Kecepatan partikel puncak dan Scaled Distance

4. Akuisisi Data

a. Pengelompokan data

b. Jumlah data

c. Uji realitas

5. Pengolahan data

6. Analisis hasil Pengolahan data

7. Kesimpulan

B. RENCANA JADWAL KEGIATAN PENELITIAN

WAKTU MINGGU

JENIS KEGIATANI II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

1. Studi pustaka

2. Observasi

3. Pengambilan data

4. Pengolahan dan analisis data

5. Pembuatan laporan

C. RENCANA DAFTAR ISI

ABSTRAK

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

I. PENDAHULUAN

1.1 Tinjauan Masalah

1.2 Perumusan dan Penyelesaian Masalah

1.3 Tujuan Penelitian

II. TINJAUAN UMUM

2.1 Sejarah dan Latar Belakang Berdirinya PT. Berau Coal

2.2 Lokasi dan Kesampaian Daerah

2.3 Keadaan Geologi

2.4 Genesa Batuan

2.5 Morfologi

2.6 Topografi

2.7 Keadaan Seismik

2.8 Stratigrafi

2.9 Iklim dan Curah Hujan

2.10 Operasi Penambangan

III. DASAR TEORI

3.1 Pengontrolan Pada Peledakan

3.1.1 Faktor Yang Dapat Dikontrol

3.1.2 Faktor Yang Tidak Dapat Dikontrol

3.2 Pengaruh Peledakan Terhadap Media

3.2.1 Daerah Hancuran

3.2.2 Daerah Retakan

3.2.3 Getaran Tanah

3.3 Gelombang Seismik

3.3.1 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Getaran

3.3.2 Kontrol Getaran

a. Hukum Scaled Distance

b. Scaled Distance Yang Disesuaikan

c. Scaled Distance Chart

3.4 Standar Vibrasi

IV. PENGOLAHAN DATA

4.1 Dalam Fragmental - Poker Chip

4.2 Dalam Fragmental – Non Poker Chip

4.3 Batuan induk

4.4 Hard Zone

V. PEMBAHASAN

5.1. Dalam Fragmental - Poker Chip

5.2. Dalam Fragmental – Non Poker Chip

5.3. Hard Zone

5.4. Batuan induk

VI KESIMPULAN

REKOMENDASI

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA

1. CNI., Controlled Blasting And Blast Monitoring Procedures, 2001.

2. Course, R.L, P.E., Barkley, R.C, P.E., Simplified Blast Monitoring For

Geologists and Engineers At Open Pit Mines, Call & Nichnolas, Inc.,

December 2001.

3. Nobel, Dyno., Efficient Blasting Technigues, Blasti Dynamics, Asia Pacific

Limited, May 1998.

4. Blasting Operation instructor’s Manual, 8 Ure Court Buderim QLD,

Australia.

5. Anonymous , BlastMate III Operator Manual, Canada, INSTANTEL Inc.