Slope Blast

(1)

JTM Vol. XIX No. 2/2012

61

PERANGKAT LUNAK

ANALISIS GETARAN TANAH AKIBAT PELEDAKAN

Rendy Fahlevi1, Budi Sulistianto1*, dan Bustanil Husni

1

Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung

Sari

Untuk menunjang aktivitas penambangan, kegiatan peledakan biasanya digunakan untuk memberaikan material keras. Pada kegiatan peledakan, dihasilkan energi sisa yang berpotensi mengganggu kestabilan lereng disekitarnya terutama dalam bentuk getaran tanah. Untuk mendapatkan gambaran mengenai pengaruh getaran tanah akibat peledakan terhadap kestabilan lereng, dilakukan pengamatan terhadap kegiatan peledakan di lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui dari bulan November 2011 – Februari 2012. Dari pengamatan dan pengolahan data, diperoleh persamaaan yang menunjukkan hubungan antara parameter peledakan terhadap Peak Particle Acceleration (PPA), PPA terhadap percepatan horizontal maksimum (amax), dan amax terhadap faktor keamanan lereng. Dengan menggunakan ketiga persamaan tersebut dihasilkan suatu perangkat lunak yang dapat digunakan untuk menganalisis pengaruh getaran tanah hasil peledakan terhadap kestabilan lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui.

Kata kunci: peledakan, getaran tanah, kestabilan lereng Abstract

In order to support mining activity, blasting is generally carried out for breaking the hard insitu material. The blasting activities produce residual energy that could potentially give an effect on slope stability, mainly in the form of ground vibration. To understand the effect of ground vibrations caused by blasting on slope stability, an investigation of blasting activities is conducted in highwall slopes of Rama Pit PT Arutmin Indonesia Satui Mine from November 2011 - February 2012. From investigations and data processing, three equations are obtained which are the relationship between blasting parameters and Peak Particle Acceleration (PPA), PPA and maximum horizontal acceleration (amax), and also amax and slope stability. By using these three equations, software that can be used for analyzing the effect of blasting induced ground vibration on stability of highwall slope of Rama Pit PT Arutmin Indonesia Satui Mine is developed.

Keywords: blasting, ground vibration, slope stability

*Jl. Ganesa No. 10 Bandung 40132, Telp: +62-22 2504955, Fax: +62-22 2504955, Email: [email protected]

I. PENDAHULUAN

Kegiatan peledakan merupakan salah satu kegiatan yang umumnya dilakukan dalam menunjang aktivitas pertambangan. Pada kegiatan peledakan, hanya sebagian dari total energi yang dihasilkan bahan peledak dikonsumsi untuk memecahkan batuan, sementara sisanya menjadi waste energy atau energi sisa.

Energi sisa ini berpotensi mengganggu kestabilan lereng disekitarnya terutama dalam bentuk getaran tanah. Kegagalan dalam menjaga kestabilan lereng dapat menyebabkan longsoran yang akan mengganggu operasional pertambangan dan membahayakan para pekerja di sekitarnya.

Mengingat hal di atas, kontrol terhadap getaran tanah hasil peledakan menjadi penting. Penelitian ini dimaksudkan untuk menghasilkan suatu perangkat lunak yang dapat digunakan untuk menganalisis pengaruh getaran tanah hasil peledakan terhadap kestabilan lereng. Hasil analisis tersebut nantinya dapat digunakan untuk mengontrol parameter-parameter peledakan berikutnya agar tidak mengancam kestabilan lereng.

II. DASAR TEORI 2.1. Kestabilan Lereng

Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng di alam dapat dikelompokan secara garis besar sebagai gaya-gaya penahan dan gaya-gaya penggerak. Gaya penahan dapat dikatakan sebagai gaya yang berusaha mempertahankan kondisi stabil pada lereng sedangkan gaya penggerak merupakan kebalikannya. Karena itu, secara sederhana dapat dikatakan bahwa apabila gaya penahan lebih besar dari gaya penggerak maka lereng akan stabil, dan apabila gaya penahan lebih kecil dari gaya penggerak maka lereng menjadi tidak stabil dan akan memicu longsoran.

Konsep sederhana tersebut dikembangkan menjadi suatu cara penilaian kestabilan lereng yang dikenal dengan Faktor Keamanan (FK). Faktor keamanan merupakan perbandingan antara besarnya gaya penahan terhadap gaya penggerak, yang dinyatakan sebagai berikut (Hoek & Bray, 1991):

FK =

Gaya Penahan

(2)

Rendy Fahlevi, Budi Sulistianto, dan Bustanil Husni

TMNo.4/2009

2.2. Getaran Tanah Akibat Peledakan

Dalam memperkirakan nilai getaran tanah yang dihasilkan dari kegiatan peledakan, dapat dilakukan dengan menghubungkan hasil pengukuran getaran tanah dengan parameter-parameter peledakan yang mempengaruhinya. Parameter-parameter peledakan tersebut adalah yaitu jarak dari lokasi peledakan dan jumlah bahan peledak yang meledak bersamaan.

Hubungan tersebut ditunjukkan oleh konsep PPV vs. Scaled Distance yang dinyatakan oleh US Bureau of Mines (Husni, 2008; Basuki, 2011), dimana scaled distance merupakan faktor yang mempengaruhi getaran tanah yang diperoleh dari jarak pengukuran dibagi akar dari muatan bahan peledak per waktu tunda. Selengkapnya dapat dilihat pada persamaan berikut:

PPV = k • (R/√W)-α = k • (SD)-α (2) dimana:

PPV = Peak Particle Velocity (mm/s) k, α = Koefisien (site factor)

R = Jarak dari lokasi peledakan (m) W = Jumlah bahan peledak yang meledak

bersamaan (kg)

Bentuk persamaan yang serupa menurut K.K.S. Ho, et.al. (1998), X.L. Zhao dan R.H. Grzebieta (2000) juga berlaku untuk hubungan antara Peak Particle Acceleration dengan Scaled Distance (S. Basuki, 2011) yang dinyatakan dalam persamaan berikut:

PPA = k • (R/√W)-α = k • (SD)-α (3) dimana:

PPA = Peak Particle Acceleration (g)

Nilai k, α yang digunakan pada persamaan PPV dan PPA di atas bukan merupakan nilai yang sama karena nilainya diperoleh dengan menentukan terlebih dahulu parameter mana yang akan digunakan, PPV atau PPA.

2.3. Hubungan Kestabilan Lereng dan Getaran Tanah Hasil Peledakan

Jika lereng menerima getaran tanah hasil peledakan sebesar a (dalam satuan g) seperti terlihat dalam Gambar 1, maka massa batuan yang akan longsor akan mengalami penambahan gaya penggerak dan pengurangan gaya normal pada bidang longsor. Sehingga, dapat dikatakan bahwa percepatan horizontal menyebabkan berkurangnya kemantapan suatu lereng.

Pada analisis kestabilan lereng, nilai percepatan horizontal (a) atau lebih tepatnya percepatan horizontal maksimum (amax) berbeda dengan

nilai PPA dari hasil pengukuran getaran tanah hasil peledakan. Penggunaan nilai PPA

merupakan kesalahan yang sering dilakukan dalam menganalisis pengaruh getaran tanah terhadap kestabilan lereng.

Gambar 1. Pengaruh percepatan terhadap kesetimbangan gaya

Untuk menghubungkan parameter peledakan terhadap nilai amax, sebagai koefisien seismik dalam analisis kestabilan lereng, Wong (1992) melakukan pendekatan antara nilai amax dan PPA

dengan menggunakan persamaan berikut (Basuki, 2011):

amax = K x PPA (4)

dimana:

a = Percepatan horizontal (g)

K = Koefisien yang diperoleh dari respon analisis

PPA = Peak Particle Acceleration (g)

III. DATA

3.1. Data Penampang Melintang dan Material Properties

Untuk dapat melakukan analisis kestabilan lereng, perlu diketahui penampang melintang (cross-section) dan material properties dari lereng yang akan dianalisis.

Penampang melintang yang digunakan diambil dari garis BA pada desain lereng akhir pit Rama yang ditunjukkan Gambar 2. Litologi diambil dari data pengeboran geoteknik pada lubang bor GBS 08. Penggunaan desain lereng akhir bertujuan agar hasil dari penelitian ini diharapkan dapat mengakomodasi analisis hubungan getaran tanah akibat peledakan terhadap kestabilan lereng hingga tahap akhir penambangan. Gambar 3 menampilkan penampang melintang design akhir lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui.

Data berikutnya yang dibutuhkan adalah data material properties. Untuk penelitian ini data material properties yang digunakan adalah bobot isi normal (γn), bobot isi kering (γd), bobot isi

jenuh (γs), lalu kohesi (c) dan sudut geser dalam

(ϕ) masing-masing pada kondisi puncak, residual, dan 0.75 dari nilai pada kondisi puncak.

(3)

(4)

Perangkat Lunak Analisis Getaran Tanah terhadap Peledakan

Gambar 2. Desain lereng akhir

Gambar 3. Penampangdesain lereng akhir

3.2. Data Kegiatan Peledakan

Data kegiatan peledakan yang dikumpulkan yaitu jarak dari lokasi peledakan dan jumlah bahan peledak yang meledak bersamaan.Bahan peledak dianggap meledak bersamaan apabila jarak antar ledakan ≤ 8 ms (Lucca, 2003). Data kegiatan peledakan dapat dilihat pada Tabel 1.

3.3. Data Pengukuran Getaran Tanah

Pengukuran getaran tanah akibat peledakan dilakukan di lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui menggunakan

alat Blastmate III. Alat tersebut bekerja dengan menggunakan transducer yang berfugsi sebagai geophone untuk menangkap getaran tanah pada arah vertical dan horizontal (transversal dan longitudinal). Akan tetapi pada penelitian ini yang digunakan hanya gelombang horizontal karena menurut Kramer (1996), Kliche (1999), Wyllie dan Mah (2004) dan Karthodharmo (1996) menyatakan bahwa pengaruh getaran tanah vertikal terhadap kestabilan lereng tidak signifikan (Basuki, 2011). Data hasil penguluran dapat dilihat pada Tabel 2.

(5)

TMNo.4/2009

64

Tabel 1. Data kegiatan lapangan

No Tanggal Total Hole Distance (m) Weight/ 8 ms (kg)

1 6 Desember 2011 230 250 2289 2 27 Desember 2011 23 300 950 3 31 Desember 2011 45 175 1170 4 5 Januari 2012 77 550 1328 5 21 Januari 2012 79 500 1236 6 25 Januari 2012 72 200 1172 7 31 Januari 2012 96 200 2025 8 7 Februari 2012 67 310 1678 9 9 Februari 2012 57 340 1542 10 13 Februari 2012 113 225 2184

Tabel 2. Data pengukuran getaran tanah

No. Tanggal PPA

(mm/s2) PPA (g) amax(mm/s 2₎ _a max(g) 1 6 Desember 2011 2010 0.205 1429 0.146 2 27 Desember 2011 1240 0.126 1021 0.104 3 31 Desember 2011 2484 0.253 1558 0.159 4 5 Januari 2012 857 0.087 315 0.032 5 21 Januari 2012 672 0.068 607 0.062 6 25 Januari 2012 2753 0.281 2222 0.226 7 31 Januari 2012 3099 0.316 1636 0.167 8 7 Februari 2012 1907 0.194 650 0.066 9 9 Februari 2012 1973 0.201 1647 0.168 10 13 Februari 2012 4335 0.442 3999 0.407

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1. Hubungan Scaled Distance dan PPA

Berdasarkan Ho, et.al., (1998), Zhao dan Grzebieta (2000), analisis hubungan parameter peledakan terhadap nilai percepatan partikel puncak yang diperoleh dari hasil pengukuran getaran tanah akibat peledakan dilakukan dengan membuat kurva antara SD yang mewakili parameter peledakan terhadap PPA hasil pengukuran getaran tanah akibat peledakan sehingga dihasilkan persamaan yang

menunjukkan hubungan keduanya (Basuki, 2011). Untuk melakukan analisis ini digunakan data pada Tabel 1 dan Tabel 2 dan hasil analisis ditampilkan pada Gambar 4.

Pada Gambar 4 dapat dilihat bahwa hubungan antara SD dan PPA dengan 95% confidence ditunjukkan oleh persamaan garis A, yaitu: PPA = k · (SD)-α = 31006 · (SD)-1.21

= 31006 · (R / W0.5)-1.21

Gambar 4. Hubungan SD dan PPA

(6)

TMNo.4/2009

Nilai R adalah jarak dari lokasi peledakan dan W adalah jumlah muatan bahan peledak yang meledak bersamaan. Sementara nilai k sebesar 31006 dan nilai α sebesar 1.21 merupakan konstanta lapangan yang menunjukkan kondisi pengukuran getaran tanah di lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui. Kedua konstanta tersebut berbeda untuk setiap lokasi yang berbeda. Persamaan di atas dihasilkan dari confidence line 95% yang berarti bahwa setiap 100 buah sampel data yang diperoleh menggunakan persamaan tersebut, maksimal hanya 5 data yang nilainya melebihi nilai yang diperkirakan (Lucca, 2003).

4.2. Hubungan PPA dan amax

Hubungan PPA dan amax dianalisis dengan

melakukan regresi linier sederhana menggunakan data pada Tabel 2. Dari regresi linier pada Gambar 5 dihasilkan koefiesin respon analisis yang menunjukkan hubungan PPA dan amax pada lereng highwall Pit Rama PT

Arutmin Indonesia Tambang Satui. Berdasarkan grafik pada Gambar 5, diperoleh persamaan yang menunjukkan hubungan antara PPA terhadap amax sebagai berikut:

amax = k · PPA = 0.7388 · PPA (6)

Nilai k merupakan koefisien respon analisis yang menunjukkan hubungan PPA dan amax yang

berlaku di lereng highwall Pit Rama PT Arutmin Indonesia Tambang Satui.

4.3. Hubungan Getaran Tanah dan Hasil Peledakan dan Kestabilan Lereng

Untuk mengetahui besarnya penurunan kestabilan lereng yang diakibatkan getaran tanah (amax), maka dilakukan simulasi kestabilan lereng

menggunakan perangkat lunak Slide 6.0 dengan menambahkan nilai koefisien seismik horizontal sebagai nilai getaran tanah pada simulasi ini.

(7)

(8)

Hasil simulasi seperti terlihat pada Tabel 3. Data pada Tabel 3 selanjutnya diplot ke dalam grafik amax vs. Faktor Keamanan (FK) sehingga dapat

diperoleh persamaan yang menunjukkan hubungan antara amax terhadap FK lerengseperti

terlihat pada Gambar 6.

Dari Gambar 6 diperoleh persamaan yang menunjukkan hubungan getaran tanah terhadap

kestabilan lereng secara regresi polinomial pangkat enam yang menghasilkan persamaan sebagai berikut:

FK = 0.0929amax6 -0.6899amax 5

+2.1217amax 4– 3.5798amax3+

3.7988amax2 - 2.8998amax + 1.670

Tabel 3. Data simulasi pengaruh getaran tanah terhadap kestabilan lereng

No amax (g) FK No amax (g) FK No amax (g) FK 1 0.000 1.670 32 0.155 1.299 63 0.370 0.972 2 0.005 1.656 33 0.160 1.290 64 0.380 0.960 3 0.010 1.642 34 0.165 1.280 65 0.390 0.948 4 0.015 1.628 35 0.170 1.271 66 0.400 0.937 5 0.020 1.614 36 0.175 1.261 67 0.410 0.926 6 0.025 1.600 37 0.180 1.252 68 0.420 0.915 7 0.030 1.587 38 0.185 1.243 69 0.430 0.904 8 0.035 1.573 39 0.190 1.234 70 0.440 0.893 9 0.040 1.560 40 0.195 1.225 71 0.450 0.883 10 0.045 1.547 41 0.200 1.216 72 0.460 0.873 11 0.050 1.534 42 0.205 1.208 73 0.470 0.863 12 0.055 1.522 43 0.210 1.199 74 0.480 0.853 13 0.060 1.509 44 0.215 1.191 75 0.490 0.844 14 0.065 1.497 45 0.220 1.182 76 0.500 0.834 15 0.070 1.485 46 0.225 1.174 77 0.600 0.749 16 0.075 1.473 47 0.230 1.166 78 0.700 0.677 17 0.080 1.461 48 0.235 1.158 79 0.800 0.616 18 0.085 1.449 49 0.240 1.150 80 0.900 0.561 19 0.090 1.437 50 0.245 1.142 81 1.000 0.514 20 0.095 1.426 51 0.250 1.134 82 1.100 0.472 21 0.100 1.415 52 0.260 1.119 83 1.200 0.435 22 0.105 1.403 53 0.270 1.104 84 1.300 0.403 23 0.110 1.392 54 0.280 1.089 85 1.400 0.373 24 0.115 1.381 55 0.290 1.075 86 1.500 0.345 25 0.120 1.371 56 0.300 1.061 87 1.600 0.319 26 0.125 1.360 57 0.310 1.048 88 1.700 0.297 27 0.130 1.350 58 0.320 1.034 89 1.800 0.277 28 0.135 1.339 59 0.330 1.020 90 1.900 0.258 29 0.140 1.329 60 0.340 1.008 91 2.000 0.240 30 0.145 1.319 61 0.350 0.997 31 0.150 1.309 62 0.360 0.984

Gambar 6. Hubungan amax dan faktor keamanan lereng

(9)

(10)

Persamaan tersebut hanya berlaku pada batasan nilai amax ≤ 2 g. Berdasarkan USBM Amplitude and Acceleration Criterion nilai amax> 1 secara

umum dapat dikategorikan tidak aman sehingga persamaan tersebut tetap dapat digunakan meskipun terbatas pada amax ≤ 2 g karena untuk

amax lebih dari 2 g dapat dikategorikan tidak aman tanpa perlu dilakukan analisis lebih lanjut.

IV.4. Perangkat Lunak Analisis Getaran Tanah Hasil Peledakan

Dari pengolahan terhadap data-data yang didapat untuk penelitian ini, diperoleh tiga persamaan yang menunjukkan hubungan antara parameter peledakan, getaran tanah hasil peledakan, serta kestabilan lereng. Ketiga persamaan tersebut ditunjukkan persamaan 5, 6, dan 7, yaitu:

Hubungan parameter peledakan (SD) dan PPA:

PPA = 31006 · (SD)-1.21

Hubungan PPA dan getaran tanah akibat peledakan (amax):

amax = 0.7388 · PPA

Hubungan amax terhadap kestabilan lereng: FK = 0.0929amax6 - 0.6899amax 5 + 2.1217amax4 –

3.5798amax3 + 3.7988amax2 – 2.8998amax + 1.670

Untuk mempermudah analisis lebih lanjut mengenai pengaruh getaran tanah hasil peledakan terhadap kestabilan lereng, maka dengan menggunakan ketiga persamaan diatas diciptakan suatu perangkat lunak analisis getaran tanah hasil peledakan yang diberi nama Satui Blast Vibration Analysis (Satui BVA).

Perangkat lunak ini diciptakan menggunakan bahasa pemprograman visual basic dengan memasukkan ketiga persamaan diatas sehingga mampu melakukan analisis-analisis berikut: a) Perhitungan faktor keamanan lereng pada

parameter peledakan tertentu

b) Perhitungan nilai PPA pada parameter peledakan tertentu

c) Perhitungan nilai amax pada parameter peledakan tertentu

d) Penentuan jarak peledakan minimal untuk faktor keamanan dan jumlah bahan peledak tertentu

e) Penentuan jumlah bahan peledak maksimal untuk faktor keamanan dan jarak peledakan tertentu

Tampilan perangkat lunak ini dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Perangkat lunak Satui BVA

Bagian-bagian dari perangkat lunak ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

a) Confidence, berfungsi untuk mengatur tingkat kepercayaan perhitungan, misalnya untuk confidence 95% berarti maksimal hanya 5% data lapangan yang akan melewati nilai hasil perhitungan.

b) Analysis, berfungsi untuk menentukan jenis analisis yang akan dilakukan, terdiri dari Safety Factor, Peak Particle Acceleration, Maximum Horizontal Acceleration, Distance, dan Explosive Weight/8 ms.

c) Data Input, berfungsi untuk memasukkan data yang dibutuhkan untuk melakukan analisis, jenis data yang diperlukan berbeda tergantung analisis yang akan dilakukan. d) Result, berfungsi untuk menampilkan hasil

perhitungan dari analisis yang diinginkan.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan analisis yang telah dilakukan terhadap data-data yang telah dikumpulkan selama penelitian dilakukan, dihasilkan suatu perangkat lunak yang dapat melakukan analisis pengaruh getaran tanah hasil peledakan terhadap kestabilan lereng. Dengan menggunakan perangkat lunak tersebut, dapat dilakukan penelitian lebih lanjut agar dihasilkan parameter-parameter peledakan yang tidak mengancam kestabilan lereng. Selain itu, perangkat lunak ini juga dapat digunakan untuk membantu rancangan kegiatan peledakan.

(11)

68

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis menyampaikan terima kasih pada PT Arutmin Indonesia Tambang Satui untuk kesempatan melakukan pengumpulan data serta bantuannya dalam menyelesaikan penelitian ini selama penulis berada di lapangan dan Prodi Teknik Pertambangan ITB yang telah memberi kesempatan untuk melakukan penelitian di PT Arutmin Indonesia tambang Satui.

DAFTAR PUSTAKA

1. Basuki, Susanto., 2011, Analisis Kestabilan Lereng Section 10 Akibat Pengaruh Getaran Peledakan Dan Air Tanah PT Pama Persada

2. Nusantara, Job Site PT Adaro Indonesia. Tugas Akhir, Institut Teknologi Bandung, Indonesia.

3. Hoek, E., dan Bray, J.W., 1991. Rock Slope Engineering. IMM, London.

4. Husni, Bustanil, 2008. Analisis Getaran Tanah Akibat Peledakan Di Kuari Delaney Terhadap Delaney Slag Dump Pit XYZ Dengan Percepatan Gravitasi Gempa 0,2 G. Tugas Akhir, Institut Teknologi Bandung, Indonesia.

5. Lucca, Frank J., 2003. Tight Construction Blasting: Ground Vibrations Basics, Monitoring, and Prediction. Terra Dinamica LLC.