376
ANALISIS KONDISI ZONA CAVITY LAYER
TERHADAP KEKUATAN BATUAN PADA TAMBANG
KUARI BATUGAMPING DI DAERAH SALE
KABUPATEN REMBANG
R. Andy Erwin Wijaya.1,2, Dwikorita Karnawati1, Srijono1, Wahyu Wilopo1 1) Teknik Geologi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada
2) Teknik Pertambangan, Sekolah Teknologi Nasional Yogyakarta
Diterima Tanggal : 15 November 2013
ABSTRAK
Batugamping merupakan salah satu bahan galian industri yang strategis, karena pemanfaatannya yang luas. Pemanfaatan batugamping yang terbesar adalah sebagai bahan baku untuk pembuatan semen. Sejumlah besar batugamping terdapat di beberapa lokasi di Indonesia, salah satunya di daerah Kecamatan Sale, Kabupaten Rembang, Propinsi Jawa Tengah. Dalam kegiatan eksploitasi batugamping diperlukan suatu rancangan tambang yang baik dan aman bagi lingkungan sekitarnya. Kondisi tiap lokasi tambang berbeda – beda dan bervariasi yang dipengaruhi oleh kondisi geologi. Pada lokasi tambang kuari batugamping di daerah Sale, Kabupaten Rembang terdapat zona cavity yang merupakan layer atau lapisan batugamping berongga. Lapisan batugamping berongga ini disebabkan oleh adanya proses pelarutan. Zona cavity tersebut sangat berpotensi sebagai zona lemah. Penulisan makalah ini bertujuan untuk mengetahui kondisi zona cavity yang berhubungan dengan kekuatan batuan pada tambang kuari batugamping di daerah Sale, Jawa Tengah. Penelitian ini merupakan studi kasus. Hasil akhir penelitian ini berupa analisis kondisi pada zona cavity layer berupa ketebalan, analisis sifat fisik batugamping berongga dan kekuatan batuan pada cavity layer. Keywords : batugamping berongga, cavity layer, kekuatan batuan
PENDAHULUAN
Daerah Sale, Kabupaten Rembang, Propinsi Jawa Tengah terdapat beberapa jenis bahan galian yang dapat dimanfaatkan secara ekonomis, salah satunya adalah batugamping. Dengan adanya otonomi daerah, pengusahaan bahan galian tersebut dapat meningkatkan pendapatan asli daerah yang dapat mendorong kesejahteraan masyarakat khususnya di daerah bahan galian tersebut. Untuk dapat memanfaatkan bahan galian yang ada, diperlukan operasi penambangan dan untuk mendapatkan hasil penambangan yang sesuai dengan nilai ekonomis serta memiliki tingkat keamanan yang memadai, penambangan harus dilakukan sesuai dengan karakteristik dari bahan galian tersebut. Karakteristik dari bahan galian sangat beragam dan berbeda antara bahan galian yang satu dengan bahan galian yang lain. Kondisi tiap lokasi tambang berbeda – beda dan bervariasi yang dipengaruhi oleh kondisi geologi. Pada lokasi tambang kuari batugamping terdapat adanya zona cavity yang merupakan layers atau perlapisan – perlapisan batugamping yang berongga. Hal ini diakibatkan adanya proses pelarutan oleh air. Zona cavity batugamping tersebut sangat berpotensi menjadi zona lemah. Penelitian ini merupakan studi kasus. Kondisi zona cavity tambang kuari batugamping meliputi ketebalan lapisan batugamping berongga, analisis sifat fisik batugamping berongga dan kekuatan batugamping berongga pada cavity layer.
377
Lokasi penelitian secara administrasi terletak di Dusun Pancoran, Desa Tahunan, Kecamatan Sale, Kabupaten Rembang, Provinsi Jawa Tengah. Secara geografis terletak pada garis meridian 558000 mE – 558600 mE dan 9240400 mN – 9241000 mN (Gambar 1). Kondisi topografi di sekitar daerah penelitian merupakan daerah perbukitan dengan ketinggian antara 355 m – 410 m di atas permukaan air laut (dpl). Daerah ini merupakan termasuk dalam morfologi perbukitan landai hingga curam dengan kemiringan lereng sebesar 5˚ - 75˚.
KEADAAN GEOLOGI
Zona Rembang termasuk dalam Cekungan Jawa Timur Utara. Zona Rembang meliputi pantai utara Pulau Jawa yang membentang dari Tuban ke arah timur melalui Lamongan, Gresik, dan hampir keseluruhan Pulau Madura. Daerah ini meupakan dataran yang berundulasi dengan jajaran perbukitan yang berarah barat-timur dan berselingan dengan dataran aluvial. Pada Zona Rembang terdapat banyak perbukitan dan pegunungan lipatan Antiklinorium yang memanjang ke arah Barat – Timur, dari Kota Purwodadi melalui Blora, Jatirogo, Tuban sampai Pulau Madura. Morfologi di Jalur Rembang dapat dibagi menjadi 3 satuan, yaitu Satuan Morfologi dataran rendah, perbukitan bergelombang dan Satuan Morfologi perbukitan terjal, dengan punggung perbukitan tersebut umumnya memanjang berarah Barat – Timur (searah dengan sumbu lipatan). Daerah penelitian menurut Pringgoprawiro (1983) dan Situmorang, dkk. (1992) terbentuk oleh batuan karbonat anggota Formasi Paciran. Penamaan formasi ini diambil dari kota Paciran dan dipakai untuk penamaan satuan batugamping yang banyak tersingkap di daerah tinggian Tuban, Jatirogo dan Sale, Rembang. Formasi ini tersusun oleh batugamping pejal dan batugamping dolomitan.
Berdasarkan peta geologi lembar Jatirogo (Gambar 2), seluruh daerah penelitian termasuk ke dalam Formasi Paciran (Situmorang dkk, 1992). Struktur di zona Rembang yang dapat teramati dengan jelas adalah berupa struktur lipatan yang berupa sinklin dan antiklin. Zona Rembang ini tersusun oleh batuan hasil pengendapan sedimen laut yang telah mengalami perlipatan dan pensesaran secara intensif. Karena merupakan batuan sedimen sehingga ketika terkena tektonik batuan tersebut tidak patah selama masih dalam batas elastisitas. Sedangkan dalam kaitan kerangka tektonik regional, Zona Rembang yang termasuk bagian dari cekungan Jawa Timur mengalami tektonik regangan (tension) dan menghasilkan sesar-sesar normal.
METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini menggunakan metode kuantitatif dengan pendekatan induktif. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahap. Tahap pertama adalah studi literatur, kemudian dilanjutkan dengan melakukan observasi lapangan di lokasi tambang kuari batugamping untuk mengamati kondisi batuan, topografi, kemiringan lereng dan kondisi serta ketebalan layers atau perlapisan – perlapisan batugamping yang berongga (cavity). Tahap selanjutnya yaitu pengambilan sampel batugamping di zona cavity tambang kuari batugamping untuk diuji sifat fisik batuan dan sifat mekanik batuan, yaitu dengan melakukan uniaxial compressive strength test di laboratorium mekanika batuan. Berdasarkan analisis data hasil uji laboratorium tersebut dapat ditentukan sifat fisik batuan dan kekuatan batuan utuh (intact rock). Kemudian tahapan analisis untuk menentukan karakteristik sifat keteknikan batugamping berongga pada zona cavity tambang kuari batugamping.
KONDISI CAVITY LAYER PADA TAMBANG KUARI BATUGAMPING
Cavity layer di lokasi penelitian terletak di dalam lubang bukaan tambang kuari batugamping, di Desa Tahunan, Kecamatan Sale, Kabupaten Rembang. Cavity layer ini mempunyai ketebalan antara (50 – 300) cm dengan kondisi perlapisan tidak rata dan tidak beraturan, terkadang menipis atau menebal.
378
Terdapatnya cavity layer ini disebabkan proses pelarutan oleh air. Cavity layer pada tambang kuari batugamping terdapat pada dinding lereng penambangan yang merupakan suatu lapisan batugamping yang banyak terdapat rongga – rongga dan mempunyai kemiringan lereng sekitar 600 - 750. Lapisan batugamping berongga yang melintang ini dengan jelas dapat ditunjukkan pada Gambar 3.
SIFAT FISIK BATUGAMPING BERONGGA PADA ZONA CAVITY LAYER
Sifat fisik batuan dapat memberi suatu gambaran tentang perhitungan secara teoritis tegangan yang mungkin terjadi, kekuatan batuan dan ketahanan batuan terhadap gangguan luar. Dengan mengetahui berat jenis suatu batuan secara teoritis dapat diketahui tegangan yang mungkian terjadi. Secara umum jenis uji sifat fisik batuan adalah untuk menentukan bobot isi asli, bobot isi kering, bobot isi jenuh, true specific gravity, apperent specific gravity, kadar air asli, kadar air jenuh, derajat kejenuhan, porositas dan angka pori. Pengambilan sampel batugamping berongga untuk uji sifat fisik dan mekanik dilakukan di sepanjang cavity layer di 10 titik lokasi. Lokasi dan koordinat pengambilan sampel dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 4. Dimensi sampel batuan yang diuji berbentuk kubus dengan ukuran panjang = 5 cm, lebar = 5 cm dan tinggi = 5 cm. Berdasarkan hasil uji sifat fisik batuan, bobot isi asli batugamping berongga mempunyai nilai yang lebih kecil daripada batugamping yang masif dengan kisaran bobot isi asli sebesar 1,8 gr/cm3 – 2,28 gr/cm3 dengan bobot isi asli rata – rata sebesar 2,04 gr/cm3. Dan mempunyai nilai porositas yang relatif lebih besar daripada batugamping yang masif dengan kisaran sebesar 4,89 % – 13,01 % dengan porositas rata – rata sebesar 7,2%. Hasil pengujian sifat fisik batugamping berongga selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.
KEKUATAN BATUGAMPING BERONGGA PADA ZONA CAVITY LAYER
Salah satu cara untuk mengetahui kekuatan batuan utuh (intact rock) dengan melakukan uji kuat tekan. Metode uji kuat tekan yang digunakan yaitu uniaxial compressive strength (UCS) test. Lokasi pengambilan sampel batugamping untuk diuji uniaxial compressive strength terletak pada lubang bukaan tambang kuari batugamping di zona cavity. Jenis sampel batugamping yang diuji adalah batugamping berongga. Berdasarkan hasil uji laboratorium mekanika batuan diperoleh batugamping berongga pada zona cavity mempunyai kekuatan batuan utuh (intact rock) yaitu sekitar (8-12,4) Mpa dengan kekuatan batuan utuh rata-rata sebesar 10,4 MPa. Berdasarkan klasifikasi massa batuan utuh (Deere, 1967), batugamping berongga (cavity) di daerah penelitian mempunyai kekuatan batuan yang tergolong rendah yaitu di bawah 25 Mpa. Hasil uji kuat tekan batugamping berongga selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2. Hal ini dipengaruhi oleh adanya volume rongga (void) yang dapat menyebabkan berkurangnya volume butiran (solid), sehingga mengakibatkan menurunnya kekuatan batuan. Semakin besar prosentase volume rongga terhadap volume butiran, maka mempunyai kekuatan batuan yang semakin kecil. Dan sebaliknya semakin kecil volume rongga terhadap volume butiran, maka mempunyai kekuatan batuan yang semakin besar. Analisis kekuatan batuan juga dapat dilihat dari nilai bobot isi. Bobot isi batuan yang semakin besar, maka cenderung mempunyai kekuatan batuan yang besar dan begitu pula sebaliknya untuk jenis batuan yang sama.
KESIMPULAN
Daerah penelitian ini secara administrasi terletak di Desa Tahunan, Kecamatan Sale, Kabupaten Rembang, Propinsi Jawa Tengah.Daerah ini termasuk ke dalam Formasi Paciran.
Kondisi topografi di sekitar daerah penelitian merupakan daerah perbukitan dengan ketinggian antara 355 m – 410 m di atas permukaan air laut (dpl). Daerah ini merupakan termasuk dalam morfologi perbukitan landai hingga sedang kemiringan lereng sebesar 5˚ - 75˚.
379
Cavity layer di dalam lubang bukaan tambang kuari batugamping di daerah Sale, Rembang mempunyai ketebalan antara (50 – 300) cm dengan kondisi perlapisan tidak rata dan tidak beraturan.
Kekuatan batugamping berongga pada zona cavity mempunyai kekuatan batuan utuh yaitu sekitar (8-12,4) Mpa. Batugamping berongga (cavity) mempunyai kekuatan batuan yang tergolong rendah. Kekuatan batugamping berongga yang rendah disebabkan besarnya nilai porositas pada batugamping berongga dan hal ini merupakan termasuk salah satu bidang lemah pada lereng penambangan.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak manajemen PT. Sinar Asia Fortuna yang telah memberikan ijin dan kesempatan serta segala fasilitas dalam mendukung selama penelitian di tambang kuari batugamping.
DAFTAR PUSTAKA
Bieniawski Z.T., 1973, Rock Mass Rating System, AA Balkema.
Bieniawski Z.T., 1989, Engineering Rock Mass Classifikation, AA Balkema.
Deere D.U., and Deere D.W., 1967, Uniaxial Compressive Strength (UCS) after 20 years, Report manual, Contract DACW39-86-M-4273, Department of the Army, U.S. Corps of Engineers, Washington DC.
Pringgoprawiro, 1983, Biostratigrafi dan Paleogeografi Cekungan Jawa Timur Utara. Suatu Pendekatan Baru, Disertasi Program Doktor, Institut Teknologi Bandung.
Situmorang, R. L., Smit, R., dan Van Vessem, E. J., 1992, Peta Geologi Lembar Jatirogo, Jawa, 1509 – 2, Skala 1:100.000, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, Badan Geologi, Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral, Bandung.
Van Bemmelen, R.W., 1949, The Geology of Indonesia, Vol. IA, General Geology of Indonesia And Adjacent Archipelagoes, Second Edition, MartinusNijhoff, The Hague, Netherland.
Wijaya, A., E., 2013, Laporan Hasil Uji Sifat Fisik dan Mekanik
Batugamping Berongga pada
Zona Cavity di Daerah Sale, Rembang, Jawa Tengah, Laboaratorium Mekanika Batuan,
Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta.
380
GAMBAR 1. Peta Lokasi Penelitian
381
GAMBAR 3. Kondisi Cavity Layer di Daerah Penelitian
TABEL 1.Lokasi Koordinat Pengambilan Sampel Batugamping Berongga pada Zona Cavity Layer
Kode Sampel mE mN A 558358 9240927 B 558383 9240925 C 558404 9240928 D 558419 9240931 E 558433 9240936 F 558444 9240942 G 558459 9240952 H 558473 9240963 I 558487 9240975 J 558497 9240988
382
383
TABEL 2. Hasil Uji Sifat Fisik dan Mekanik Batugamping Berongga pada Zona Cavity Layer (Wijaya, 2013)
Parameter Sifat Fisik Kode Sampel
A B C D E F G H I J
Berat asli (gr) 272,1 255,5 269,1 270,7 224,7 244,7 286,9 275,4 267,5 277,6 Berat jenuh (gr) 285,9 266,7 277,1 282 233,8 255 293,6 280,3 283,7 282,4 Berat tergantung (gr) 158,6 135,1 144,8 148,5 108,7 128,5 167,6 153,5 148,4 156,1 Berat kering (gr) 271,1 254,1 267,8 269,8 223,7 243,3 285,6 274,1 266,1 276,2 Bobot isi asli (gr/cm3) 2,14 1,94 2,03 2,03 1,80 1,93 2,28 2,17 1,98 2,20 Bobot isi kering (gr/cm3) 2,13 1,93 2,02 2,02 1,79 1,92 2,27 2,16 1,97 2,19 Bobot isi jenuh (gr/cm3) 2,25 2,03 2,09 2,11 1,87 2,01 2,33 2,21 2,09 2,23
Apparent SG 2,13 1,93 2,02 2,02 1,79 1,92 2,27 2,16 1,97 2,19
True SG 2,41 2,13 2,18 2,22 1,94 2,12 2,42 2,27 2,26 2,30
Kadar air asli (%) 0,37 0,55 0,48 0,33 0,45 0,57 0,45 0,47 0,53 0,51 Kadar air jenuh (%) 5,46 4,96 3,47 4,52 4,51 4,80 2,80 2,26 6,61 2,24 Derajat kejenuhan (%) 6,76 11,11 13,98 7,38 9,90 11,96 16,25 20,96 7,95 22,58 Porositas (%) 11,63 9,57 7,03 9,15 8,07 9,25 6,35 4,89 13,01 4,91
Void ratio 0,13 0,11 0,08 0,10 0,09 0,10 0,07 0,05 0,15 0,05
Parameter Sifat Mekanik
Beban (kN) 30 24 25 25 20 22 31 30 22 31
