Kegiatan penambangan selalu berhubungan dengan alat-alat mekanis. Faktor yang mempengaruhi produksi alat-alat mekanis tersebut adalah sebagai berikut :
1. Tahanan Gali (Digging Resistance)
Adalah tahanan yang dialami oleh alat-alat pada waktu melakukan penggalian meliputi :
a. Gesekan antara alat gali dan Tanah b. Kekerasan tanah/batuan
2. Tahanan Gulir/Gelinding (Rolling Resistance)
Besarnya tahanan gulir dinyatakan dalam “pounds” lbs dari tractive pull yang
diperlukan untuk menggerakkan tiap gross ton berat kendaraan beserta isinya pada jalur jalan mendatar dengan kondisi jalan tertentu.
Keadaan bagian kendaraan yang berkaitan dengan permukaan jalur jalan :
a. Kalau memakai ban karet yang akan berpengaruh adalah ukuran ban, tekanan dan keadaan permukaan bannya apakah masih baru atau gundul dan macam kembangan pada ban tersebut.
b. Jika memakai crawler track maka keadaan dan macam track kurang berpengaruh tetapi yang lebih berpengaruh adalah keadaan jalan.
Tabel Angka-Angka Tahanan Gulir Untuk Berbagai Macam Jalan
Macam Jalan CrawlerType (lb/ton)
1. Smooth concrete 55 35 45 40
2. Good aspalt 60 – 70 40 – 65 50 – 60 45 – 60 3. Hard earth, smooth,
well maintained 60 – 80 40 – 70 50 – 70 45 – 70 4. Dirt road, average
construction road, little
maintenance 70 – 100 90 – 100 80 – 100
85 – 100 5. Dirt road, soft, rutted,
poorly maintained 80 – 110 100 – 140 70 – 100
85 – 120 6. Earth, muddy, rutted, no
maintenance 140 – 180 180 – 220 150 – 220
165 – 210 7. Loose sand and gravel 160 – 200 260 – 290 220 – 260 240 –
275 8. Earth, very muddy &
Yaitu besarnya gaya berat yang melawan atau membantu gerak kendaraan karena kemiringan jalur jalan yang dilaluinya. Kalau jalur jalan itu naik disebut kemiringan positif (plus slope) maka tahanan kemiringan (grade resistance) akan melawan gerak kendaraan sehingga memperbesar tractive effort atau rimpull yang diperlukan. Sebaliknya jika jalur jalan itu turun disebut kemiringan negative (minus slope) maka tahanan kemiringannya akan membantu gerak kendaraan artinya mengurangi rimpull yang dibutuhkan.
Tahanan kemiringan itu terutama tergantung dari dua faktor yaitu :
a. Besarnya kemiringan yang biasanya dinyatakan dalam persen (%). Kemiringan 1 % berarti jalur jalan itu naik atau turun 1 meter untuk tiap jarak mendatar sebesar 100 meter ; atau naik turun 1 ft untuk setiap 100 ft jarak mendatar.
b. Berat kendaraan itu sendiri yang dinyatakan dalam “gross ton”.
Besarnya rimpull untuk mengatasi tahanan kemiringan ini harus dijumlahkan secara aljabar dengan rimpull untuk mengatasi tahanan gulir.
Pengaruh Kemiringan Jalan Terhadap Tahanan Kemiringan
Kemiringan (%)
GR (lb/ton)
Kemiringan (%)
GR (lb/ton)
Kemiringan (%)
GR (lb/ton)
1 20,0 9 179,2 20 392,3
2 40,0 10 199,0 25 485,2
3 60,0 11 218,0 30 574,7
4 80,0 12 238,4 35 660,6
5 100,0 13 257,8 40 742,8
6 119,8 14 277,4 45 820,8
7 139,8 15 296,6 50 894,4
8 159,2
Akan tetapi perlu diingat bahwa alat-alat pemindahan mekanis itu jarang yang dapat mengatasi kemiringan lebih besar dari 15 %. Jadi kalau dipakai tahanan kemiringan 20 lb/ton/%, maka angka-angkanya tidaklah terlalu menyimpang sampai kemiringan 15 %.
Cara menentukan tahanan kemiringan itu dapat dengan memakai teori mekanika (ilmu pesawat) yang sederhana.
Dari gambar diatas terlihat bahwa DEF sebangun ABC, maka :
EF BC P BC BC
= > = atau P = W
---DF AC W AC AC
Bila W = 1 ton = 2.000 lbs
1 m AB 100m/100ft
Sedangkan BC = ---dan AC = --- = ---1 ft Cos α Cos α
sedangkan 1 % = 1 / 100 dan cos α = 10 maka persamaan diatas menjadi :
1
P = 2000 lbs --- = 20 lbs 1000/Cos 10
Perlu diingat bahwa kemiringan negative itu selalu membantu mengurangi rimpull kendaraan, maka sedapat mungkin harus diusahakan agar pada waktu alat itu mengangkut muatan melalui jalur jalan yang menurun, sedangkan pada waktu kosong menaiki atau mendaki jalur jalan itu.
Sehingga dengan demikian pada waktu berisi muatan dapat bergerak lebih cepat dan membawa muatan lebih banyak karena rimpull yang diperlukan sudah dikurangi dengan kemiringan negative yang membantu. Ini berarti bahwa sedapat mungkin tempat penimbunan atau tempat membuang material harus dipilihkan yang letaknya lebih rendah pada tempat penggaliannya sendiri.
4. Coefficient of Traction/Tractive Coefficient
Merupakan suatu faktor yang menunjukan berapa dari seluruh berat kendaraan itu pada ban atau track yang dapat dipakai untuk menarik atau mendorong. Jadi harus dikali untuk menunjukan rimpull maksimum antara ban atau track dengan
untuk crawler track tergantung dari keadaan dan bentuk tracknya.
b. Keadaan permukaan jalur jalan, basah atau kering, keras atau lunak, bergelombang atau rata, dst.
c. Berat kendaraan yang diterima oleh roda penggeraknya.
Coefficient of Traction Untuk Bermacam-Macam Keadaan Jalur Jalan
Macam Jalan Ban Karet Crawler Track
% %
1. Dry, rough concrete 0,80 – 1,00 80 – 100 0,45 45 2. Dry, clay loam 0,50 – 0,70 50 – 70 0,90 90 3. Wet, clay loam 0,40 – 0,50 40 – 50 0,70 70 4. Wet sand & gravel 0,30 – 0,40 30 – 40 0,35 35 5. Loose, dry sand 0,20 – 0,30 20 – 30 0,30 30
Contoh perhitungan :
Sebuah kendaraan mempunyai jumlah berat 40.000 lbs (20 ton) yang seluruhnya diterima oleh roda penggeraknya dan akan bergerak pada jalur jalan yang terbuat dari tanah liat yang kering dengan CT = 0,50 (50%), RR = 100 lb/ton dan kemiringan 5 %.
Jawab :
Rimpull yang dapat diberikan oleh mesin kendaraan pada macam jalan seperti diatas sebelum selip bila beban yang diterima roda penggerak 100 % adalah sebesar :
RP/TP/TE/DBP = 40.000 lbs x 0,50 = 20.000 lbs
Sedangkan rimpull untuk mengatasi tahanan kemiringan dan tahanan gulir adalah sebesar :
RP/TP/TE/DBP = Berat kendaraan x GR x kemiringan 20 ton x 20 lbs/ton/% x 5 % = 2.000 lbs
RP/TP/TE/DBP = Berat kendaraan x RR 20 ton x 100 = 2.000 lbs
Jumlah RP/TP/TE/DBP = 4.000 lbs
Maka kendaraan itu pada keadaan jalur jalan tersebut tidak akan selip
Seandainya kendaraan yang sama bergerak pada jalur jalan yang terbuat dari pasir lepas dengan RR 250 lbs/ton dan CT =0,20 serta kemiringan 5 % sedangkan berat kendaraan yang diterima oleh roda penggerak 50 % yaitu :
RP/TP/TE/DBP = 20 ton x 250 lbs/ton = 5.000 lbs Untuk mengatasi GR :
RP/TP/TE/DBP = 20 ton x 20 lbs/ton/% x 5 % = 2.000 lbs Jumlah RP/TP/TE/DBP = 7.000 lbs
Sedangkan rimpull yang dapat diterima oleh kendaraan 50 % nya adalah : 40.000 lbs x 0,20 x 50 % = 4.000 lbs,
maka kendaraan tersebut tidak akan dapat bergerak atau selip.
5. Rimpull/Tractive Pull/Tractive Effort/Drawbar Pull
Merupakan besarnya kekuatan tarik (pulling force) yang dapat diberikan oleh mesin suatu alat kepada permukaan jalur jalan atau ban penggeraknya yang menyentuh permukaan jalur jalan. Bila coeffisien of traction cukup tinggi untuk menghindari terjadinya selip maka rimpull maksimum adalah fungsi dari tenaga mesin (HP) dan gear ratios (persnelling) antara mesin dan roda-rodanya, tetapi jika selip maka rimpull maksimum akan sama dengan besarnya tenaga pada roda penggerak dikalikan coeffisien of traction.
Rimpull biasanya dinyatakan dalam pounds (lbs) dan dihitung dengan rumus :
HP x 375 x effesiensi mesin RP =
---kecepatan, mph
dimana :
RP = Rimpull atau kekuatan tarik (lb) HP = Tenaga mesin, HP
375 = Angka konversi
Istilah rimpull itu hanya dipakai untuk kendaraan yang beroda ban karet, untuk yang memakai roda rantai (crawler track) maka istilah yang dipakai ialah drawbar pull (DBP).
Kecepatan Maksimum Pada Tiap-Tiap Gigi (Gear)
Kendaraan Roda Ban Karet 140 HP Crawler Track/Tractor 15 ton Kecepatan (mph) RP (lb) Kecepatan (mph) RP (lb)
3,25 13.730 1,72 28.019
7,10 6.285 2,18 22.699
12,48 3.576 2,76 17.265
21,54 2.072 3,50 13.769
33,86 1.319 4,36 10.074
6. Percepatan (Acceleration)
Merupakan waktu yang diperlukan untuk mempercepat gerak kendaraan dengan memakai kelebihan rimpull yang tidak digunakan untuk menggerakkan kendaraan pada keadaan jalur jalan tertentu. Lamanya waktu yang diperlukan untuk
mempercepat gerak kendaraan tergantung dari beberapa faktor yaitu :
a. Berat kendaraan, semakin berat maka semakin lama waktu yang digunakan untuk mempercepat gerak kendaraan
b. Kelebihan rimpull yang ada, semakin besar rimpull yang berlebihan semakin cepat kendaraan itu dapat dipercepat. Jadi kalau kelebihan rimpull itu tidak ada maka percepatan pun tidak akan timbul artinya kendaraan tersebut tidak bisa dipercepat. Untuk menghitung percepatan secara tepat dapat diperkirakan dengan rumus newton yaitu :
W Fg
F = --- αatauα = ---
g W
dimana :
F = Kelebihan rimpull (lbs)
g = Percepatan karena gaya grafitasi (32,2 ft per sec2) W = Berat alat yang harus dipercepat (lbs)
Cara lain untuk menghitung percepatan secara tidak langsung adalah dengan menghitung kecepatan rata-ratanya. Rumus sederhana yang dipakai adalah :
Kecepatan rata-rata = Kecepatan maximal x Faktor kecepatan
Faktor kecepatan dipengaruhi jarak yang ditempuh kendaraan, semakin jauh jaraknya maka semakin besar factor kecepatan kendaraan tanpa memperhatikan bagaimana keadaan jalur jalan yang dilalui.
Faktor Kecepatan
Jarak Yang Ditempuh (ft) Faktor Kecepatan
Sebuah kendaraan bergerak diatas suatu jalur jalan sehingga memiliki kecepatan maksimum 12,48 mph pada gigi ketiga. Bila jarak yang ditempuh adalah 1.250 ft berarti faktor kecepatannya = 0,70 (lihat tabel diatas), maka kecepatan rata-ratanya adalah : 12,48 x 0,70 = 8,74 mph.
7. Ketinggian Permukaan Air Laut (Altitude or Elevation)
Ketinggian letak suatu daerah ternyata berpengaruh terhadap hasil kerja mesin-mesin karena mesin-mesin-mesin-mesin tersebut bekerjanya dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur udara luar. Semakin rendah tekanan udaranya maka semakin sedikit jumlah oksigennya.
Dari pengalaman ternyata untuk mesin 4 tak (four cycle engines) maka kemerosotan tenaga karena berkurangnya tekanan, rata-rata adalah ± 3% dari HP diatas
permukaan air laut untuk setiap kenaikan tinggi 1.000 ft kecuali 1.000 ft yang pertama. Sedangkan untuk mesin 2 tak ternyata kemerosotan lebih kecil yaitu sebesar ± 1% dari HP diatas permukaan air laut untuk setiap kenaikan tinggi 1.000 ft kecuali 1.000 ft yang pertama.
Contoh :
Sebuah mesin 4 tak dan 2 tak dengan tenaga 100 HP diatas permukaan air laut pada ketinggian 10.000 ft hanya akan memiliki HP sebesar :
3% x 100 x (10.000 - 1.000) 100 - --- = 73
1.000
1% x 100 x (10.000 - 1.000) 100 - --- = 91
1.000
Akan tetapi semakin tinggi letak tempat itu maka temperaturnya semakin rendah dan hal ini akan membantu mesin menaikkan hasil kerja mesin-mesin bakar (bensin dan diesel). Untuk menghitung pengaruh temperature udara biasanya dihitung dengan suatu rumus dimana sudah diperhitungkan pengaruh tekanannya pula, yaitu :
Ps To Ho = √ ----Po Ts
Dimana :
Hc = HP yang harus dikoreksi dari pengaruh ketinggian yaitu pada ketinggian 0 ft Ho = HP yang dicatat pada ketinggian tertentu
Ps = Tekanan barometer baku (standart), 29,92 inciHg Po = Tekanan barometer pada ketinggian tertentu, inciHg
To = Temperatur absolute pada ketinggian tertentu dalam 0 F atau (460 + Temp)
8. Efisiensi Operator (Operator Efficiency)
Merupakan faktor manusia yang menggerakkan alat-alat yang sangat sukar untuk ditentukan effisiensinya secara tepat karena selalu berubah-ubah dari hari ke hari bahkan dari jam ke jam tergantung dari keadaan cuaca, keadaan alat yang
dikemudikan, suasana kerja, dll. Kadang-kadang suatu perangsang dalam bentuk upah tambahan (insentive) dapat mempertinggi effisiensi operator.
Sebenarnya effisiensi operator tidak hanya disebabkan karena kemalasan pekerjaan itu tetapi juga karena kelambatan-kelambatan dan hambatan-hambatan yang tak mungkin dihindari seperti melumasi kendaraan, mengganti yang aus, membersihkan bagian-bagian penting sesudah sekian jam dipakai, memindahkan ketempat lain, tidak adanya keseimbangan antara alat muat dan alat angkut, menunggu peledakan disuatu daerah yang akan dilalui, perbaikan jalan, dll.
Karena hal-hal tersebut diatas selama satu jam jarang ada operator betul-betul dapat bekerja selama 60 menit. Berdasarkan pengalaman maka bila operator dapat bekerja selama 50 menit dalam satu jam, ini berarti effisiensinya adalah 83 %, maka hal ini dianggap baik sekali jika alatnya berban karet. Sehubungan dengan effisiensi operator diatas maka perlu juga diingat keadaan alat mekanisnya karena hal
tersebut mempengaruhi effisiensinya.
Beberapa pengertian yang dapat menunjukan keadaan alat mekanis dan effektifitas penggunaannya antara lain :
a. Availability Index atau Mechanical Availability
Merupakan suatu cara untuk mengetahui kondisi mekanis yang sesungguhnya dari alat yang sedang dipergunakan.
W
AI = --- x 100% W + R
W = Working hours atau jumlah jam kerja alat
Waktu yang dibebankan kepada seorang operator suatu alat yang dalam kondisi dapat dioperasikan artinya tidak rusak. Waktu ini meliputi pula tiap hambatan (delay time) yang ada. Termasuk dalam hambatan tersebut adalah waktu untuk pulang pergi ke permuka kerja, pindah tempat, pelumasan dan pengisian bahan bakar, hambatan karena keadaan cuaca, dll.
R = Repair hours atau jumlah jam untuk perbaikan
Waktu untuk perbaikan dan waktu yang hilang karena menuggu alat perbaikan termasuk juga waktu untuk penyediaan suku cadang (spare parts) serta waktu untuk perawatan preventif.
b. Physical Availability atau Operational Availability
Merupakan catatan mengenai keadaan fisik dari alat yang sedang dipergunakan.
W + S
PA = --- x 100% W + R + S
S = Standby hours
Jumlah jam suatu alat yang tidak dapat dipergunakan padahal alat tersebut tidak rusak dan dalam keadaan siap beroperasi
W+R+S = Schedule hours
Jumlah seluruh jam jalan dimana alat dijadwalkan untuk beroperasi
Physical Availability pada umumnya selalu lebih besar daripada Availability Index. Tingkat effisiensi dari sebuah alat mekanis naik jika angka Physical Availability mendekati angka Availability Index
c. Use of Availability
Menunjukan berapa persen waktu yang dipergunakan oleh suatu alat untuk beroperasi pada saat alat tersebut dapat dipergunakan (Availability).
W
UA = --- x 100% W + S
Angka Use of Availability biasanya dapat memperlihatkan seberapa efektif suatu alat yang tidak sedang rusak dapat dimanfaatkan. Hal ini dapat menjadi ukuran seberapa baik pengelolaan (management) peralatan yang dipergunakan.
Menunjukan berapa persen dari seluruh waktu kerja yang tersedia dapat
dimanfaatkan untuk kerja produktif. Effective Utilization sebenarnya sama dengan pengertian effisiensi kerja.
W
EU = --- x 100% W + R + S
Dimana :
W+R+S = T = Total Hours Available atau Schedule hours (Jumlah jam kerja tersedia) Contoh :
Dari pengoperasian sebuah power shovel dalam sebulan dapat dicatat data sebagai berikut :
Jumlah jam kerja (working hours) = W = 300
Jumlah jam untuk perbaikan (repair hours) = R = 100 Jumlah jam siap tunggu (hours on standby) = S = 200
Jumlah jam yang dijadwalkan (schedule hours or Total hours) = T = 600 Maka :
300
AI = --- x 100% = 75 % 300 + 100
300 + 200
PA = --- x 100% = 83 % 600
300
UA = --- x 100% = 60 % 300 + 200
300
EU = --- x 100% = 50 % 600
Dalam keadaan lain datanya sebagai berikut : W = 450
R = 150
S = 0, berarti alat tersebut tak pernah menunggu (standby) W+R+S = 600
Maka :
AI = --- x 100% = 75 % 450 + 150
450 + 0
PA = --- x 100% = 75 % 450 + 150 + 0
450
UA = --- x 100% = 100 % 450 + 0
450
EU = --- x 100% = 75 % 600
Terlihat bahwa operasi alat pada contoh kedua lebih effisien daripada operasi alat pada contoh pertama.
9. Faktor Pengembangan (Swell Factor)
Material dialam diketemukan dalam keadaan padat dan terkonsolidasi dengan baik, sehingga hanya sedikit bagian-bagian yang kosong atau ruangan-ruangan yang terisi udara (voids) diantara butir-butirnya, lebih-lebih kalau butir-butir itu halus sekali. Akan tetapi bila material tersebut digali dari tempat aslinya, maka akan terjadi pengembangan atau pemuaian volume (swell).
Jadi 1,00 cu yd tanah liat dialam bila telah digali dapat memiliki volume kira-kira 1,25 cu yd. ini berarti terjadi penambahan volume sebesar 25% dan dikatakan material tersebut mempunyai faktor pengembangan (swell factor) sebesar 0,80 atau 80%. Sebaliknya bila bank yard ini dipindahkan lalu dipadatkan ditempat lain dengan alat gilas (roller) mungkin volumenya berkurang, karena betul-betul padat sehingga menjadi berkurang dari 1,00 cu yd. tanah sesudah dipadatkan hanya memiliki volume 0,90 cu yd, ini berarti susut 10%, dan dikatakan shrinkage factor nya 10 %. Contoh :
Sebuah power scraper yang memiliki kapasitas munjung 15 cu yd akan mengangkut tanah liat basah dengan factor pengembangan 80%, maka alat itu sebenarnya hanya mengangkut 80% x 15 cu yd = 12 cu pay yard atau bank cu yd atau insitu cu yd.
Beberapa persamaan faktor -faktor diatas :
V loose
Percent Swell = ( --- - 1) x 100% V undisturbed
V undisturbed
Swell Factor = ( --- ) x 100% V loose
V compacted
V undisturbed
Kalau angka untuk shrinkage factor tidak ada biasanya dianggap sama dengan percent swell. Beberapa istilah penting yang berkaitan dengan kemampuan penggalian yaitu :
a. Faktor Bilah (blade factor), yaitu perbandingan antara volume material yang mampu ditampung oleh bilah terhadap kemampuan tampung bilah secara teoritis. b. Faktor Mangkuk (bucket factor), yaitu perbandingan antara volume material yang dapat ditampung oleh mangkuk terhadap kemampuan tampung mangkuk secara teoritis.
c. Faktor Muatan (payload factor), yaitu perbandingan antara volume material yang dapat ditampung oleh bak alat angkut terhadap kemampuan bak alat angkut
menurut spesialisasi teknisnya.
10. Berat material (Weight of Material)
Berat material yang akan diangkut oleh alat-alat angkut dapat mempengaruhi : a. Kecepatan kendaraan dengan HP mesin yang dimilikinya.
b. Membatasi kemampuan kendaraan untuk mengatasi tahanan kemiringan dan tahanan gulir dari jalur jalan yang dilaluinya.
c. Membatasi volume material yang dapat diangkut.
Oleh sebab itu berat jenis material harus diperhitungkan pengaruhnya terhadap kapasitas alat muat maupun alat angkut.
Bobot Isi dan Faktor Pengembangan dari Berbagai Material
Macam Material
Bobot Isi
(Density) Swell Factor
lb/cu yd insitu (in bank correction factor)
1. Bauksit 2.700 – 4.325 0,075
2. Tanah liat, kering 2.300 0,85
3. Tanah liat, basah 2.800 – 3.000 0,82 – 0,80
4. Antrasit (anthracite) 2.200 0,74
5. Batubara bituminous
(bituminous coal) 1.900 0,74
6. Bijih tembaga (cooper ore) 3.800 0,74
7. Tanah biasa, kering 2.800 0,85
8. Tanah biasa, basah 3.370 0,85
9. Tanah biasa bercampur
10. Kerikil kering 3.250 0,89
11. Kerikil basah 3.600 0,88
12. Granit, pecah-pecah 4.500 0,67 – 0,56 13. Hematit, pecah-pecah 6.500 – 8.700 0,45 14. Bijih besi (iron ore),
pecah-pecah 3.600 – 5.500 0,45
15. Batu kapur, pecah-pecah 2.500 – 4.200 0,60 – 0,57
16. Lumpur 2.160 – 2.970 0,83
17. Lumpur sudah ditekan
(packed) 2.970 – 3.510 0,83
18. Pasir, kering 2.200 – 3.250 0,89
19. Pasir, basah 3.300 – 3.600 0,88
20. Serpih (shale) 3.000 0,75
21. Batu sabak (slate) 4.590 – 4.860 0,77
