ANALISIS KELAS MASSA BATUAN DENGAN METODE ROCK MASS RATING DAN ROCK STRUCTURE RATING DI TAMBANG BATUBARA BAWAH TANAH CV. AIR MATA EMAS SAWAHLUNTO

(1)

Diajukan Kepada Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Oleh:

M.ADRYANSYAH 1410024427084

YAYASAN MUHAMMAD YAMIN PADANG SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI PADANG

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN 2020

(2)

TUGAS AKHIR

ANALISIS KELAS MASSA BATUAN DENGAN METODE

ROCK MASS RATING DAN ROCK STRUCTURE RATING DI

TAMBANG BATUBARA BAWAH TANAH CV. AIR MATA

EMAS SAWAHLUNTO

Diajukan Kepada Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Oleh :

M.ADRYANSYAH 1410024427084

YAYASAN MUHAMMAD YAMIN PADANG SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI PADANG

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN 2020

(3)

i

TUGAS AKHIR

ANALISIS KELAS MASSA BATUAN DENGAN METODE

ROCK MASS RATINGDAN ROCK STRUCTURE RATING DI

TAMBANG BATUBARA BAWAH TANAH CV. AIR MATA

EMAS SAWAHLUNTO

Diajukan Kepada Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Disusun Oleh: M.ADRYANSYAH

1410024427084 Mengetahui: Penbimbing I,

Refky Adi Nata, ST, MT NIDN: 1028099002

Pembinbing II,

Yaumal Arbi, MT NIDN: 1007058407 Menyetujui:

Ka. Prodi Teknik Pertambangan,

Riam Marlina A, ST, MT NIDN: 102708501

Ketua STTIND Padang,

Riko Ervil, MT NIDN: 1014057501

(4)

ii

Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahan nikmat, rahmat, dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditentukan. Shalawat beriringan salam penulis kirimkan kepada junjungan umat islam Nabi besar Muhammad SAW. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini belum sempurna karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Walaupun demikian, penulis telah berusaha semaksimal mungkin dalam penyelesaian tugas akhir ini dengan baik.

Dalam proses ini penulis telah didorong dan dibantu oleh berbagai pihak, oleh karena itu dalam kesempatan ini, penulis dengan tulus hati mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Teristimewa untuk kedua orang tua dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan moril dan materil serta do’a sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Riko Ervil, MT selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND)

3. Bapak Dr. Murad MS, MT, selaku Ketua Prodi Teknik Pertambangan Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.

4. Bapak Refky Adi Nata, ST, MT selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan tugas akhir di Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang.

(5)

iii telah memberikan ilmu selama perkuliahan.

7. Ibu nining selaku Kepala Teknik Tambang CV. Air Mata Emas

8. Senior dan Rekan-rekan Teknik Pertambangan Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran serta kritik yang sifatnya membangun guna memperbaiki isi dari Tugas Akhir ini.

Semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna dan mampu menunjang perkembangan ilmu pengetahuan serta dapat bermanfaat bagi Penulis khususnya dan juga kepada para pembaca sekalian. Terima Kasih.

Padang, Desember 2019

(6)

iv

Untuk menentukan kestabilan terowongan maka diperlukannya pengklasifikasikan massa batuan. Metode klasifikasi massa batuan yang digunakan adalah rock mass

rating (RMR) dan Rock Structure Rating (RSR).Tujuan dari penelitian ini adalah

mengetahui kelas massa batuan, rekomendasi peyangga, nilai displacement pada terowongan dan safety factor terowongan 01 CV.Air Mata Emas. Dari hasil pengumpulan dan pengolahan data diketahui bobot rock mass rating untuk batubara 59 dan batupasir 79 sedangkan untuk rock structure rating batubara memiliki bobot 62 dan batupasir 80, untuk rekomendasi peyangga disarankan menggunakan shortcrete ketebalan 2 inchi dan rockbolt diameter 1 inchi dengan spasi 2 feet. Untuk nilai vertical displacement didapatkan 14,13 x 10-3m, nilai

horizontal displacement didapatkan 2,57 x 10-3m, nilai total displacement didapatkan 14,13 x 10-3m dan untuk nilai safety factor adalah 1.0.

(7)

v

determine the stability of the tunnel, it is necessary to classify rock mass. Rock mass classification methods used are Rock Mass Rating (RMR) and Rock Structure Rating (RSR). The purpose of this study is to determine rock mass class, supported recommendations, value of tunnel displacement and safety factor of tunnel 01 CV.Air Mata Emas. From the results of the assessment and processing of data it is known that the rock mass rating for coal 59 and sandstone 79 while for rock structure rating the coal rating 62 and sandstone 80, for supported recommendations it is recommended to use shortcrete with a thickness of 2 inches and 1 inch diameter rockbolt with a space of 2 feet. The vertical displacement value is 14.13 x 10-3m, the horizontal displacement is 2.57 x 10-3m, the total displacement value is 14.13 x 10-3m and the safety factor value is 1.0.

(8)

vi

ABSTRAK ... ... iii

ABSTRACT ... ` ... iv

DAFTAR ISI ... ... v

DAFTAR GAMBAR ... ... vi

DAFTAR TABLE ... ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... ... viii

BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... ... 1 1.2. Identifikasi Masalah ... ... 2 1.3. Batasan Masalah ... ... 2 1.4. Rumusan Masalah ... ... 2 1.5. Tujuan Penelitian ... ... 3 1.6. Manfaat Penelitian ... ... 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Landasan Teori ... ... 4

2.1.1 Tinjauan Umum Perusahaan ... ... 4

2.1.2 Keadaan Geologi Wilayah Penelitian ... ... 5

a. Kondisi Umum Geologi ... ... 5

b. Litologi ... ... 6

c. Morfologi ... ... 6

d. Stratigrafi Regional ... ... 7

e. Lokasi Dan Kesampaian Daerah ... ... 9

2.1.3 Klasifikasi Massa Batuan Metode RMR ... ... 9

a. Uniaxial Compressive Strength ... ... 9

b. Rock quality design... ... 10

(9)

vii

2.1.4 Parameter Parameter Yang Akan Digunakan ... ... 12

a. Sifat Fisik Batuan ... ... 12

b. Sifat Mekanik Batuan ... ... 19

2.1.5 Perhitungan Faktor Keamanan ... ... 21

2.1.6 Falling Head Test ... ... 22

2.1.7 Rock Structure Rating ... ... 22

a. Parameter A ... ... 22 b. Parameter B ... ... 22 c. Parameter C ... ... 23 2.1.8 Rate of displacement ... ... 24 2.1.9 Software Plaxis ... ... 25 2.2. Kerangka Konseptual ... ... 25

BAB III: METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Jenis Penelitian ... ... 26

3.2. Lokasi Dan Waktu Penelitian ... ... 26

3.3.1. Lokasi Penelitian ... ... 26

3.3.2 Waktu Penelitian ... ... 26

3.3 Variabel Penelitian ... ... 26

3.4. Data Dan Sumber Data ... ... 27

3.4.1. Data Primer ... ... 27

a. Pengukuran Dimensi terowongan ... ... 27

b. Sampling batuan ... ... 27

c. Data kekar ... ... 27

d. Kondisi air tanah... ... 27

3.4.2 Data Sekunder ... ... 28

a. Peta Geologi... ... 28

(10)

viii a. Tinggi Terowongan ... ... 28 b. Lebar Terowongan... ... 28 c. Panjang cap ... ... 28 3.5.2 Sampling Batuan ... ... 28 3.5.3 Data Kekar ... ... 29

3.5.4 Kondisi Air Tanah... ... 30

3.6 Teknik pengolahan data ... ... 30

3.6.1. Pengelompokkan Kelas Massa Batuan ... ... 30

a.Point Load Indeks ... ... 30

b. Kuat Tekan (UCS) ... ... 30

c. Rock Quality Design ... ... 30

d. Spasi Diskontiunitas ... ... 30

e. Kondisi Diskontinuitas ... ... 30

f. Kondisi Air Tanah ... ... 31

g. Orientasi Diskontinuitas ... ... 31

h. Kohesi ... ... 31

i. Sudut Geser Dalam ... ... 31

j. Poisson Ratio ... ... 31

3.6.2. Pengolahan Data Menggunakan Software ... ... 31

3.7 Analisa Data ... ... 45

3.7.1. Pengelompokkan Kelas Massa Batuan ... ... 45

3.7.2. Pemilihan Rekomendasi Peyangga ... ... 45

3.7.3. Faktor Keamanan ... ... 45

3.7.4. Nilai Total Displacement ... ... 45

3.8.Kerangka Metodologi ... ... 46

BAB IV: PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1. Pengumpulan datar kekar ... ... 49

(11)

ix

4.2.1 Sifat fisik batuan... ... 52

4.2.2 Rock mass rating ... ... 53

a.Uji Kuat Tekan Point Load Indeks ... ... 53

b.Rock Quality Design ... ... 57

c.Jarak Antar kekar ... ... 59

d.kondisi kekar ... ... 59

e.kondisi air tanah ... ... 65

f.Orientasi kekar ... ... 65

4.2.3 Rock Structure Rating ... ... 69

4.2.4 Rekomendasi Peyangga Berdasarkan Rock Structure Rating ... 73

4.2.5 Input software plaxsis ... ... 74

BAB V: ANALISA DATA 5.1. Kelas Massa Batuan Rock Mass Rating dan Rock Structure Rating .... 78

5.1.1.Nilai kuat Tekan batuan uniaxial compresive strength(UCS) ... 78

5.1.2. Rock Quality Design... ... 78

5.1.3. Jarak Antar Kekar... ... 79

5.1.4. Kondisi Kekar ... ... 79

5.1.5. Kondisi Air Tanah ... ... 80

5.1.6. Orientasi Kekar ... ... 81

5.1.7. Parameter Geologi ... ... 81

5.1.8. Parameter Konstruksi ... ... 81

5.1.9. Parameter Air Tanah ... ... 81

5.1.10.Total Rating ... ... 82

5.2. Rekomendasi Peyangga Rockstructure Rating ... ... 82

5.3. Hasil Pengolahan Software Plaxis ... ... 82

BAB VI: PENUTUP 6.1 Kesimpulan ... ... 83

(12)

x

Gambar 2.3: Alat Pengujian Point Load Index ... ... 16

Gambar 2.4: Lingkaran Mohr-Coulumb ... ... 20

Gambar 2.5: Skema Uji Falling Head ... ... 21

Gambar 2.6: Grafik Peyangga Rock Structure Rating ... ... 24

Gambar 2.7: Kerangka Konseptual ... ... 25

Gambar 3.1. : Diagram Ressete ... ... 29

Gambar 3.2. : Langkah Ke-1 Pengolahan Software Dips ... ... 31

Gambar 3.13. : Langkah Pertama Pengolahan Software Plaxsis ... ... 37

Gambar 3.14. : Langkah Ke-2 Pengolahan Software Plaxis ... ... 37

Gambar 3.16. : Langkah Ke- 4 Pengolahan Software Plaxis ... ... 38

Gambar 3.17. : Langkah Ke- 5 Pengolahan Software Plaxis ... ... 39

(13)

xi

Gambar 3.29. : Hasil Pengolahan Software Plaxis ... ... 44

Gambar 3.28: Kerangka Metodologi ... ... 48

Gambar 4.1: Alat Uji point load indeks ... ... 51

Gambar 4.2: Hasil Diagram Rosette batubara ... ... 66

Gambar 4.3: Hasil Diagram Rosette batupasir ... ... 68

Gambar 4.4: Rekomendasi peyangga untuk batubara berdasarkan RSR ... ... 73

Gambar 4.5: Rekomendasi peyangga untuk batupasir berdasarkan RSR ... ... 74

Gambar 4.6: Vertical Displacement CV. AME ... ... 76

Gambar 4.7: Horizontal displacement CV. AME ... ... 76

Gambar 4.8: Horizontal displacement CV. AME ... ... 77

(14)

xii

Tabel 2.3: Spacing Of Discontinuities ... 11

Tabel 2.4: Conditions Of Discontinuity ... 11

Tabel 2.5: The condition of Groundwater ... 12

Tabel 2.6: The Orientation Of Discontinuites ... 12

Tabel 2.7: Kelas Massa Batuan Dari RMR (Modifikasi Bieniawski,1989) ... 17

Tabel 2.8: Parameter Geologi ... 22

Tabel 2.9: Parameter Konstruksi ... 22

Tabel 2.10:Parameter Air Tanah ... 23

Tabel 3.1: Rate of Displacement ... 45

Tabel 4.1: Kondisi kekar batubara ... 49

Tabel 4.2: Kondisi kekar batupasir ... 45

Tabel 4.3: Sampel Batubara ... 51

Tabel 4.4: Sampel Batupasir ... 51

Tabel 4.5: Data Pengujian Sifat Fisik Pada Sampel Batubara dan Batupasir ... 52

Tabel 4.6: Sampel Batuan Beserta Ukurannya ... 54

Tabel 4.7: Nilai UCS Sampel Batuan ... 54

Tabel 4.8: Kekuatan material batuan utuh ... 54

Tabel 4.9: Kualitas dan bobot batuan berdasarkan nilai RQD ... 58

Tabel 4.10: Kualitas dan bobot batubara berdasarkan nilai RQD ... 59

Tabel 4.11: Kualitas dan bobot batupasir berdasarkan nilai RQD ... 59

Tabel 4.12: Jarak kekar untuk batubara ... 60

Tabel 4.13: Bobot jarak antar kekar batupasir ... 60

Tabel 4.14: Jarak kekar untuk batupasir ... 61

Tabel 4.15: Bobot jarak antar kekar batupasir ... 61

Tabel 4.16: Kondisi kekar di lapangan untuk batubara... 61

Tabel 4.17: Total bobot kekar batubara ... 63

Tabel 4.18: Kondisi kekar di lapangan untuk batupasir ... 63

(15)

xiii

penggalian ... 67

Tabel 4.23: Bobot orientasi kekar ... 54

Tabel 4.24: Total bobot 6 parameter RMR untuk batubara ... 54

Tabel 4.25: Nilai strike dan dip batupasir ... 68

Tabel 4.26: Pengaruh orientasi kekar dalam pembuatan terowongan dan penggalian ... 68

Tabel 4.27: Bobot orientasi kekar batupasir ... 69

Tabel 4.28: Total bobot 6 parameter RMR untuk batupasir ... 69

Tabel 4.29: Kelas massa batuan menurut bobot total untuk dua jenis batuan ... 69

Tabel 4.30: Parameter A geologi untuk batubara... 69

Tabel 4.31: Parameter A geologi untuk batupasir ... 69

Tabel 4.32: Parameter B Konstruksi untuk batubara ... 70

Tabel 4.33: Parameter B Konstruksi untuk batupasir ... 71

Tabel 4.34: Parameter Air Tanah Batubara... 72

Tabel 4.35: Parameter Air Tanah Batubara... 72

Tabel 4.36: Bobot total parameter RSR batubara ... 73

Tabel 4.37: Bobot total parameter RSR batupasir ... 73

Tabel 4.38: Data untuk input plaxis ... 75

(16)

xiv

Lampiran ... III Falling Head Test Lampiran ... IV Dokumentasi Lapangan

Lampiran ... V Peta Izin Usaha Pertambangan (IUP) CV. Air Mata Emas Lampiran ... VI Peta Rencana Penambangan Tahun 2019 CV. Air Mata Emas Lampiran ... VII

(17)

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

CV. Air Mata Emas (CV. AME) merupakan salah satu perusahaan swasta lokal yang bergerak di bidang pertambangan batubara, dengan menggunakan 2 metode penambangan yaitu tambang terbuka dan tambang bawah tanah. Pada tambang terbuka kegiatan penambangannya menggunakan metode Open Cut-backfiling dan metode penambangan bawah tanahnya menggunakan Long Wall dan Room And

Pillar. Penelitian akan dilakukan pada tambang bawah tanah, identik dengan

teknologi peyangga dan terowongan.

Tambang bawah tanah merupakan kegiatan yang kompleks terutama terkait dengan kekuatan batuan yang dibongkar untuk pembuatan terowongan. Banyak faktor yang dapat menggangu kestabilan terowongan seperti kekar dimana kekar termasuk bidang lemah yang dapat memicu nya runtuhan pada bagian atap terowongan sehingga dibutuhkan nya peyangga untuk meminimalkan tekanan pada terowongan.

Dan faktor yang harus diperhatikan lainnya dalam pembuatan terowongan adalah air tanah. Air tanah adalah air yang berada dibawah permukaan tanah, dimana air tanah sangat berpengaruh terhadap kestabilan terowongan, karena berpengaruh terhadap displacement terowongan dan strength factor terowongan. Untuk menentukan kestabilan terowongan maka diperlukannya pengklasifikasikan massa batuan. Metode klasifikasi massa batuan yang digunakan adalah Rock Mass Rating (RMR) dan Rock Structure Rating (RSR).. Metode RMR (Rock Mass Rating) itu sendiri yaitu klasifikasi batuan yang telah dimodifikasi sesuai dengan standar internasional dalam penentuan bobot massa batuan yang terdiri dari beberapa parameter (1 sampai 5 parameter utama) dan satu parameter pengontrol (butir 6) untuk membagi massa batuan diantaranya yaitu: kuat tekan batuan utuh(UCS), rock quality designation (RQD), jarak diskontinu/kekar, kondisi diskontinu/kekar, kondisi air tanah, dan koreksi dapat dilakukan bila diperlukan untuk orientasi diskontinuitas/kekar, dan untuk Rock

(18)

structure rating memiliki 3 parameter yaitu, parameter geologi parameter

konstruksi dan parameter air tanah.

Hasil dari pembobotan rock mass rating dan rock structure rating kemudian digunakan untuk menentukan kelas massa batuan, dan rekomendasi peyangga berdasarkan Rock Structure Rating dan untuk menentukan nilai displacement dan

strength factor pada penelitian ini menggunakan perangkat lunak plaxis 8.2

Berdasarkan dari latar belakang di atas, penulis tertarik untuk meneliti dengan judul “Analisis Kelas Massa Batuan Dengan Metode Rock Mass Rating dan Rock

Structure Rating Kestabilan Terowongan Di Tambang Batubara Bawah Tanah

Cv. Air Mata Emas Kec, Talawi Kota Sawahlunto, Provinsi Sumatera Barat”. 1.2 Identifikasi Masalah

Identifikasi masalah pada penelitian ini adalah:

1. Banyaknya kekar yang dijumpai di lapangan yang merupakan bidang lemah.

2. Dijumpai air yang menetes pada atap terowongan

3. Belum adanya pemantauan kelas massa batuan dan kestabilan terowongan 1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini:

1. Analisa hanya dilakukan pada terowongan 01 di CV. Air Mata Emas tahun 2019.

2. Sampel yang diuji untuk kelas massa batuan merupakan batuan penyusun terowongan (batubara dan batu pasir)

3. Untuk kestabilan terowongan membahas tentang nilai displacement dan nilai strength factor

1.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Berapa kelas massa batuan menurut Rock Mass Rating (RMR) dan Rock

Structure Rating (RSR) pada terowongan 01 CV. Air Mata Emas?.

2. Berapa rekomendasi peyangga berdasarkan metode Rock structure rating (RSR) pada terowongan 01 CV. Air Mata Emas ?.

(19)

4. Berapa nilai strength factor pada terowongan 01 CV. Air Mata Emas?. 1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:

1. Mengetahui kelas massa batuan pada terowongan 01 di CV. Air Mata Emas berdasarkan Rock Mass Rating dan Rock Structure Rating .

2. Mengetahui nilai displacement pada pada terowongan 01 di CV. Air Mata Emas.

3. Mengetahui rekomendasi peyangga berdasarkan metode Rock structure

rating (RSR) pada terowongan 01 CV. Air Mata Emas

4. Mengetahui nilai strength factor pada pada terowongan 01 di CV. Air Mata Emas CV. Air Mata Emas.

1.6 Manfaat Penelitian

Dalam sebuah penelitian tentunya harus ada manfaat yang diperoleh dari penelitian tersebut baik dari perusahaan, kampus, maupun peneliti.

Adapun manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian ini adalah : 1. Bagi Perusahaan

Dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pengambilan keputusan bagi perusahaan dalam penggunaan sistem penyanggaan dengan melakukan analisis berdasarkan nilai Rock Mass Rating (RMR)-system serta memberikan rekomendasi sistem penyanggaan yang tepat dan optimal.

2. Bagi Peneliti

Dapat menambah wawasan dalam penanganan masalah sistem penyanggaan dan dapat mengaplikasikan ilmu yang dapat di bangku perkuliahan ke dalam bentuk penelitian, merubah karangka berpikir dan memperoleh ilmu lapangan yang tidak di peroleh dari perkuliahan.

3. Bagi Institusi STTIND Padang

Dapat menambah ilmu pengetahuan dan wawasan mahasiswa/i yang membacanya.

(20)

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori

Definisi batuan secara umum adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap. Tetapi, batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang"mobile", rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi (Rai dkk, 2011, halm.6).

Batuan adalah material kompleks dengan variasi sifat-sifatnya yang sangat luas, mulai dari jenis batuan, mineralogy, ukuran butir dan struktur serta lainnya. Kumpulan batuan yang disebut sebagai massa batuan dan bisajuga disebut sebegai 'Jointed rock masses" merupakan gabungan dari blok atau partikel angular batuan brittle yang saling mengunci dan dipisahkan oleh bidang-bidang ketidakmenerusan dalam bentuk kekar, patahan, bidang perlapisan dan lainnya yang bisajadi diisi oleh material lunak (Rai dkk, 2011, halm. 387).

2.1.1 Tinjauan Umum Perusahaan

CV. AIR MATA EMAS merupakan salah satu perusahaan yang bergerak di bidang pertambangan dan telah berinvestasi di Kota Sawahlunto. Bahan galian yang telah ditambang adalah batubara. Kegiatan penambangan batubara telah dilaksanakan sejak tahun 2006 setelah memperoleh Kuasa Pertambangan Eksploitasi berdasarkan Keputusan Walikota Sawahlunto Nomor 05.45. PERINDAGKOP.TAHUN 2006 tanggal 7 Juni 2006 tentang Pemberian Kuasa Pertambangan Eksploitasi (KW 1373 AME 6605).

CV. AIR MATA EMAS memiliki Izin Usaha Pertambangan (IUP) Operasi Produksi Batubara berdasarkan Keputusan Walikota Sawahlunto tanggal 6 juni 2011 dengan Nomor 05.101.PERINDAGKOP Tahun 2011 seluas 118,20 Ha dengan masa berlaku selama 5 (lima) tahun. Selanjutnya pada tanggal 31 Mei 2016, berdasarkan Keputusan Gubernur Sumatera Barat Nomor : 544-662-2016 dikeluarkan Persetujuan Perpanjangan Kedua Izin Usaha Pertambangan Operasi Produksi Batubara CV. Air Mata Emas di Kota Sawahlunto Propinsi Sumatera Barat, dengan luas yang sama.

(21)

Sehubungan dengan adanya daerah tanpa cadangan batubara dalam IUP OP CV. AIR MATA EMAS, maka pihak perusahaan mengajukan penciutan wilayah IUP OP dan disetujui melalui Keputusan Gubernur Sumatera Barat No. 544-209-2018 tanggal 28 Nopember 2018 dengan luas IUP OP sebesar 80,81 hektar. Secara administrasi lokasi izin tersebut berada di Kumanis Atas Desa Tumpuak Tangah Kecamatan Talawi Kota Sawahlunto Provinsi Sumatera Barat.

Kegiatan penambangan yang diterapkan adalah sistem tambang terbuka dengan metode open pit dan tambang bawah tanah dengan metoda room and pillar, pada akhir penambangan akan dilakukan sistem back filling terhadap lahan bekas tambang. Dari luas wilayah 80,81 Ha, kegiatan penambangan yang telah dilakukan pada area seluas 2,5 Ha.

2.1.2 Keadaan Geologi Wilayah Penelitian a. Kondisi Umum Geologi

Area Perambahan memiliki kondisi geologi yang cukup kompleks, dimana sturtur geologi berupa patahan atau sesar yang sangat mempengaruhi pola penyebaran lampisan batubara dan juga kualitas batubara .

Cekungan Ombilin terbentuk sebagai akibat langsung dari gerak mendatar menganan sistem sesar Sumatera pada masa pleosen awal. Akibatnya terjadi tarikan yang membatasi oleh sistem sesar normal berarah utara–selatan. Daerah tarikan tersebut dijumpai dibagian utara cekungan pada daerah pengundakan mengiri antara sesar setangkai dan sesar silungkang yaitu terban Talawi. Sedangkan bagian selatan cekungan merupakan daerah kompresi yang ditandai oleh terbentuknya sesar naik dan lipatan (sesar sinamar). Ketebalan batuan sendimen dicekungan Ombilin mencapai ±4.500 m terhitung sangat tebal untuk cekungan berurukuran panjang ±60 km dan lebar ±30 km.

Dari hasil bebarapa penyelidikan yang telah dilakukan, daerah penelitian diyakini terletraka pada sub-cekungan kiliran yang merupakan bagian dari suatu sistem cekungan intramortana (cekungan pegunungan),yang merupakan bagian dari tengah pegunungan bukit barisan. Cekungan–cekungan tersebut mulai berkembang pada pertengahan tersier, sebagai akibat pengerakan ulang dari patahan-patahan yang menyebabkan terbentuknya, cekungan–cekungan tektonik

(22)

di daerah tinggi (intra mountain basin) cekungan–cekungan yang terbentuk di antara pegunungan tersebut merupakan daerah pengendapan batuan-batuan tersier yang merupakan siklus sendimen tahap kedua.

b. Litologi

Daerah parambahan terdiri dari empat batuan yaitu batuan pasir (sandtone), batu lempung (claystone), batubara (coal) dan batu lanau (silstone).

1) Batu pasir (sandstone)

Adalah batuan sedimen yang terutama terdiri dari mineral berukuran pasir atau butir-butir batuan yang dapat berasal dari pecahan batuan-batuan lainya. Batu pasir memiliki berbagai jenis warna diantaranya: coklat muda, coklat, kuning, merah, abu-abu dan putih.

2). Batu lempung (claystone)

Adalah batuan yang memiliki struktur padat dengan susunan mineral yang lebih banyak dari batu lanau. Tersususn dari hidrous aluminium silikat (mineral lempung) yang ukuran butirannya halus yakni tidak lebih dari 0,002 mm.

3). Batubara (coal)

Adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan 4). Batu lanau (siltstone)

Adalah batuan sedimen klastik menengah dalam komposisi mineralnya antara batu pasir dan lempung. Batu lanau termasuk dalam sedimen, karena batu ini terbentuk akibat litifikasi bahan rombakan batuan asal atau denudasi. Batuan asal dapat dari batuan beku, metamorf, dan sedimen.

c. Morfologi

Secara umumnya morfologi daerah penyelidikan dapat digolongkan sebagai perbukitan yang rendah sampai terjal, dengan sudut kemiringan lereng berkisar antara 5˚ sampai 30˚, yang dikontrol oleh litologi berupa rijang, metagamping, lava, batu pasir, batu lanau, dan batu lempung, serta stuktur sesar. Sedangkan pada kawasan yang berupa dataran mempunyai kemiringan sudut kemiringan lereng

(23)

brkisar antara 0˚sampai 4˚. Dengan litologi batu pasir, batu lempung, serta rombakan dari batuan yang lebih tua.

Ketingian bukit berkisar antara 140m hingga 300 m dari permukaan laut (dpl). Puncak tertinggi lereng timur berupa bukit kapur dengan ketinggian 300 m dpl. Lereng-lereng perbukitan umunya cukup terjal dengan sudut kemiringan lereng berkisar antara 30 ˚hingga 50˚.

Pada umumnya sungai yang mengalir pada daerah penelitian berada pada stadiun muda dimana dasaranya relatif terbentuk “V” adanya erosi horizontal yang relatif lebih intensif dibandingan dengan erosi vertikal dibeberapa tempat sehingga terlihat pada beberapa sungai mempunyai dasar telah berbentuk “U”. Secara umum pola aliran diwilayah ini dapat dikategorikan sebagai sistim pola aliran sub paralel. Kenaikan permukaan air sungai pada saat musim hujan antara 0,5 hingga 2,50 meter.

d. Stratigrafi regional

Berdasar peta geologi lembak Solok Sumatera Barat oleh P.H Silitoga 1975 maka startigrafi daerah penyelidikan dan sekitarnya berurutan dari muda ke tua terdiri dari satuan aluvial (kuater) dan satuan batu lanau, batubara, serpih (tersier), serta satuan batuan Pra-Tersier.

Secara regional stratigrafi adalah Sawahlunto dapat dibagi menjadi dua bagian utama, yaitu kelompok batuan pra-tertier dan kelompok batuan tertier.Stratigrafi formasi Sawahlunto tersebut dapat dilihat sebagai berikut.

1). Kelompok batuan pra-tertier terdiri dari: a). Formasi Silungkang

Nama formasi ini mula-mula diusulkan oleh Klompe, Katili dan Sekunder pada tahun 1958. Secara petrografi formasi ini masih dapat dibebankan menjadi empat satuan yaitu: satuan lava andesit, satuan lavabasalt, satuan tufa andesit dan satuan tufa basalt. Umur dan formasi ini diperkirakan perm sampai trias.

(24)

Formasi ini dirincikan lempung abu-abu kehitaman, berlapis baik, dengan sisipan-sisipan batu pasir dan batu gamping hitam. Diperkirakan formasi ini berumur trias.

2) Kelompok batuan tersier terdiri dari: a). Formasi Sangkarewang

Nama formasi ini pertama diusulkan oleh Kastowo dan Silitonga pada 1975. Formasi ini terutama terdiri dari serpih gampingan sampai napal berwarna coklat kehitaman, berlapis halus dan mengandung fosil ikan serta tumbuhan. Formasi ini diperkirakan berumur Eosen Oligosen.

b). Formasi Sawahlunto

Nama formasi ini diusulkan oleh R.P.Koesoemadinata dan Th. Matasak pada 1979. Formasi ini merupakan formasi yang paling penting karena mengandung lapisan batubara. Formasi ini dicirikan oleh batu lunau, batu lempung, dan batubara yang berselingan satu sama lain. Diperkirakan formasi ini berumur oligosen.

c). Formasi Sawah Tambang

Nama formasi ini pertama kali diusulkan oleh Kastowo dan Silitonga pada tahun 1975. Bagian bawah dari formasi ini dicirikan oleh beberapa siklus endapan yang terdiri dari batu pasir konglomerat, batu lunau dan batu lempung. Bagian atas didominasi pada umumnya oleh batu pasir konglomerat tanpa adanya sisipan lempung atau batu lunau, umur dari formasi ini diperkirakan lebih tua dari miosen bawah.

d). Formasi Ombilin

Nama formasi ini diusulkan pertama kali oleh Kastowo dan Silitonga pada tahun 1975. Formasi ini terdiri dari lempung gamping. napal dan pasir gampingan yang berwarna abu-abu kehitaman, berlapis tipis dan mengandung fosil. Umur formasi ini diperkirakan Miosen bawah.

(25)

e). Formasi Ranau

Nama ini diusulkan pertama kali oleh Marks pada tahun 1961. satuan ini terdiri dari batu apung berwarna abu-abu kehitaman. Umur dari formasi ini diperkirakan Pleistosen.

e. Lokasi Dan Kesampaian Daerah

CV.Air Mata Emas berlokasi di kumanis atas desa tumpuak tangah kecamatan talawi kota sawahlunto provinsi sumatera barat, secara geografis daerah penambangan tersebut terletak pada koordinat 100o47’37”-100o48’45,64” BT dan 00o34’57,44”- 00o35’44” LS. Perjalanan ke lokasi penambangan bisa ditempuh dengan kendaraan roda empat maupun roda dua.

2.1.3 Klasifikasi Massa Batuan Metode RMR

Dalam mengklasifikasikan massa batuan berdasarkan sistem klasifikasi RMR, Bieniawski menggunakan enam parameter utama yang dijumlahkan untuk memperoleh nilai total RMR, yaitu:

a. Uniaxial Compressive Strength (UCS).

Uniaxial Compressive Strength adalah uji kuat tekan dengan satu arah dengan

bentuk sampel batu tidak beraturan atau irregular dan regular geometri seperti silinder prisma dan kubik. Dalam pengukuran stabilitas tambang bawah tanah tekanan menjadi salah satu parameter di dalam kestabilan peyangga. Uji point load diketahui untuk memprediksi nilai UCS secara tidak langsung

Tabel 2.1 Parameter Uniaxial Compressive Strength

Qualitative Description Comprassive Strength(MPa) Point Load Strength (MPa) Rating Extremely strong >250 8 15 Very strong 100-250 4-8 12 Strong 50-100 2-4 7 Medium strong 25-50 1-2 4

Weak 5-25 Use of UCS is

preferred

2

Very weak 1-5 1

Extremely weak <1 Sumber : refky adi nata (2017)

(26)

b. Rock Quality Designation (RQD).

Rock Quality Designation diperkenalkan oleh deere pada tahun 1967, Rock quality design mendefinisikan persentase inti utuh. Pengukuran ini dapat dilihat pada

gambar 2.1 Dan Rock Quality Designation juga dapat ditentukan dengan mengamati jumlah diskontinuitas per meter dan menggunakan persamaan :

RQD = 100(0,1ƛ+1)e-0,1ƛ ... (2.1)

Keterangan

RQD= Rock quality design.

ƛ = Jumlah diskontinuitas per meter

Tabel 2.2 Rating Rock quality design Qualitative Description RQD (%) Rating

Excellent 90-100 20

Good 75-95 17

Pair 50-75 13

Poor 25-50 8

Very poor <25 3

Sumber : refky adi nata (2017)

(27)

Pembobotan untuk rqd dapat dilihat pada tabel berikut ini: c. Jarak antar (spasi) kekar (Spacing of discontinuities).

Pembobotan untuk jarak antar kekar dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 2.3 Spacing of discontinuities

Qualitative Description Spacing (m) Rating Very Wide >2 20 Wide 0.6-2 15 15 Moderate 0.2-0.6 10 Close 0.06-0.2 8 Very Close <0.06 5

d. Kondisi kekar (Condition of discontinuities).

Dikontinuitas yang diamati di lapangan adalah persistence atau panjang kekar lebar bukaan kekar atau aperture, material pengisi kekar dan kondisi pelapukan kekar. Pembobotan kondisi kekar dapat dilihat pada tabel 2.4

Tabel 2.4 Conditions of Discontinuity

Parameter Ratings Discontinuity length(persiste nce/continuity ) <1 m 1-3 m 3-10 m 10-20 m 20m 6 4 2 1 0 Separation (aperture) None <0.1 mm 0.1-1.0 mm 1-5 mm >5 mm 6 4 2 1 0 Roughness of discontinuity surface

Very rough Rough Slightly rough Smooth Slickside d 6 5 3 1 0 Infillings (gouge)

None Hard filling Soft filling

<5 mm >5 mm <5 mm >5 mm 6 4 2 2 0 Weathering discontinuity surface Unweathere d Slightly weathered Moderat ely Weather ed Highly weather ed Decompo sed 6 5 3 1 0

(28)

e. Kondisi air tanah (Groundwater conditions).

Adalah kondisi tekanan dan aliran air, jika kondisi tekanan dan aliran air sangat tinggi dapat menyebabkan keruntuhan. Pembobotan air tanah dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.5 The condition of Groundwater Inflow per 10 m

length (L/min)

None <10 10-25 25-125 >125

Ratio of joint wate pressure to major principalstess

0 0-0.01 0.1-0.2

0.2-0.5 >0.5

General description Compl etely dry

Damp Wet Drippin g

Flowing

Rating 15 10 7 4 0

f. Orientasi Kekar (Orientation of discontinuites).

Orientasi diskontinuitas dilihat dari struktur dominan di lapangan, di tambang bawah tanah jika arah sumbu tegak lurus maka menguntungkan apabila sejajar dengan sumbu terowongan maka tidak kestabilan nya akan besar.Pembobotan orientasi kekar dapat dilihat pada tabel 2.6

Tabel 2.6 The Orientation of discontinuites

Joint orientation asessment for Very favorable

Favorable Fair Unfavorable Very unfavorable Tunnels 0 -2 -5 -10 -12 Raft foundation 0 -2 -7 -15 -25 Slopes 0 -5 -25 -50 -60

2.1.4 Parameter-parameter yang digunakan a. Sifat Fisik Batuan

Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kestabilan lereng adalah bobot isi, porositas dan kadar air. Berikut penjelasan dari sifat fisik batuan:

(29)

1).Bobot Isi (γ)

Semakin besar bobot isi suatu batuan atau tanah, maka gaya penggerak yang menyebabkan longsor semakin besar juga. Bobot isi terdiri dari:

a).Bobot Isi Asli (γn)

Bobot Isi Asli (γn) merupakan perbandingan antara berat batuan asli dengan volume total batuan dengan satuan dalam Gr/Cm3.

Bobot isi asli (natural density)=

... (2.2) b.)Bobot Isi Kering (γo)

Bobot Isi Kering (γo) merupakan perbandingan antara berat batuan kering dengan volume total batuan dengan satuan Gr/Cm3

Bobot isi kering (dry density)=

... (2.3) c).Bobot Isi Jenuh (γw)

Bobot Isi Jenuh (γw) merupakan perbandingan antara berat batuan jenuh dengan volume total batuan dengan satuan Gr/Cm3

Bobot isi jenuh (saturated density)=

... (2.4) 2). Kadar Air

Kandungan air pada suatu material baik tanah maupun batuan sangat berpengaruh terhadap kemantapan lereng.Semakin tinggi kandungan air pada suatu lereng maka semakin kecil nilai kemantapan dari suatu lereng. Kadar ait terdiri dari: a). Kadar Air Asli (ωn)

Kadar Air Asli merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan asli dengan berat butiran batuan dan dinyatakan dalam %.

Kadar air asli (natural water content)=

... (2.5) b).Kadar Air Jenuh (ωsat)

Kadar air jenuh (ωsat) merupakan perbandingan antara berat air dalam batuan jenuh dengan berat butiran batuan dan dinyatakan dalam % (persen).

Kadar air jenuh (absorption)=

... (2.6) 3). Porositas (n)

(30)

Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air. Dengan demikian bobot isinya menjadi lebih besar, sehingga memperkecil kemantapan lereng. Adanya air dalam batuan juga akan menimbulkan tekanan air pori yang memperkecil kuat geser batuan. Batuan yang mempunyai kuat geser kecil akan lebih mudah longsor.

Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu,dinyatakan dalam %, yang dirumuskan:

Porositas, n=

... (2.7) Sumber : Purwanto, 2010

Keterangan:

Wn = Berat Batuan Air Asli (Gram) Wo = Berat Batuan Air Kering (Gram) Ww = Berat Batuan setelah direndam (Gram) Ws = Berat Batuan Jenuh (Gram)

b. Sifat Mekanik Batuan

1).Kuat tekan Uniaxial Compressive Strength(UCS)

Pengujian UCS (Unconfined Compressive Strength) adalah menguji kuat tekan dalam satu arah dengan irreguler geometri dari sampel batuan, dan geometri biasa seperti silinder, prisma, dan kubik. Pada pengukuranstabilitas di tambang bawah tanah, tekan menjadi parameter penting dalam pilar stabilitas. Tes ini menggunakan mesin kompresi dan mengikuti Standard International Society of

Rock Mechanics (ISRM,1981).

Pengujian beban titik diketahui untuk memprediksi nilai UCS suatu batuan tidak langsung di lapangan. Ini disebabkan oleh prosedur sederhana dilakukan, persiapan sampel mudah dan dapat dilakukan di lapangan (Made Astawa Rai. 2010). Tabel UCS dapat dilihat pada tabel 2.1

(31)

Pengujian Point Load Indeks merupakan pengujian alternatif lain yang digunakan untuk memperoleh nilai UCS. Jika pengujian UCS dilakukan dengan penekanan pada permukaan sampel, pada pengujian point load indeks sampel diuji pada satu titik.

Menurut Broch dan Franklin (1972) point load ideks (Is) suatu contoh batuan yang dapat dihitung dengan persamaan:

IS = P

D2 ... (2.7) Akan tetapi untuk sampel yang diameternya bukan 50 mm serta sampel tidak teratur (Irregular) maka diperlukan faktor koreksi (F) yang diturunakan oleh Broch and Franklin. Menurut Greminnger (1982), selang faktor koreksi tergantung besarnya diameter, karena diameter sampel yang ideal adalah 50 mm, maka Greminnger menurunkan persamaan sebagai berikut:

IS =F P

D2 ... (2.8)

Dimana nilai F diperoleh dari persamaan sebagai berikut:

_{... (2.9)}

Sumber : Irwandi Arif, 2016

(32)

Setelah faktor koreksi diperoleh maka faktor koreksi dimasukkan kedalam Point

Load Index(Is) persamaan 2.9. Sehingga jika Point Load Indeks telah didapat

maka Unconfined Compressive Strength dapat ditentukan dari persamaan: σc = 23 x Is………..……….(2.10)

Keterangan: F : Faktor Koreksi

Is : Point load Index(Index Franklin) (kg/cm2) P : Tekanan maksimum sampel pecah (kg/cm2) D : Jarak antar konus penekan (cm)

d ` : Diameter sampel (cm)

Pengujian point load indeks merupakan pengujian yang sederhana dan mudah dilakukan baik di lapangan maupun di laboratorium disebabkan alat yang mudah dibawa. alat yang digunakan untuk Uji Point Load dapat dilihat pada gambar 2.3

Gambar2.3 Alat Pengujian Point Load Index Laboratorium Mekanika Batuan STTIND Padang 3). Kuat Tarik Tak Langsung (Indirect Tensile Strengtht Test)

Kuat Tarik dari suatu material didefinisikan sebagai nilai tegangan maksimum yang dikembangkan oleh suatu contoh material (Jumikis 1983). Kuat tarik dapat dihitung dengan persamaan :

………..……….(2.11) Keterangan : = Kuat Tarik (MPa)

Sumber: zlatko Brisevac, 2017

(33)

4). Kohesi (ʗ)

Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan, dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. Nilai kohesi (c) diperoleh dari nilai RMR menggunakan tabel modifikasi RMR (bieniawski,1989).Untuk menentukan nilai kohesi dapat dilihat pada tabel 2.8 dan kohesi dapat ditentukan juga dengan persamaan berikut:

………..……….(2.12) Keterangan : = Kuat Tarik (MPa)

Sumber: N.sivakungan, 2014

ʗ = kohesi (Mpa)

Tabel 2.7 Kelas Massa Batuan Dari RMR(Modifikasi Bieniawski,1989) Parameter

massa batuan

Rock mass class (kelas massa batuan

Nilai 100-81 Kelas I 80-61 Kelas II 60-41 Kelas III 40-21 Kelas IV <20 Kelas V Klasifikasi massa batuan

Sangat baik baik Cukup Buruk Sangat buruk Rata-rata stand up time 10tahun untuk rentang 15m 6 bulan untuk rentang 8m 1minggu untuk rentang 5m 10 jam untuk rentang 2,5 m 30menit untuk rentang 1m Kohesi massa batuan >400 KPa 300-400 KPa 200-300KPa 100-200KPa <100 KPa Sudut friksi dari batuan >150 350-450 250-350 150-25 <150

Sumber : Heri Syaeful dan Dhatu Kamajati , 2015 5).Sudut geser dalam( )

Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser didalam material tanah atau batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi tegangan gesernya. Nilai Sudut geser dalam ( ) diperoleh dari pengujian laboratorium yaitu pengujian Kuat Geser Langsung

(Direct Shear Strength Test), pengujian Triaxial (Triaxial Test). Dan nilai sudut

geser dalam juga bisa diperoleh dari persamaan berikut: = sin-1

(34)

Keterangan :

Ø =sudut geser dalam (°) σ t= kuat tarik (Mpa)

σc = kuat tekan (Mpa)

Sumber: N.sivakungan, 2014

Semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya.

6). Modulus young (E)

Modulus Young atau Modulus Elastisitas merupakan faktor penting dalam

mengevaluasi deformasi batuan pada kondisi pembebanan yang bervariasi. Nilai modulus elastisitas batuan bervariasi dari satu contoh batuan dari satu daerah geologi ke daerah geologi lainnya karena adanya perbedaan dalam hal formasi batuan dan genesa atau mineral pembentuknya. Modulus elastisitas dipengaruhi oleh tipe batuan, porositas, ukuran partikel, dan kandungan air. Modulus elastisitas dapat ditentukan berdasarkan persamaan:

Е= – ... (2.14) Keterangan:

E = Modulus young RMR = Rock mass rating

Е= ... (2.15) Keterangan:

E = Modulus young RMR = Rock mass rating

7). Poisson Ratio

Poisson ratio didefinisikan sebagai rasio antara radial dan regangan aksial dalam

bahan elastis yang dimuat secara uniaksial. Lebih umum, Poisson ratio adalah rasio antara regangan dalam satu arah koordinat (karena tekanan ke arah itu) dan

(35)

regangan yang disebabkan dalam arah koordinat lainnya dengan tekanan yang sama (Somerville dan Paul 1983). Jika suatu material direganggankan kepada suatu arah, material tersebut cenderung mengkerut (jarang mengambang) pada arah lainnya. Sebaliknya, jika suatu material ditekan, material tersebut akan mengembang pada dua arah lainnya.

Poisson Ratio sangat jarang bernilai negatif atau lebih besar dari 0,5. Untuk

batuan Isotropik nilainnya berada diantara 0-0,5. Sementara itu, untuk batuan yang umumnya nilai Poisson Ratio berkisar 0,05 – 0,45 sedangkan untuk aplikasi rekayasa nilainnya sekitar 0,2 – 0,3 dan untuk batubara berkisar 0,25 – 0,346 (Astawaray, Kramadibrata ,dan Wattimena 1998). Dan poisson ratio dapat dihitung denga persamaan :

V = ... (2.16)

Keterangan: V= poisson ratio ǿ = Sudut geser dalam

2.1.5 Perhitungan Faktor Keamanan

Faktor keamanan digunakan untuk sebagai acuan dalam mengoptimalkan penyanggan yang digunakan berdasarkan analisis jenis dan besarnya deformasi yang terjadi. Menurut Bieniewski (1989) nilai FK>1 menjelaskan terowongan dalam keadaan Stabil, FK=1 menjelaskan dalam keadaan Kritis, dan FK<1 tidak stabil. Sebelum penyanggaan keadaan lubang bukaan sangat rentan terjadinya runtuhan pada beberapa bidang lemah, maka dari itu perhitungan FK dengan kriteria runtuhan Mohr-Coulumb dilakukan untuk menanggulangi failure pada lubang bukaaan. Keruntuhan massa batuan dapat terjadi saat kurva Mohr-Coulomb telah menyinggung lingkaran Mohr atau dapat dikatakan bahwa batuan dapat mengalami keruntuhan pada dua bidang dengan kondisi tegangan yang berbeda.

Perhitungan FK secara deterministik memiliki keterbatasan, konsenkuensinya lubang bukaan bawah tanah dengan FK > 1 mempunyai kemampuan untuk runtuh

(36)

juga sebaliknya, lubang bukaan memilki FK < 1 tetap mempunyai kemungkinan untuk mantap.

Gambar 2.4 Lingkaran Mohr-Coulumb

Seperti yang diketahui bahwa analisis keruntuhan ditentukan berdasarkan hasil percobaan, dimana kriteria ini mengandung satu atau lebih parameter sifat mekanik batuan, menjadi sederhana jika dihitung dalam 2 dimensi dengan asumsi regangan bidang (plane strain) atau tegangan bidang (plane stress). Dalam kriteria Mohr-Coulomb dapat ditentukan kekuatan batuan sebelum pemasangan penyangga dengan melakukan perhitungan sebagai berikut :

... (2.17) ... (2.18) ... (2.19) Keterangan :

= tegangan mayor (Mpa) = tegangan minor (Mpa) C = kohesi (Mpa)

= sudut geser dalam (°)

2.1.6 Falling Head Test

Adalah metode untuk menguji permeabilitas, air didalam pipa yang dipasang diatas sampel dibiarkan turun. Volume air yang melewati contoh tanah sama dengan volume air yang hilang dalam pipa

(37)

Sumber: Edwin Amirul sholeh (2016) Gambar 2.5 Skema Uji Falling Head

... (2.20) Keterangan: K= koefisien hidrolik A= Luas penampang tanah a= luas penampang pipa

2.1.7 Rock Structure Rating

Wickham (1972) mengembangkan metode pembobotan untuk menggambarkan kualitas massa batuan dan untuk merekomendasikan peyanggaan berdasarkan kasus kasus dan kejadian kecil pada terowongan yang menggunakan peyangga baja (steel sets) dan peyangga shortcrete.

Rock structure rating adalah pengklasifikasian massa batuan yang di pengaruhi oleh dua jenis faktor sifat batuan pada terowongan yaitu: parameter geologi dan parameter konstruksi. Diantara dua parameter itu terdapat parameter lain pendukung rock structure rating yaitu ukuran bukaan tunnel, arah kemajuan tunnel dan metode penggalian. Nilai pembobotan untuk pembobotan masing-masing komponen dapat dirumuskan sebagi berikut:

(38)

a. Parameter A

Dalam penentuan parameter A, penilaian umum dari struktur batuan berdasarkan: 1). Jenis batuan

2). Kekerasan batuan 3). Struktur geologi

Untuk tabel Parameter A dapat dilihat pada tabel 2.9 Tabel 2.8 Parameter geologi Basic Rock Type

Geological structure Hard Mediu m So ft Decompo sed Igneous 1 2 3 4 Massi ve Slight ly Fold ed or fault ed Intensi vely folded or faulted Metamorp hic 1 2 3 4 Sedimenta ry 2 3 4 4 Type 1 30 22 15 9 Type 2 27 20 13 8 Type 3 24 18 12 7 Type 4 19 15 10 6

Sumber: Syed muntazir abas(2015) b. Parameter B.

Pada parameter B, efek pola diskontinuitas terhadap arah penggalian terowongan berdasarkan Jarak kekar.

1).Spasi kekar

2).Orientasi kekar (strike dan dip). 3).Arah penggalian terowongan.

Tabel 2.9 Parameter Konstruksi

strike to axis Strike to axis Direction of drive Direction of drive

(39)

Average joint spacing

Both With dip Against dip

Either direction

Dip of prominent joints Dip of prominent joints Fla t Dippin g Vertica l Dippin g vertica l Fla t Dipping vertic al Very close jointed < 2 in 9 11 13 10 12 9 9 7 Closely jointed2-6 in 13 16 19 15 17 14 14 11 Moderatly Jointed 6-12 in 23 24 28 19 22 23 23 19 Moderatel y to block 30 32 36 25 28 30 28 24 Block to massive 2-4 ft 36 38 40 33 35 36 24 28 Massive 40 43 45 37 40 40 38 34 c. Parameter C

Dalam parameter C, dikelompokkan efek aliran air tanah dan kondisi kekar berdasarkan:

1).Kualitas massa batuan total yang disebabkan oleh kombinasi parameter A dan B.

2).Kondisi kekar (baik, sedang, jelek). 3).Jumlah aliran air tanah

Tabel 2.10 Parameter Air Tanah

Anticipated water inflow gpm/1000 ft of tunnel

13-44 sum of parameter A+B 45-75

Joint condition b

Good Fair Poor Good Fair Poor

None 22 18 12 25 22 18 Slight <200 gpm 19 15 9 23 19 14 Moderate 200-1000gpm 15 12 7 21 16 12

(40)

Heavy >1000gpm

10 8 6 18 14 10

Sumber: Syed muntazir abas(2015)

Setelah pembobotan untuk rock structure rating didapatkan, maka dilakukan plotting nilai rock structure rating pada grafik rekomendasi peyangga. Grafik untuk rekomendasi peyangga dapat dilihat pada gambar 2.7

Dari Grafik rock structure rating diatas Peyangga untuk terowongan meliputi ketebalan shotcrete, spasi rockbolt, dan spasi steel set, berdasarkan data yang memadai dan dapat dipercaya dapat juga digunakan untuk mengevaluasi peyanggaan yang mana yang akan digunakan baik shotcrete dan rockbolt atau steel set.

Sumber: Syed muntazir abas(2015)

Gambar 2.6 Grafik Peyangga Rock Structure Rating

2.1.8 Rate of Displacement

rate of displacement adalah salah satu parameter untuk mengukur kestabilan

lubang bukaan bawah tanah. Kriteria yang digunakan untuk perbandingan hasil adalah penelitian dari cording tahun 1974 dan zhenxiang 1984. Displacement rate

of 0.001 mm/hari menunjukkan kondisi yang stabil dan 0.05mm/day

menunjukkan kondisi yang berbahaya, Cording(1984) dan displacement <0.2 mm/day menunjukkan kondisi yang stabil 0.2-10mm/day relatif stabil dan >10 mm/day menunjukkan kondisi yang tidak stabil atau sangat berbahaya, Zhenxiang(1984)

(41)

2.1.9 Software Plaxis 8.1

Software yang banyak digunakan untuk perencanaan terutama untuk perhitungan

stabilitas konstruksi dan penurunan. Adapun prinsip perhitungannya adalah memecahkan persoalan yang rumit atau sukar dengan cara membagi–baginya menjadi bagian-bagian yang kecil sehingga menjadi lebih sederhana untuk penyelesaian.

2.2 Kerangka Konseptual

Alur penelitian dapat dilihat pada kerangka konseptual seperti yang dijelaskan pada gambar berikut:

Gambar 2.7. Kerangka Konseptual INPUT Data Primer 1. Dimensi terowongan 2. Sampel batuan 3. Data kekar 4. Kondisi air tanah Data Sekunder 1. Peta Geologi 2. Peta topografi 3. Peta Kesampaian Daerah PROSES Pengolahan Data 1. Kuat tekan point load

dengan persamaan 2.8 2. Kuat tekan UCS

dengan persamaan 2.10 3. Spesifikasi kekar

berdasarkan tabel 2.3 4. Rock Quality Design

dengan persamaan 2.1 5. Kondisi kekar dengan

tabel 2.4

6. Kondisi air tanah berdasarkan tabel 2.5 7. Orientasi kekar

berdasarkan tabel 2.6 8. Kohesi berdasarkan

tabel 2.13

9. Sudut geser dalam persamaan

10. Poisson ratio dengan persamaan 2.16 11. Permeabilitas dengan

persmaaan 2.20 12. Rock Structure Rating

dengan persamaan 2.18 13. Pengolahan displacement dan strength factor menggunakan software plaxis 8.2 OUTPUT 1. Pengelompokka n kelas massa batuan berdasarkan Rock Mass Rating 2. dan Rock Structure Rating 3. Rekomendasi peyangga berdasarkan Rock Structure Rating 4. Nilai displacement terowongan 5. Nilai Strength factor terowongan

(42)

26

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis metode penelitian yang peneliti lakukan adalah penelitian terapan (applied

research) yaitu penyelidikan yang hati-hati, sistematik, dan terus menerus

terhadap suatu masalah dengan tujuan untuk dapat digunakan dengan segera untuk keperluan tertentu (M.Nasir, 1988).

Penelitian terapan ini digolongkan menurut tujuan penelitian yang bertujuan untuk menemukan pengetahuan yang secara praktis dapat diaplikasikan.

3.2 Lokasi Dan Waktu Penelitian 3.2.1 Lokasi Penelitian

Dalam penelitian ini penulis melakukan penelitian pada CV.Air Mata Emas berlokasi di kumanis atas desa tumpuak tangah kecamatan talawi kota sawahlunto provinsi sumatera barat, secara geografis daerah penambangan tersebut terletak pada koordinat 100o47’37”-100o48’45,64” BT dan 00o34’57,44”- 00o35’44” LS. Lokasi penelitian ini berjarak sekitar 90Km atau 3 jam perjalanan dari kota padang(ibu kota provinsi Sumatera Barat) dan Sekitar 25Km dari pusat kota sawahlunto. Perjalanan ke lokasi penambangan bisa ditempuh dengan kendaraan roda empat maupun roda dua

3.2.2 Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 31 Juli 2019 sampai selesai. 3.3 Variabel Penelitian

Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang akan menjadi objek pengamatan penelitian sesuai dengan permasalahan yang akan diteliti. Maka variabel dari penelitian ini adalah dimensi terowongan, analisis pengukuran rock quality design

(43)

(RQD), pengamatan kekar, aliran air, dan menganalisis kualitas massa batuan berdasarkan Rock Mass Rating (RMR) dan Rock Structure Rating (RSR).

3.4 Data Dan Sumber Data 3.4.1 Data Primer

Data primer merupakan data yang secara langsung didapatkan di lapangan dengan melalui pengamatan langsung dan pengujian laboratorium, antara lain:

a. Pengukuran Dimensi Terowongan

Pengukuran dimensi terowongan nantinya akan dilakukan pada terowongan yang akan diteliti, adapun alat yang digunakan untuk pengukuran nantinya yaitu meteran. Data ini digunakan untuk permodelan dimensi terowongan, dimana data tersebut kita dapatkan langsung di lapangan. Ada beberapa parameter-parameter yang harus kita ketahui sebagai berikut:

1) Tinggi terowongan 2) Lebar terowongan 3) Panjang cap b. Sampling batuan

Data sampling batuan di dapat dengan teknik pengambilan sampling random

sampling yaitu pengambilan sampling secara acak sampling yang di ambil berupa

batupasir dan batubara. c. Data kekar

Pengukuran data kekar dilakukan pengamatan lansung dengan membuat scanline sepanjang 10 m pada terowongan produksi. Data yang diambil meliputi jumlah kekar jarak antar kekar, kondisi kekar dan orientasi kekar (strike dan dip).

d. Kondisi air tanah

Kondisi air tanah atau debit aliran air tanah akan sangat mempengaruhi kekuatan massa batuan. Oleh sebab itu, perlu diperhitungkan dalam klasifikasi massa batuan. Dan melakukan pengujian falling head untuk mendapatkan nilai konduktivitas hidrolik.

(44)

3.4.2 Data Sekunder

Data sekunder merupakan data yang diperoleh dari data yang sudah ada sebelumnya di perusahaan, amtara lain:

a. Peta geologi b. Peta topografi

c. Peta kesampaian daerah 3.4.2 Sumber Data

Sumber data dalam penelitian adalah subyek dari mana data dapat diperoleh. Dalam penelitian ini peneliti mendapatkan data dari pengamatan langsung di lapangan, serta melakukan pengujian laboratorium untuk pengujian kuat tekan dan kuat geser,dimana contoh batuan itu nantinya dijadikan sebagai data primer dalam penyelesaian penelitian.

3.5 Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data pada penelitian adalah sebagi berikut: 3.5.1 Pengukuran Dimensi Terowongan

Pengukuran dimensi terowongan nantinya akan dilakukan pada terowongan yang akan diteliti, adapun alat yang digunakan untuk pengukuran nantinya yaitu meteran. Data ini digunakan untuk permodelan dimensi terowongan, dimana data tersebut kita dapatkan langsung di lapangan. Ada beberapa parameter-parameter yang harus kita ketahui sebagai berikut:

a. Tinggi terowongan b. Lebar terowongan c. Panjang cap

3.5.2 Sampling Batuan

Data sampling batuan di dapat dengan teknik pengambilan sampling random

sampling yaitu pengambilan sampling secara acak sampling yang di ambil berupa

(45)

3.5.3 Data Kekar

Pengukuran data kekar dilakukan pengamatan lansung dengan membuat scanline sepanjang 10 m pada terowongan produksi. Data yang diambil meliputi jumlah kekar jarak antar kekar, kondisi kekar. Dari data srike dan dip yang sudah kita dapatkan kemudian selanjutnya kita masukan kedalam diagram Rosette, Contoh Diagram Rosette dapat dilihat pada Gambar 3.1. Spasi atau jarak antara kekar pengukuran spasi atau jarak antara kekar dilakukan disepanjang lubang tambang, untuk alat yang digunakan dalam pengukuran ini yaitu meteran dan penggaris. Spasi merupakan jarak antara kekar yang satu dengan kekar yang lain yang sejajar. Semakin besar nilai spasi pada kekar maka akan semakin kuat ketahanan batuannya begitupun sebaliknya.

Sumber: Made Astawa Rai dkk, (2011)

(46)

3.5.4 Kondisi air tanah

Kondisi air tanah atau debit aliran air tanah akan sangat mempengaruhi kekuatan massa batuan. Oleh sebab itu, perlu diperhitungkan dalam klasifikasi massa batuan. Kondisi air tanah ditentukan dengan mengamati atap dan dinding terowongan secara visual, kemudian dinyatakan dengan parameter. Dan melakukan pengujian falling head untuk mendapatkan nilai konduktivitas hidrolik.

3.6 Teknik Pengolahan Data

3.6.1 Pengelompokkan Kelas Massa Batuan

a. Point Load Indeks

merupakan pengujian alternatif lain yang digunakan untuk memperoleh nilai UCS. Jika pengujian UCS dilakukan dengan penekanan pada permukaan sampel, pada pengujian point load indeks sampel diuji pada satu titik. Uji point load diketahui untuk memprediksi nilai UCS secara tidak langsung.lihat persamaan 2.7 b. Kuat Tekan (UCS)

UCS adalah uji kuat tekan dengan satu arah dengan bentuk sampel batu tidak beraturan atau irregular dan regular geometri seperti silinder prisma dan kubik. Dalam pengukuran stabilitas tambang bawah tanah tekanan menjadi salah satu parameter di dalam kestabilan peyangga. jika Point Load Indeks telah didapat maka Unconfined Compressive Strength dapat ditentukan dari persamaan 2.10

c. Rock Quality Design

Untuk mendapatkan nilai RQD dapat menggunakan persamaan 2.1 d. Spasi Diskontinuitas / Kekar

Untuk mendapatkan nilai pembobotan spasi diskontinuitas dapat dilihat pada tabel 2.3

e. Kondisi Diskontinuitas / Kekar

Untuk mendapatkan nilai pembobotan Kondisi diskontinuitas dapat dilihat pada tabel 2.4

(47)

f. Kondisi Air Tanah

Untuk mendapatkan nilai pembobotan kondisi air tanah dapat dilihat pada tabel 2.5

g. Orientasi Diskontinuitas

Untuk mendapatkan nilai pembobotan orientasi diskontinuitas dapat dilihat pada tabel 2.6

h. Kohesi

Setelah dilakukan pembobotan Rock Mass Rating maka nilai kohesi dapat dilihat pada tabel 2.8

i.Sudut Geser Dalam

Setelah dilakukan pembobotan Rock Mass Rating makan nilai kohesi dapat dilihat pada tabel 2.8

j. Poisson Ratio

Untuk mendapatkan nilai Poisson Ratio dapat ditentukan dari persamaan 2.13 k. Permeabilitas

Untuk mendapatkan nilai Permeabilitas dapat ditentukan dari persamaan 2.17 l. Rock Structure Rating

Untuk mendapatkan nilai Rock Structure Rating dapat ditentukan dari persamaan 2.18

3.6.2 Pengolahan Data Menggunakan Software

Untuk mendapatkan nilai horizontal displacement, vertical displacement dan

strength factor digunakan software plaxis 8.2

a. Dips

1) Langkah pertama buka software Dips, selanjutnya pilih menu file kemudian

new.

(48)

Gambar 3.2. Langkah ke-2 Pengolahan Software Dips 2) Kemudian selanjutnya klik menu setup kemudian klik job control.

(49)

3) Kemudian silahkan buat project title sesuai tema pekerjaan, lalu kemudianuntuk Global Orientation Format nya diganti dengan

SRIKE/DIPL, lalu klik ok.

x

Gambar 3.4. Langkah ke-4 Pengolahan Software Dips

4) Kemudian masukan data strike dan dip left.

(50)

5) Kemudian klik menu view lalu klik Rosette Plot untuk merubah data tersebut menjadi sebuah bentuk diagram

6) Lalu klik add arrow menampilkan anak panah untuk mengetahui titik tengah dari diagram rosette tersebut.

(51)

7) Kemudian klik Add Text untuk memberikan keterangan.

8) Kemudian klik kanan pada mouse lalu pilih Display Option untuk mengganti warna-warna pada diagram agar mudah dimengerti.

(52)

Gambar 3.10. Langkah ke-10 Pengolahan Software Dips 9) Ini adalah hasil dari diagram rosette untuk perhitungan srike and dip.

(53)

b. Plaxis 8.2

1) Langkah pertama buka software Plaxis, selanjutnya pilih menu file kemudian

new

Gambar 3.12. Langkah pertama Pengolahan Software Plaxis 2) selanjutnya klik tool geometri line untuk membuat boundry.

(54)

3) Selanjut nya pilih tool tunnel

Gambar 3.14 Langkah ke-3 Pengolahan Software Plaxis

4) Kemudian pilih material soil dan interference

(55)

5) Kemudian input data data material untuk dianalisa di program plaxis

Gambar 3.15 Langkah ke-5 Pengolahan Software Plaxis 6) Kemudian assign material

(56)

7) Kemudian Generate Mesh dan update

Gambar 3.17 Langkah Ke-7 Pengolahan Software Plaxis

8) Kemudian update

(57)

9) Kemudian pilih initial pore pressure

10) Ini adalah Effective stress dan klik update

(58)

11) Kemudian calculate

12) Kemudian pilih output

(59)

13) Kemudian pilih deformations klik horizontal displacement

14) Kemudian pilih deformations klik vertical displacement

(60)

15) Kemudian pilih deformations klik total displacement

Gambar 3.25 Langkah Ke-15 Pengolahan Software Plaxis 16) Kemudian klik view pilih calculation info

(61)

3.7 Analisis Data

3.7.1 Pengelompokkan Kelas Massa Batuan

Pengelompokkan massa batuan menggunakan metode Rock Mass Rating dan Rock Structure rating

3.7.2 Pemilihan Rekomendasi Peyangga

Pemilihan rekomendasi peyangga adalah dengan memploting hasil pembobotan

rock structure rating kedalam grafik rekomendasi peyangga rsr dapat dilihat pada

gambar 2.7

3.7.3 Faktor Keamanan

Kemantapan lubang dipresentasikan melalui faktor keamanan (FK), merupakan rasio antara kekuatan dan tegangan yang dialami massa batuan di sekitar lubang bukaan. FK >1 menunjukkan kondisi mantap, tetapi tetap ada kemungkinan untuk runtuh dan FK < 1 menunjukkan kondisi yang tidak mantap, tetapi tetap ada kemungkinan untuk stabil.

3.7.4 Nilai Displacement

Nilai displacement dianalisa berdasarkan tabel rate of convergence menurut zhenxiang (1984) displacement rate <0,2 mm per day menunjukan kondisi terowongan stabil dan >0.2-10mm menunjukkan kondisi terowongan relative stabil dan >10mm perhari menunjukkan kondisi terowongan tidak stabil

Tabel 3.1 Rate of displacement

Rate of Displacemenmt Rate of Displacemenmt Clasification

<1,00 mm/day Negligible

>1,00 mm/day Moderate

>2,00 mm/day Severe

>3,00 mm/day Very Severe