PERENCANAAN SISTEM PENYALIRAN PADA KEMAJUAN TAMBANG SEBELAH BARAT PT. DAYA BAMBU
SEJAHTERA, DESA MANGUPEH, KABUPATEN TEBO, PROVINSI JAMBI
TUGAS AKHIR
Bayu Septriawan
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI (STTIND) PADANG
2018
PERENCANAAN SISTEM PENYALIRAN PADA KEMAJUAN TAMBANG SEBELAH BARAT PT. DAYA BAMBU
SEJAHTERA, DESA MANGUPEH, KABUPATEN TEBO, PROVINSI JAMBI
TUGAS AKHIR
untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik
BAYU SEPTRIAWAN 1310024427017
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI (STTIND) PADANG
2018
PERENCANAAN SISTEM PENYALIRAN PADA KEMAJUAN TAMBANG SEBELAH BARAT PT. DAYA BAMBU
SEJAHTERADESA MANGUPEH, KABUPATEN TEBO, PROVINSI JAMBI
Nama : Bayu Septriawan NPM : 1310024427017
Pembimbing I : Refky Adi Nata, ST. MT Pembimbing II : Yaumal Arby, ST. MT
ABSTRAK
Operasi penambangan yang dilakukan oleh PT. Daya Bambu Sejahtera menggunakan sistem tambang terbuka dengan metode open pit . Pada tambang terbuka kegiatannya berhubungan langsung dengan udara luar, akibatnya kegiatan penambangan sangat dipengaruhi oleh iklim. Salah satu iklim yang sangat besar pengaruhnya adalah hujan. Hujan merupakan sumber utama air pada tambang terbuka. Keberadaan air pada dasar front sangat mengganggu kegiatan penambangan, sehingga air tersebut harus dikeluarkan dari lokasi penambangan.
Sistem penyaliran tambang yang digunakan oleh PT. Daya Bambu Sejahtera pada front bagian barat menggunakan saluran dan pemompaan. Debit air dari front penambangan dipompakan menuju saluran, kemudian dialirkan menuju kolam pengendapan lumpur. Besarnya curah hujan rancangan adalah 443,78 mm/hari. Catchment area dibagi menjadi tiga, yaitu CA-1 dengan debit limpasan sebesar 3,918 m³/detik, CA-2 dengan debit limpasan sebesar 1,399 m³/detik dan CA-3 dengan debit limpasan sebesar 2,322 m³/detik.
Pada CA-1 dan CA-2 untuk mengeluarkan air menggunakan pemompaan, jumlah pompa pada CA-1 sebanyak 3 buah pompa pada putaran mesin 2200 rpm dan 10 buah pompa pada putaran mesin 900 rpm, sedangkan jumlah pompa untuk CA-2 sebanyak 1 buah jika putaran mesin 2200 rpm dan 4 buah pompa jika putaran mesin 900 rpm. Untuk mengeluarkan air pada CA-3 menggunakan saluran tambang dengan dimensi lebar dasar saluran 0,908 m, tinggi saluran 0,987 m, lebar muka air 1,824 m dan dengan kemiringan 6o.
Total lumpur adalah 258.001,84 m3/tahun, pengerukan dilakukan 12 kali dalan satu tahun.Volume lumpur dalam 1 kali pengerukan adalah 21.500,15 m3, volume lumpur sebesar 21.500,15 m3 tersebut terbagi dalam 6 buah kolam pengendapan lumpur, jadi volume untuk 1 kolam pengendapan lumpur adalah 5.375,02 m3. Dengan demikian dimensi kolam pengendapan lumpur yang harus direncanakan adalah, panjang 30 m, lebar 25 m dan kedalaman 8 m.
Kata kunci: Curah hujan rancangan, intensitas curah hujan, debit limpasan, dimensi saluran, pompa dan dimensi kolam pengendapan lumpur.
PLANNING OF THE DRAINAGE SYSTEM ON THE PROGRESS OF THE WEST MINE PT. DAYA BAMBU SEJAHTERA
DESA MANGUPEH, KABUPATEN TEBO, PROVINSI JAMBI
Name : Bayu Septriawan Student ID : 1310024427017
Supervisor I : Refky Adi Nata, ST. MT Supervisor II : Yaumal Arby, ST. MT
ABSTRACT
The mining operations conducted by PT. Daya Bambu Sejahtera use surface mining system with the method of open pit. In the surface mining activities relate directly to the outside air, as a result the mining activities are strongly influenced by climate. One of the huge influence climate is rain. Rain is the main source of water in sueface mining. The presence of water at the baseof the front is very troubling activities mining, so that the water must be removed from the mining location.
The drainage system of mine use PT. Daya Bambu Sejahtera on the western front using channels and pumping. The water debit from the mining front is pumped toward the channel, then flowed to the settling pond. The amount of rainfall draft is 443,78 mm/day. Catchment area is divided into three that is CA-1 with run off discharge of 3,918 m³/sec, CA-2 with run off discharge of 1,399 m³/s and CA-3 with run off discharge of 2,322 m³/ sec.
In the CA-1 and CA-2 to draining water using pumping, the number of pumps in CA-1 as much as 3 pieces of pumps at 2200 rpm and 10 pumps at 900 rpm, while the number of pumps used for CA-2 as much as 1 pieces of pumps at 2200 rpm and 4 pumps at 900 rpm. To remove water on CA-3 using mined channels with dimensions base widht of channel 0,908 m, channel height 0,987 m, wide water level 1,824 m, and with a slope 60o.
Total mud is 258.001,84 m3/year, dredging done 12 time in one year. The volume of mud in one dredging is 21.500,15 m3, mud volume of 21.500,15 m3 is divided into 6 pieces settling pond, so the volume for 1 settling pond is 5.375,02 m3. Thus the dimension of the settling pond to be planned is, long 30 m, wide 25 m, and high 8 m.
Key words: Rainfall plan, intensity of rainfall, run off, channel dimensions, pump and the dimension of settling pond.
KATA PENGANTAR
ﻢﻴﺤﺮﻠﺍﻦﻤﺤﺮﻠﺍﷲﻢﺴﺒ
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkah dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan salah satu mata kuliah wajib. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini belum sempurna karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis.
Walaupun demikian, penulis telah berusaha semaksimal mungkin dalam penyelesaian proposal penelitian 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. Bapak H. Riko Ervil, MT selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
2. Bapak Dr. Murad MS, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Pertambangan Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
3. Bapak Refky Adi Nata ST, MT selaku dosen pembimbing I dalam penulisan proposal penelitian.
4. Bapak Yaumal Arbi, ST, MT selaku dosen pembimbing II dalam penulisan proposal penelitian.
5. Bapak Chairil Nur selaku Kepala Teknik Tambang PT. Daya Bambu Sejahtera.
6. Teman-teman Mahasiswa/mahasiswi Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang, khususnya dari jurusan Teknik Pertambangan.
Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat-Nya kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis. Pada akhirnya penulis berharap semoga proposal penelitian ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari seluruh pihak demi kesempurnaan laporan ini.
Padang, April 2018
(Bayu Septriawan)
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL
HALAMAN PERSETUJUAN HALAMAN PERSEMBAHAN
ABSTRAK... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Rumusan Masalah... 4
1.5 Tujuan Penelitian ... 4
1.6 Manfaat Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1 Landasan Teori ... 6
2.1.1 Pengertian Pertambangan ... 6
2.1.2 Sistem Penambangan ... 6
2.1.2.1 Sistem Tambang Terbuka ... 6
2.1.2.2 Sistem Tambang Bawah Tanah ... 7
2.1.2.3 Sistem Tambang Bawah Air... 7
2.1.3 Perencanaan Tambang Terbuka... 8
2.1.3.1. Data Perancangan Tambang Terbuka... 8
2.1.4 Penyaliran Tambang ... 9
2.1.4.1 Daur Hidrologi... 9
2.1.4.2 Prespitasi... 10
2.1.4.3 Infiltrasi ... 11
2.1.4.4 Evaportranspirasi ... 11
2.1.4.5 Limpasan (run off) ... 12
2.1.5 Curah Hujan ... 13
2.1.5.1 Intensitas Curah Hujan ... 14
2.1.5.2 Periode Ulang Hujan ... 15
2.1.5.3 Daerah Tangkapan Hujan... 18
2.1.6 Saluran Tambang ... 19
2.1.7 Sumuran (sump) ... 21
2.1.8 Pompa... 22
2.1.8.1 Daya Pompa ... 23
2.1.8.2 Kapasitas Pompa ... 24
2.1.9 Pipa... 25
2.1.10 Aliran Fluida ... 29
2.1.11 Kolam Pengendapan Lumpur... 30
2.1.12 Penelitian Relevan... 31
2.2 Kerangka Konseptual ... 39
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 42
3.1 Jenis Penelitian ... 42
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian... 42
3.2.1 Tempat Penelitian ... 42
3.2.2 Waktu Penelitian... 42
3.3 Variabel Penelitian ... 42
3.4 Data dan Sumber Data ... 43
3.5 Teknik Pengumpulan Data ... 44
3.6 Teknik Pengolahan dan Analisis Data... 44
3.6.1 Teknik Pengolahan Data... 44
3.6.2 Analisis Data... 45
3.7 Diagram Alir Penelitian... 46
BAB IV TINJAUAN UMUM WILAYAH STUDI ... 48
4.1 Tinjauan Perusahaan ... 48
4.2 Lokasi dan Kesampaian Daerah ... 49
4.3 Geologi Regional ... 50
4.3.1 Stratigrafi Regional ...50
4.3.2 Struktur dan Tektonika Regional ...52
BAB V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... 55
5.1 Pengumpulan Data ... 55
5.2 Pengolahan Data... 55
5.2.1 Penentuan Curah Hujan Rancangan...57
5.2.2 Penentuan Intensitas Curah Hujan ...62
5.2.2.1 Intensitas Curah Hujan Front Barat...62
5.2.3 Penentuan Debit Limpasan ...65
5.2.3.1 Debit Limpasan Front Barat...65
5.2.4 Pemompaan ...66
5.2.4.1 Penentuan Head dan Daya Pompa Pada CA-1...67
5.2.4.2 Penentuan Head dan Daya Pompa Pada CA-2...71
5.2.5 Penentuan Jenis dan Dimensi Penampang Saluran ...75
5.2.5.1 Penentuan Jenis Penampang Saluran ...75
5.2.5.2 Dimensi Saluran ...78
5.2.6 Rencana Dimensi Kolam Pengendapan Lumpur ...81
BAB VI ANALISA HASIL PENGOLAHAN DATA ... 84
6.1 Sistem Pnyaliran Tambang Pada Front Barat...85
6.1.1 Sistem Drainase Saat ini...85
6.1.2 Perencanaan Sistem Drainase ...85
6.1.3 Sistem Pemompaan Saat ini ...86
6.1.4 Perencanaan Sistem Pemompaan ...87
6.2 Dimensi Kolam Pengendapan Lumpur...88
6.2.1 Dimensi Kolam Pengendapan Lumpur Saat Ini...88
6.2.2 Perencanaan Kolam Pengendapan Lumpur ...89
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN... 90
7.1 Kesimpulan ...90
7.2 Saran ...91 DAFTAR KEPUSTAKAAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien Limpasan Pada Berbagai Kondisi ... 13
Tabel 2.2 Hubungan Derajat dan Intensitas Curah Hujan ... 14
Tabel 2.3 Karakteristik Distribusi Frequensi ... 16
Tabel 2.4 Nilai Variabel Reduksi Gauss... 17
Tabel 2.5 Harga koefisien Manning ... 20
Tabel 2.6 Efisiensi Standar Pompa ... 24
Tabel 2.7 Kondisi Pipa dan Harga C ... 26
Tabel 2.8 Kofisien Kerugian Belokan Pipa ... 27
Tabel 2.9 Koefisien Kerugian Pipa Dari Berbagai Katup ... 28
Tabel 2.10 Sifat-sifat Fisik Air ... 29
Tabel 4.1 Koordinat IUP PT. Daya Bambu Sejahtera ... 48
Tabel 5.1 Curah Hujan Maksimum Periode 10 Tahun ... 56
Tabel 5.2 Daerah Tangkapan Hujan ... 57
Tabel 5.3 Deviasi Standar... 58
Tabel 5.4 Nilai-nilai Pada Persamaan Distribusi Log-normal... 60
Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Dengan Distribusi Log-normal ... 61
Tabel 5.6 Hasil Rekapitulasi Hasil Pengolahan Data ... 85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Daur Hidrologi ... 10
Gambar 2.2 Geometrik Penampang saluran ... 21
Gambar 2.4 Kerangka Konseptual... 41
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 47
Gambar 4.1 Peta Kesampaian Daerah PT. Daya Bambu Sejahtera... 50
Gambar 4.2 Stratigrafi Regional Daerah Penyelidikan ... 51
Gambar 4.3 Peta Geologi Regional Desa Mangupeh ... 52
Gambar 5.1 Penampang Trapesium... 79
Gambar 5.2 Penampang Saluran Terbuka ... 82
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Schedule Penelitian ... 92
Lampiran B Data Curah Hujan Tahunan ... 93
Lampiran C Data Curah Hujan Aktual Oktober 2017 ... 94
Lampiran D Alat Ukur Curah Hujan Sederhana... 95
Lampiran E Data Hari Hujan Oktober 2017... 96
Lampiran F Legalitas Data Lapangan... 97
Lampiran G Konversi Satuan Hujan... 98
Lampiran H Spesifikasi Pompa ... 99
Lampiran I Dokumentasi Lapangan ... 100
Lampiran J Ilustrasi Pemompaan... 106
Lampiran K Dimensi Kolam Pengendapan Lumpur ... 107
Lampiran L Dimensi Saluran... 108
Lampiran M Peta Situasi Tambang September 2017 ... 109
Lampiran N Peta Catchment Area ... 110
Lampiran O Peta Perencanaan Sistem Penyaliran ... 111
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Pertambangan batubara merupakan hal yang sangat berpengaruh bagi ketersediaan energi pada saat ini, baik digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, industri pembuatan semen, peleburan bijih besi, dan lain-lain. Hal itu dapat dilihat dari meningkatnya permintaan batubara, baik dari pasar domestik maupun mancanegara. Sehingga menuntut banyaknya perusahaan tambang berlomba- lomba meningkatkan produksi batubaranya untuk bersaing memenuhi permintaan pasar batubara dunia. Dalam mencapai target produksi, kelancaran suatu kegiatan penambangan menjadi faktor yang paling utama, yaitu dengan cara meminimalkan kendala-kendala yang dapat menghambat kegiatan penambangan.
Kendala air merupakan aspek vital yang tidak dapat dipisahkan dari sistem pertambangan terbuka, semakin banyak lahan yang akan ditambang, semakin banyak pula air yang masuk ke dalam tambang (Ramadandika & Putri, 2015).
Oleh karena itu perlu adanya rancangan sistem penyaliran yang baik untuk mencegah front penambangan tergenang air.
PT. Daya Bambu Sejahtera merupakan suatu perusahaan swasta nasional yang bergerak di bidang pertambangan batubara yang terletak di Desa Mangupeh, Kecamatan Tengah Ilir, Kabupaten Tebo, Provinsi Jambi. Berdasarkan denganSK Bupati Tebo No.3.402/ESDM/2010, Wilayah Izin Usaha Pertambangan (WIUP) PT. Daya Bambu Sejahtera seluas 3402 Ha. Sistem penambangan yang digunakan oleh PT. Daya Bambu Sejahtera adalah tambang terbuka dengan metode open pit.
Metode penambangan ini akan menyebabkan terbentuknya cekungan yang luas sehingga sangat potensial untuk menjadi daerah tampungan air, baik yang berasal dari air limpasan permukaan maupun air tanah. Pada saat kondisi cuaca ekstrim dengan adanya curah hujan yang tinggi, maka air yang berasal dari limpasan permukaan dapat menggenangi lantai dasar dan menyebabkan front penambangan berlumpur sehingga menghambat kegiatan penambangan (Endriantho & Ramli, 2009), terlebih lagi daerah penambangan PT.
Daya Bambu Sejahtera memiliki intensitas hujan yang cukup tinggi, yaitu berkisar 250 mm pada tahun 2016 dan berdasarkan BMKG telah dikategorikan curah hujan yang cukup tinggi.
Kegiatan penambangan batubara yang dilakukan PT. Daya Bambu Sejahtera terdiri dari pit A dan pit D, yang kemudian dibagi menjadi beberapa blok. Pada saat ini kegiatan penambangan difokuskan di pit D blok 3 dan 4. Sehubungan dengan meluasnya wilayah penambangan di pit D blok 3 dan 4 tersebut, maka daerah tangkapan hujan pun menjadi lebih luas dari yang sudah direncanakan sebelumnya sehingga debit yang dihasilkan air hujan juga semakin meningkat dan menyebabkan meluapnya air yang terdapat pada sump dikarenakan jumlah pompa yang digunakan tidak optimal lagi, terlebih lagi kolam pengendapan lumpur yang digunakan telah penuh oleh lumpur yang mengeras, sehingga proses pengendapan lumpur tidak terjadi dan mengakibatkan tersumbatnya saluran terbuka yang mengalirkan air dari kolam pengendapan lumpur ke sungai. Tersumbatnya saluran terbuka menyebabkan meluapnya air dan lumpur yang berasal dari tambang ke perkebunan warga yang terletak di sekitar saluran terbuka. Oleh karena itu harus
direncanakan kembali sistem penyaliran tambang untuk daerah kemajuan tambang di sebelah barat, yaitu pada pit D blok 3 dan 4. Agar kegiatan penambangan berjalan dengan lancar dan front penambangan terbebas dari genangan air setelah terjadinya hujan, maka sistem penyaliran harus dirancang dengan baik.
Berdasarkan latar belakang di atas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul “Perencanaan Sistem Penyaliran Pada Kemajuan Tambang Sebelah Barat PT. Daya Bambu Sejahtera Desa Mangupeh, Kabupaten Tebo, Provinsi Jambi”
1.2. Identifikasi Masalah
Dari hasil observasi yang dilakukan di PT. Daya Bambu Sejahtera, terdapat beberapa masalah yang dijumpai, antara lain:
1. Cukup tingginya intensitas curah hujan di PT. Daya Bambu Sejahtera, yaitu berkisar 250 mm pada tahun 2016.
2. Jumlah kebutuhan pompa tidak optimal sehingga mengakibatkan meluapnya air yang terdapat pada sump ketika hujan
3. Kolam pengendapan lumpur yang digunakan telah penuh oleh lumpur yang mengeras dan mengakibatkan banyak lumpur menggenangi perkebunan warga pada saat hujan.
1.3. Batasan Masalah
Agar penelitian ini lebih terarah dan sesuai tujuannya, maka penelitian ini diberi batasan sebagai berikut:
1. Berdasarkan jurnal bulletin geologi tata lingkungan, aquifer kabupaten tebo termasuk dalam cekungan air kabupaten bungo yang memiliki kedalaman
antara 50m-100m dan berdasarkan tinjauan yang dilakukan di lapangan, tidak terdapatnya rembesan atau mata air tanah yang mengalir ke front penambangan, sehingga penelitian ini difokuskan menghitung debit yang dihasilkan air hujan.
2. Sesuai dengan kondisi front penambangan, maka penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode Mine Dewatering dan Mine Drainage.
3. Penelitian hanya difokuskan pada kemajuan tambang periode 2 tahun (2017- 2019) kedepan dan hanya pada lokasi penambanagn pit D blok 3 dan pit D blok 4.
1.4. Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah yang telah diuraikan di atas, maka penulis merumuskan permasalahan ditinjau dari beberapa aspek diantaranya:
1. Berapakah unit pompa yang dibutuhkan dan spesifikasi pompa yang sesuai untuk mengeluarkan air yang masuk ke lokasi penambangan batubara PT.
Daya Bambu Sejahtera?
2. Berapakah ukuran dimensi saluran terbuka yang dibutuhkan untuk mengalirkan air yang di pompakan dari lokasi penambangan batubara pit D blok 3 dan pit D blok 4 menuju ke kolam pengendapan lumpur.
3. Berapakah ukuran dimensi kolam pengendap lumpur yang dibutuhkan untuk menampung air serta mengendapkan lumpur yang berasal dari lokasi penambangan batubara PT. Daya Bambu Sejahtera ?
1.5. Tujuan Penelitian
Berdasarkan uraian pada rumusan masalah maka dapat ditentukan tujuan penelitian sebagai berikut:
1. Menentukan unit pompa yang dibutuhkan dan spesifikasi pompa yang sesuai untuk mengeluarkan air yang masuk ke lokasi penambangan batubara PT.
Daya Bambu Sejahtera.
2. Menentukan ukuran dimensi saluran terbuka yang dibutuhkan untuk mengalirkan air yang di pompakan dari lokasi penambangan batubara pit D blok 3 dan pit D blok 4 menuju ke kolam pengendapan lumpur.
3. Menentukan ukuran dimensi kolam pengendap lumpur yang dibutuhkan untuk menampung air serta mengendapkan lumpur yang berasal dari lokasi penambangan batubara PT. Daya Bambu Sejahtera.
1.6. Manfaat Penelitian
Setelah penelitian dilakukan, penulis berharap hasil penelitian dapat memberi manfaat:
1. Bagi Perusahaan
Dapat menjadi bahan dan pertimbangan bagi PT. Daya Bambu Sejahtera dalam melaksanakan penerapan sistem penyaliran di pit D.
2. Bagi Peneliti
Dapat mengaplikasikan ilmu dibangku perkuliahan ke dalam bentuk penelitian, dan meningkatkan kemampuan dalam menyelesaika suatu kasus.
3. Bagi institusi STTIND Padang
Dapat dijadikan sebagai salah satu masukan untuk pembuatan jurnal dan dapat dijadikan sebagai referensi dan pedoman bagi mahasiswa yang akan melakukan penelitian khususnya dibidang keilmuan teknik pertambangan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Landasan Teori
Landasan teori merupakan teori-teori yang berhubungan dengan judul penelitian sebagai penguat penelitian, diantaranya dapat dilihat pada poin-poin di bawah ini:
2.1.1.Pengertian tambang
Definisi Pertambangan berdasarkan UU Nomor 4 Tahun 2009 adalah sebagian atau seluruh tahapan kegiatan dalam rangka penelitian, pengelolaan dan pengusahaan mineral atau bijih tembaga yang meliputi penyelidikan umum, eksplorasi,studi kelayakan, konstruksi, penambangan,pengolahan dan pemurnian, pengangkutan dan penjualan serta kegiatan paska tambang.
2.1.2.Sistem Penambangan
Menurut Partanto (1990), sistem penambangan secara garis besar dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu:
2.1.2.1. Sistem Tambang Terbuka (Surface Mining)
Merupakan metoda penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas penambangan dilakukan di atas atau relatif dekat dengan permukaan bumi dan tempat kerjanya berhubungan langsung dengan udara luar. Beberapa jenis metoda tambang terbuka yaitu sebagai berikut:
1. Open pit mining 2. Quarry
3. Open cast mining
4. Auger mining 5. Borehole mining 6. Dredging 7. Leaching
2.1.2.2. Sistem Tambang Bawah Tanah (Unerground Mining)
Merupakan metoda penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas penambangan dilakukan di bawah permukaan bumi dan tempat kerjanya tidak langsung berhubungan langsung dengan udara luar. Beberapa jenis metoda tambang bawah tanah yaitu sebagai berikut:
1. Room and pillar mining 2. Sublevel stoping
3. Longwall mining 4. Block caving 5. Cut and fill stoping 6. Shrinkage stoping
2.1.2.3. Sistem Tambang Bawah Air
Merupakan metoda penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas penambangan dilakukan di bawah permukaan air atau endapan bahan galian atau mineral berharga yang terletak di bawah permukaan air.
Untuk pemilihan metode penambangan yang cocok untuk perancangan penambangan, dipilih berdasarkan pada metoda yang dapat memberikan keuntungan yang terbesar dan bukan pada kedalaman atau dangkal tidaknya letak endapan bahan galian , serta perolehan tambang (mining recovery) yang terbaik.
Pemilihan berdasarkan keuntungan perlu dilakukan karena industri pertambangan dalam usahanya dikenal sebagai wasting assets, dengan resiko tinggi, sedangkan mineral atau endapan bahan galian tersebut tidak dapat diperbaharui (non renewable resources).
2.1.3.Perencanaan Tambang Terbuka
Sebelum dilakukan proses pelaksanaan penambangan, dilakukan terlebih dahulu perancangan penambangan termasuk di dalamnya batas akhir penambangan, tahapan penambangan tahunan, bulanan, penjadwalan produksi, waste dump, perhitungan kebutuhan alat, tenaga kerja, dan perkiraan biaya alat.
Menurut Irwandy Arif (2000), dalam perencanaan tambang terbuka harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
2.1.3.1. Data Perancangan Tambang Terbuka
Data yang diperlukan untuk membuat rancangan tambang terbuka adalah sebagai berikut:
1. Peta topografi dan peta geologi dengan skala 1 : 1000 atau 1 : 2000.
2. Data geologi dan ekplorasi rinci endapan bagan galian, letaknya, jenis bahan galian, stratigrafi, dip (kemiringan) dan strike (Jurus), kadar bijih rata-rata, dimensi bahan galian, jumlah sumber daya mineral, cadangan, penyebaran kadar, dan lain-lain.
3. Data geoteknik
4. Data hidrologi dan geohidrologi 5. Data kegempaan
6. Data keekonomian
2.1.4.Penyaliran Tambang
Penyaliran tambang adalah usaha atau kegiatan pengelolaan air yang masuk ke dalam tambang agar tidak menganggu kegiatan penambangan. penanganan masalah air dalam suatu tambang terbuka dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu:
1. Mine drainage merupakan suatu upaya untuk mencegah masuknya air ke dalam lubang tambang. Hal ini umum dilakukan untuk penanganan air tanah dan air yang berasal dari sumber air permukaan. Untuk itu dibuat system penyaliran air parit terbuka (open ditch), parit ini dibuat untuk mengalirkan air ke semua tempat agar tidak menganggu kegiatan penambangan.
2. Mine dewatering merupakan usaha yang dilakukan untuk mengeluarkan air yang telah masuk ke dalam areal penambangan, terutama untuk penanganan air hujan. Upaya penanganan digunakan pompa-pompa sehingga area produksi tidak terendam air dan kegiatan penambangan dapat terus beroperasi.
2.1.4.1. Daur Hidrologi
Air yang berada di dalam maupun di permukaan bumi mengalami proses yang membentuk daur. Secara umum daur hidrologi terjadi karena air yang menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut akan terkondensasi dan kembali jatuh ke bumi. Kejadian ini disebut presipitasi yang dapat berbentuk hujan, salju, atau embun. Peristiwa perubahan air menjadi uap air dan bergerak dari permukaan tanah ke udara disebut evaporasi, sedangkan penguapan air dari tanaman disebut
transpirasi. Jika kedua proses ini terjadi secara bersama-sama maka disebut evapotranspirasi.
Curah hujan yang jatuh di area tambang dipengaruhi oleh letak geografis yang merupakan daerah tropis dengan intensitas curah hujan yang cukup tinggi.
Hujan yang terjadi erat kaitannya dengan adanya siklus air atau daur hidrologi, untuk lebih jelasnya kita lihat daur hidrologi pada gambar 2.1 di bawah ini.
Sumber: Chay Asdak, 1995.
Gambar 2.1Daur Hidrologi 2.1.4.2.Presipitasi
Presipitasi adalah peristiwa jatuhnya cairan atmosfer ke permukaan bumi, presipitasi dapat terdiri dari beberapa bentuk, yaitu:
1. Hujan yang merupakan bentuk presipitasi yang paling penting.
2. Embun yang merupakan hasil kondensasi di permukaan tanah atau tumbuhan dan salju dan es.
Untuk wilayah Indonesia yang beriklim tropis, bentuk presipitasi yang paling penting adalah hujan. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya presipitasi adalah:
a. Adanya uap air di atmosfer.
b. Faktor-faktor meteorologis seperti suhu air, suhu udara, kelembaban, kecepatan angin, tekanan, dan sinar matahari.
c. Lokasi daerah berhubungan dengan sistem sirkulasi secara umum.
d. Rintangan yang disebabkan oleh gunung dan lain-lain.
2.1.4.3.Infiltrasi
Proses infiltrasi terjadi karena hujan yang jatuh di atas permukaan tanah sebagian dan seluruhnya akan mengisi pori-pori tanah. Curah hujan yang mencapai permukaan tanah akan bergerak sebagai air limpasan permukaan atau sebagai infiltrasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi infiltrasi adalah:
1. Faktor tanah, terutama yang berkaitan dengan sifat-sifat fisik tanah seperti ukuran butir dan struktur tanah.
2. Vegetasi atau tumbuh-tumbuhan.
3. Faktor lain, seperti kemiringan tanah, kelembaban tanah, dan suhu air.
2.1.4.4.Evapotranspirasi
Evapotranspirasi merupakan gabungan dari evaporasi dan transpirasi.
Evaporasi adalah proses penguapan dari permukaan air yang terbuka. Transpirasi adalah proses penguapan pada tumbuh-tumbuhan melalui sel-sel stomata. Faktor- faktor yang mempengaruhi evapotranspirasi adalah:
1. Radiasi matahari, karena proses perubahan air dari wujud cair menjadi gas memerlukan panas (penyinaran matahari secara langsung).
2. Angin yang berfungsi membawa uap air dari satu tempat ke tempat lain.
3. Suhu dan kelembaban relatif.
4. Jenis tumbuhan, karena evapotranspirasi dibatasi oleh persediaan kelembaban air yang diperlukan oleh tumbuh-tumbuhan serta ukuran stomata.
5. Jenis tanah, karena kadar kelembaban tanah membatasi persediaan air yang diperlukan tumbuhan.
Evapotranspirasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus turc sebagai berikut:
E = 0.5 (2.1)
2
) 9 (
,
0
T L
P P
(Sumber: Syukriadi, 2005)
Dimana :
E = Evapotranspirasi
P = Curah hujan rata - rata tahunan (mm/tahun) T = Temperatur rata - rata tahunan (ºC)
L(T) = Fungsi suhu = 300 + 25T + 0.05T3 2.1.4.5.Limpasan (Run Off)
Limpasan (run off) adalah semua air yang mengalir akibat hujan yang bergerak dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah tanpa memperhatikan asal atau jalan yang ditempuh sebelum mencapai saluran.
Debit limpasan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ini:
(2.2) A
I C Q (Sumber: Rudy Sayoga, 1999)
Dimana:
Q = Debit limpasan (m3/detik) C = Koefisien limpasan
I = Intensitas curah hujan (mm/jam) A = Luas catchment area (m2)
Tabel 2.1
Koefisien Limpasan Pada Berbagai Kondisi
No Kemiringan Tutupan Nilai (C)
1 Datar, <3%
Sawah dan rawa
Hutan dan perkebunan
Perumahan dengan kebun
0,2 0,3 0,4
2 Menengah
3% - 5%
Hutan dan perkebunan
Perumahan
Tumbuhan yang jarang
Tanpa tumbuhan dan daerah penimbunan
0,4 0,5 0,6 0,7
3 Curam,>15%
Hutan
Perumahan dan kebun
Tumbuhan yang jarang
Tanpa tumbuhan dan daerah tambang 0,6 0,7 0,8 0,9 - 1
Sumber: Rudy Sayoga,, 1999
2.1.5. Curah Hujan
Curah Hujan adalah jumlah atau volume air hujan yang jatuh pada satu satuan luas, dinyatakan dalam satuan mm. Sumber utama air permukaan pada suatu tambang terbuka adalah air hujan. Pengamatan curah hujan dilakukan dengan alat pengukur curah hujan. Ada dua jenis alat pengukur curah hujan yaitu alat ukur manual dan otomatis. Alat ini biasanya diletakan ditempat terbuka agar air hujan yang jatuh tidak terhalangi oleh bangunan atau pepohonan. Data tersebut berguna pada saat penentuan hujan rancangan.Analisa terhadap curah hujan ini
1. Annual Series yaitu metode dengan mengambil satu data maksimum setiap tahunnya yang berarti bahwa hanya besaran maksimum setiap tahun saja yang dianggap berpengaruh dalam analisa data penelitian.
2. Partial Duration Series yaitu metode dengan menentukan lebih dahulu batas awal tertentu curah hujan, selanjutnya data yang lebih besar dari batas bawah tersebut diambil dan dijadikan data yang akan dianalisa.
2.1.5.1.Intensitas Curah Hujan
Intensitas curah hujan adalah jumlah hujan yang dinyatakan dalam tinggi hujan atau volume hujan dalam satuan waktu. Berdasarkan tinggi rendahnya nilai intensitas curah hujan, hujan dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa tingkatan yang dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut ini:
Tabel 2.2
Derajat dan Intensitas Curah Hujan No DerajatHujan Intensitas Curah
Hujan
Kondisi 1. Hujan sangat
lemah
< 0,02 Tanah agak basah atau dibasahi sedikit
2. Hujan lemah 0,02 - 0,05 Tanah menjadi basah semuanya
3. Hujan normal 0,05 - 0,25 Bunyi curah hujan terdengar 4. Hujan deras 0,025 – 1,00
Air tergenang diseluruh permukaan tanah dan terdengar bunyi dari genangan
5. Hujan sangat deras
>1,00 Hujan seperti ditumpahkan, seluruh drainase meluap
Sumber: Rudy Sayoga,1999
Untuk menentukan nilai intensitas curah hujan dapat ditentukan dengan rumus dibawah ini:
(2.3)
3 /
24 2
24
24
tc
It R
(Sumber: Awang Suwandhi, 2004)
Harga tc dapat dicari dengan menggunakan rumus:
(2.4)
385 , 3 0
871 , 0
60
H
tc L
(Sumber: Awang Suwandhi, 2004)
Dimana:
It = Intensitas curah hujan (mm/jam) R24 = Curah hujan rancangan (mm/hari) Tc = Lama waktu konsentrasi (jam)
L = Jarak terjauh sampai titik pengaliran (meter)
H = Beda ketinggian dari titik terjauh sampai ke tempat berkumpulnya air (meter)
2.1.5.2.Periode Ulang Hujan
Curah hujan biasanya terjadi menurut pola tertentu dimana curah hujan biasanya akan berulang pada suatu periode tertentu, yang dikenal dengan periode ulang hujan. Sebelum menganalisis data hujan dengan salah satu distribusi di atas, perlu pendekatan dengan parameter-parameter statistik untuk menentukan distribusi yang tepat digunakan.
Parameter-parameter tersebut meliputi antara lain:
1. Penentuan rata-rata ( )X
(2.5)
n
X Xi
2. Penentuan deviasi standar (S)
(2.6) 1
)
( 2
nxi S x
3. Koefisien variasi (Cv)
(2.7) X
Cv S
4. Koefisien skewness (Cs)
(2.8)
1
33
2
1 n S
n
x Cs xi
n i
5. Koefisien ketajaman (Ck)
(2.9)
1
34 2
) 3 ( 2
1 n n S
n
x xi Ck n
n i
Dimana:
= Curah hujan rata-rata X
Xi = Curah hujan maksimun pada tahun x n = Lama tahun pengamatan
S = Deviasi standar Cv = Koefisien variasi Cs = Koefisien skewness Ck =Koefisien ketajaman
Tabel 2.3
Karakteristik Distribusi Frekuensi Jenis Distribusi Frekuensi Syarat Distribusi
Distribusi Normal Cs = 0 dan Ck = 3
Tabel 2.3 lanjutan
Distribusi Log Normal Cs >0 dan Ck >3
Distribusi Gumbel Cs = 1,139 dan Ck =5,402 Distribusi Log-Person III Cs antara 0 – 0,9
Sumber: Soewarno, 2004.
Perhitungan periode ulang hujan dapat dilakukan dengan beberapa metode, metoda Gumbel, metode distribusi Log Normal , metode Log Person III. Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode distribusi Log Normal dengan rumus sebagai berikut ini:
(2.10) S
K Y
YT T (Sumber: Suripin , 2004)
Dimana:
YT = Perkiraan nilai yang diharapkan terjadi dengan periode ulang T- tahunan, YT = Log X
= Nilai rata-rata hitung variat T
S = Deviasi standar nilai variat
KT =Faktor frekuensi, merupakan fungsi dari peluang atau periodeulang.Nilai KT dapat dilihat pada Tabel 2.4 nilai variabel reduksi Gauss
Tabel 2.4
Nilai Variabel Reduksi Gauss
No periode ulang Peluang KT
1 1.001 0.999 -3.05
2 1.005 0.995 -2.58
Tabel 2.4 lanjutan
3 1.01 0.99 -2.33
4 1.05 0.95 -1.64
5 1.11 0.9 -1.28
6 1.25 0.8 -0.84
7 1.33 0.75 -0.67
8 1.43 0.7 -0.52
9 1.67 0.6 -0.25
10 2.000 0.5 0
11 2.500 0.4 0.25
12 3.3 0.33 0.52
13 4.000 0.25 0.67
14 5.000 2 0.84
15 10.000 0.1 1.28
16 20.000 0.5 1.64
17 50.000 0.2 2.05
18 100.000 0.01 2.33
19 200.000 0.005 2.58
20 500.000 0.002 2.88
21 1000.000 0.001 3.9
Sumber:Suripin, 2004
2.1.5.3.Daerah Tangkapan Hujan
Daerah tangkapan hujan (catchment area) adalah luasnya permukaan yang apabila terjadinya hujan, maka air hujan tersbut akan mengalir ke daerah yang lebih rendah menuju titik pengaliran. Air yang jatuh ke permukaan sebagian akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi), sebagian ditahan oleh tumbuhan (intersepsi), dan sebagian lagi akan mengisi liku-liku permukaan bumi dan akan mengalir ke tempat yang lebih rendah. Daerah tangkapan hujan merupakan suatu daerah yang
dapat mengakibatkan air limpasan permukaan (run off) mengalir ke suatu daerah penambangan yang lebih rendah. Dalam menentukan batasan catchment area dapat dibatasi dari daerah pit limit penambangan, sedangkan daerah di luar areal penambangan tidak termasuk kedalam catchment area.
2.1.6.Saluran Tambang
Saluran yang mengalirkan air dengan suatu permukaan bebas disebut saluran terbuka. Menurut asalnya, saluran dapat digolongkan menjadi saluran alami (natural) dan saluran buatan (artificial). Bentuk penampang saluran air umumnya dipilih berdasarkan debit air, tipe material pembentuk saluran serta kemudahan dalam pembuatanya.
Saluran air dengan penampang segi empat atau segitiga umumnya untuk debit kecil sedangkan untuk penampang trapesium untuk debit yang besar. Bentuk penampang yang paling sering dan umum dipakai adalah bentuk trapesium, sebab mudah dalam pembuatannya, murah, efisien dan mudah dalam perawatannya serta stabilitas kemiringannya dapat disesuaikan menurut keadaan topografi dan geologi.
Kapasitas pengaliran suatu saluran ditentukan dengan rumus manning dan harga koefesien manning (n) dapat dilihat pada tabel 2.5 di halaman 20:
(2.11) A
S n R
Q 2
1 3
1 2
(Sumber: Rudy Sayoga, 1999)
Dimana:
Q = Debit aliran pada saluran (m3/detik)
R = Jari-jari hidrolik = 𝐴𝑃
S = Kemiringan dasar saluran (%)
P = Keliling basah
A = Luas penampang basah n = Harga koefisien manning
Tabel 2.5
Harga Koefisien Manning (n)
No Tipe Dinding Saluran n
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Besi tuang dilapis Kaca
Saluran beton Bata dilapis mortar Pasangan batu disemen Saluran tanah bersih Saluran tanah
Saluran dengan dasar batu dan tebing rumput Saluran pada galian batu padas
0,014 0,010 0,013 0.015 0,025 0,022 0,030 0.040 0.040 Sumber: Bambang Triatmodjo, 2008
Dimensi penampang yang paling efisien, yaitu dapat mengalirkan debit yang maksimum untuk suatu luas penampang basah tertentu. Untuk bentuk saluran yang akan dibuat ada beberapa macam bentuk dengan perhitungan geometrinya, dapat dilihat pada gambar 2.2 di halaman 21.
Sumber: Awang Suwandhi, 2004
Gambar 2.2 Geometri Penampang Saluran 2.1.7. Sumuran (Sump)
Sump merupakan tempat yang dibuat untuk menampung air sebelum air tersebut dikeluarkam dengan sistem pomompaan. Kolam penampung ini juga dapat berfungsi sebagai tempat mengendapkan lumpur.
Berdasarkan tata letak kolam penampung (sump), sistem penyaliran tambang dapat dibedakan menjadi:
1. Sistem penirisan terpusat
Pada sistem ini sump-sump akan ditempatkan pada setiap jenjang atau bench. Sistem pengaliran dilakukan dari jenjang paling atas menuju jenjang- jenjang yang berada di bawahnya, sehingga akhirnya air akan terpusat pada main sump untuk kemudian dipompakan keluar tambang.
2. Sistem penirisan tidak memusat
Sistem ini diterapkan untuk daerah tambang yang relatif dangkal dengan keadaan geografis daerah luar tambang yang memungkinkan untuk mengalirkan air secara langsung dari sump ke luar tambang.
Berdasarkan penempatannya, sumuran (sump) dapat dibedakan menjadi tiga jenis di antaranya:
1. Travelling sump
Sump ini dibuat pada daerah front tambang. Tujuan dibuat sump ini adalah untuk menanggulangi air permukaan. penggunaan sump ini relatif singkat dan selalu ditempatkan sesuai dengan kemajuan tambang.
2. Sump Jenjang
Penempatan sump ini adalah pada jenjang tambang dan biasanya dibagian lereng tepi tambang. Sump ini disebut sebagai sump permanen karena dibuat untuk jangka waktu yang cukup lama dan biasanya dibuat dari bahan kedap air dengan tujuan untuk mencegah meresapnya air yang dapat menyebabkan longsornya jenjang.
3. Main sump
Sump ini dibuat sebagai tempat penampungan air terakhir, pada umumnya sump ini dibuat pada elevasi terendah dari dasar front tambang.
2.1.8. Pompa
Pompa merupakan suatu peralatan yang berfungsi untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ketempat lain. Berdasarkan prinsip kerjanya pompa dibedakan atas:
1. Reciprocating Pump
Pompa ini bekerja berdasarkan torak maju mundur secara horizontal di dalam silinder. Keuntungan jenis ini adalah efisien untuk kapasitas kecil dan umumnya dapat mengatasi kebutuhan energi (julang) yang tinggi. Kerugiannya adalah beban yang berat serta perlu perawatan yang teliti. Pompa jenis ini kurang sesuai untuk air berlumpur karena katup pompa akan cepat rusak. Oleh karena itu jenis pompa ini kurang sesuai untuk digunakan di tambang.
2. Centrifugal Pump
Pompa ini bekerja berdasarkan putaran impeller di dalam pompa. Air yang masuk akan diputar oleh impeller, akibat gaya sentrifugal yang terjadi air akan dilemparkan dengan kuat ke arah lubang pengeluaran pompa. Pompa jenis ini banyak digunakan ditambang, karena dapat melayani air berlumpur, kapasitasnya besar dan perawatannya lebih muda.
3. Axial Pump
Pada pompa aksial, zat cair mengalir pada arah aksial (sejajar poros) melalui kipas. Umumnya bentuk kipas menyerupai baling-baling kapal.
2.1.8.1.Daya Pompa
Daya pompa merupakan usaha pompa tiap satuan waktu. Beberapa langkah yang harus ditempuh untuk menghitung daya pompa adalah dengan menghitung losses yang terjadi pada instalasi pompa yang akan direncanakan. Untuk menentukan daya pompa dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
(2.12)
p
p n
H Q
P g
(Sumber: Syukriadi, 2005)
Dimana:
Pp =Daya pompa (Watt)
ρ = Kerapatan air (998,3 kg/m3 pada suhu 20º C) g = Percepatan gravitasi ( 9.8m/s2)
Q =Kapasitas pompa (m3/s) H =Head total pompa (m)
p =Efisiensi pompa(%)
Tabel 2.6
Efisiensi Standar Pompa
2.1.8.2.Kapasitas Pompa
Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang harus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang direncanakan.
Sumber: Haruo Tahara Sularso, 200.
2.1.9. Pipa
Pipa adalah saluran tertutup yang digunakan untuk mengalirkan fluida. Pipa untuk keperluan pemompaan biasanya terbuat dari baja, tetapi untuk tambang yang tidak terlalu dalam dapat mengunakan pipa HDPE. Pada dasarnya bahan apapun yang digunakan harus memperhatikan kemampuan pipa untuk menekan cairan di dalamnya.
Sistem perpipaan tidak akan terlepas dari adanya gaya gesekan pada pipa, belokan, pencabangan, bentuk katup, serta perlengkapan pipa lainnya. Hal ini akan menyebabkan terjadinya kehilangan energi sehingga turunnya tekanan di dalam pipa. Kerugian head yang terjadi pada sistem perpipaan adalah sebagai berikut:
1. Kerugian head akibat gesekan pada pipa (head friction)
Perhitungan besarnya kerugian gesekan pada pipa dapat dihitung dengan persamaan Hazen-William berikut ini:
(2.13) D L
C
Hf Q
10,1666,85 4,185,85
(Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006)
Dimana:
Hf = Kerugian gesekan pada pipa (m) Q = Debit aliran pipa (m3/detik)
C = Koefesien (dapat dilihat Tabel 2.6) D = Dimameter pipa (m)
Tabel 2.7
Kondisi Pipa dan Harga C
No Kondisi Pipa C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pipa besi cor baru Pipa besi cor tua Pipa baja baru Pipa baja tua
Pipa dengan lapisan semen Pipa dengan terarang batu
130 100 120 - 130 80 - 100 130 - 140 140
Sumber: Rudy Sayoga, 1999
2. Static head (Hc)
Static Head adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi antara tempat penampungan dengan tempat pembuangan.
(2.14)
1
2 h
h Hc
(Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006)
Dimana:
h2 = Elevasi air keluar h1 = Elevasi air masuk 3. Shock loss head (Hl)
Kehilangan ini pada jaringan pipa disebabkan oleh perubahan-perubahan mendadak dari geometri pipa, belokan-belokan, dan sambungan-sambungan.
(2.15) g n
f v
Hl
2
2
(Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006)
Dimana:
D = Diameter dalam pipa (m)
n = Jumlah belokan f = Koefisien kerugian
θ = Besar sudut belokan (derajat) g = Percepatan gravitasi (9,8 m/s2) v = Kecepatan rata- rata dalam pipa (m/s)
Tabel 2.8
Koefesien Kerugian Belokan Pipa F
θ°
Halus Kasar
5 0.016 0.024
10 0.034 0.44
15 0.042 0.062
22.5 0.066 0.154
30 0.130 0.165
45 0.236 0.320
60 0.471 0.684
90 1.129 1.265
Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006
4. Kerugian head pada katup (Hv )
Kerugian head pada katup adalah kehilangan energikarena gesekan katup dan dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut ini:
(2.16) g
f v
Hv v
2
2
(Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006)
Dimana:
v = Kecepatan rata-rata di penampang masuk katup (m/s)
Hv = Kerugian head katup (m) Tabel 2.9
Koefesien Kerugian Dari Berbagai Katup
DIAMETER (mm) JENIS
KATUP 100 1,50 200 250 300 400 500 600 700 800 900 10 00
12 00
13 50
15 00
16 50 Katup sorong 0,14 0,12
Katup kupu-
kupu 0,6 – 0,16 (bervariasi menurut kontruksi dan diameter) Katup putar 0,09- 0,026 (bervariasi menurut diameter) Katup cegah
jenis ayun 1,2 1,15 1,1 1
0,9
8 0,96 0,94 0,92 0,9 0,
88 Katup cegah
tutup cepat jenis tekanan
1,2 1,15 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,
4 Katup cegah
jenis angkat bebas
1,44 1,39 1,3
4 1,3 1,2
Katup cegah tutup-cepat jenis pegas
7,3 6,6 5,9 5,3 4,6
Katup kepak 0,5 Katup Isap
saringan 1,97 1,91 1,8
4 1,78 1,72
Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006
Dari uraian diatas maka head total pompa dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
(2.17)
g H v
H H H
H f c i v d
2
2
(Sumber: Haruo Tahara Sularso, 2006)
Dimana:
H = Head total pompa (m) Hf = Head friction pompa (m) Hc = Head statis pompa (m) Hl = Head shock loss pompa (m) Hv = Head kerugian pada katup (m)
= Head kecepatan keluar (m) g
vd
2
2
g = Percepatan gravitasi (= 9,8 m/s2)
Vd = Kecepatan rata-rata di penampang masuk katup (m/s) 2.1.10.Aliran fluida
Dalam ilmu fisika dinyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan tetapi dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya. Karena itu teorema bernoulli menyatakan bahwa energi total setiap partikel dari fluida sama pada sisi masuk dan sisi keluar sistem pada suatu titik. Untuk mengetahui kerapatan air dalam berbagai suhu dapat dilihat pada tabel 2.10.
Tabel 2.10
Sifat-Sifat Fisik Air (Air di Bawah 1 Atm, dan Air Jenuh di atas 100ºC) Temperatur
(Cº)
Kerapatan (Kg/l)
Viskositas Kinematik (m2/s)
Tekanan Uap Jenuh (Kgf/cm2)
0 0.9998 1.729 x 10- 6 0.00623
5 1.0000 1.520 0.00889
10 0.9998 1.307 0.01251
20 0.9983 1.004 0.02383
30 0.9957 0.801 0.04325
40 0.9923 0.658 0.07520
50 0.9880 0.554 0.12578
60 0.9832 0.475 0.20313
70 0.9777 0.413 0.3178
80 0.9716 0.365 0.4829
90 0.9652 0.326 0.7149
100 0.9581 0.295 1.0332
120 0.9431 0.244 2.0246
140 0.9261 0.211 3.685
160 0.9073 0.186 6.303
180 0.8869 0.168 10.224
200 0.8647 0.155 15.855
Tabel 2.10 lanjutan.
220 0.8403 0.150 23.656
240 0.814 0.136 34.138
260 0.784 0.131 47.869
280 0.751 0.128 65.468
300 0.712 0.127 87.621
Sumber: Haruo Tahara Sularso, 200.
2.1.11. Kolam Pengendapan Lumpur (KPL)
Kolam Pengendapan Lumpur (KPL) berfungsi sebagai tempat menampung air tambang sekaligus untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang ikut bersama air dari lokasi penambangan. Kolam pengendapan akan berfungsi dengan baik apabila rancangan kolam pengendapan yang akan dibuat sesuai dengan debit air limpasan yang akan ditampung untuk pengendapan lumpur. Rancangan kolam pengendapan dari segi geometri harus mampu untuk menampung debit air dari lokasi penambangan.
Kolam pengendapan lumpur selain sebagai tempat untuk mengendapkan material tersuspensi, di area tambang juga berfungsi sebagai penampungan air limbah yang mengandung air asam tambang (pH < 6), dimana di dalam tampungan tersebut dilakukan perlakuan penetralan air limbah atau tercemar sehingga bisa menjadi normal sesuai ambang batas baku mutu yang disyaratkan oleh pemerintah. Di kolam pengendap tersebut bisa dilakukan treatment berupa pengapuran, pemberian alum, aerasi, dan perlakuan-perlakuan lainnya sesuai dengan kondisi kandungan limbahnya.
2.1.12. Penelitian Relevan
Beberapa hasil penelitian relevan sebelumnya yang sesuai dengan penelitian ini, dapat dilihat sebagai berikut:
1. Penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Endrianto dan Muhammad Ramli (2013). Dengan judul Perencanaan Sistem Penyaliran Tambang Terbuka Batubara di PT. Kitadin Tanjung Mayang. Operasi penambangan batubara pada Pit Seam 11 Selatan PT Kitadin Tandung Mayang dilakukan dengan sistem tambang terbuka. Sistem tambang terbuka akan membentuk cekungan yang luas, sehingga menjadi tempat terakumulasinya air pada lantai pit penambangan. Sistem penyaliran tambang terbuka yang digunakan adalah mine dewatering, yaitu mengeluarkan air yang masuk ke dalam tambang. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah mengkaji sistem penyaliran tambang terbuka yang sekarang digunakan di Pit Seam 11 Selatan sesuai dengan rencana kemajuan tambang.
Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan penelitian ini, yaitu dengan cara menganalisa air permukaan, menganalisa data curah hujan, menghitung curah hujan rencana dengan metode gumbel, menghitung daerah tangkapan hujan dengan software autocad 2008, menghitung intensitas curah hujan dengan rumus kirpich, menghitung debit limpasan dengan rumus rasional, setelah didapat debit total selanjutnya ditentukan rencana dimensi sump, rencana jumlah pompa dan pipa, dan rencana dimensi saluran dan rencana kolam pengendapan.
2. Penelitian yang dilakukan oleh Eko Rahmadianto Hermawan (2014).
Dengan judul Perencanaan Drainase Tambang Terbuka PT. Kaltim Prima Coal Sangatta Kalimantan Timur. Kegiatan Penambangan adalah serangkaian kegiatan observasi, eksplorasi, desain infrastruktur, pembersihan lahan, eksploitasi dan rehabilitasi. Curah hujan area Sangatta cukup tinggi, yaitu 2000-3000 mm/tahun, maka diperlukan sebuah desain infrastruktur drainase yang baik dan bisa mengakomodir limpasan pada pit, dapat mengorganisir limpasan diluar pit, pemusatan semua debit limpasan pada kolam pengendap sebelum di realese adalah sasaran desain infrastruktur drainase tambang.
Studi dilakukan di Section Sangatta Pit South Pinang PT. KPC, dengan luas area pada kondisi aktual 330 ha, pada tahun 2014 seluas 342,063 ha, pada 2015 seluas 365,154 ha, pada 2016 seluas 404,413 ha dan 2017 seluas 423,103 ha. Item desain yang diperhitungkan antara lain, desain hujan rancangan, perhitungan limpasan, perhitungan kapasitas sump, perencanaan pompa, perencanaan saluran drainase dan desain pola operasi outflow pada setlling pond agar tidak mengganggu kebutuhan air rumah potong hewan dibagian hilir.
3. Penelitian yang dilakukan oleh Fitri Nauli, dkk. Dengan judul Rancangan Sistem Penyaliran Pada Tambang Batubara PT. Bukit Asam Sumatera Selatan. Penelitian dilakukan di Tambang Air Laya yang merupakan salah satu lokasi penambangan milik PT. Bukit Asam (persero) Tbk yang dikerjakan oleh PT. Pamapersada Nusantara. Perusahaan ini berlokasi di
Tanjung Enim, Kecamatan Lawang Kidul, Kecamatan Muara Enim, Provinsi Sumatra Selatan. Metode penelitian yang dilakukan dengan cara survei dan observasi, tujuan penelitian ini untuk medukung kemajuaan tambang pada bulan januari 2014. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk menghitung jumlah debit air yang ada pada sumuruan utama yang terkena kemajuan tambang dimana sumuran utama di bagi menjadi dua bagian yaitu sumuran A dan sumuran B, menghitung jumlah pompa yang digunakan untuk mengeringkan sumuran, mengevaluasi kebutuhaan kolam pengendapan apakah bisa menampung air yang di pompakan dari sumuran utama.
4. Penelitian yang dilakukan oleh Yudha Krisna Suhendra, dkk. Dengan judul Kajian Teknis Sistem Penyaliran Tambang Terbuka PT. Megumy Inti Anugrah Kalimantan Timur. Penelitian dilakukan pada pit X PT. Megumy Inti Anugerah jobsite PT. Rantau panjang Utama Bhakti. Pit ini berlokasi di Desa Pegat bukur, Kecamatan Sambaliung, Kabupaten Berau, Provinsi Kalimantan Timur. Kegiatan Penambangan Batubara di PT. Megumy Inti Anugerah menggunakan sistem tambang terbuka dengan metode strip mine.
Sistem penyaliran yang digunakan adalah mine dewatering dan mine drainage. Sumber air berasal dari air hujan dan air limpasan dibiarkan mengalir masuk kedalam sumuran, kemudian dikeluarkan dengan cara pemompaan. Saat musim hujan di PT. Megumy Inti Anugerah sering terjadi genangan dan luapan air di lantai dasar tambang dikarenakan volume air hujan dan air limpasan yang masuk kedalam lokasi tambang cukup besar namun volume sumuran tidak cukup untuk menampung air yang masuk serta
untuk mengeringkan genangan air tersebut membutuhkan waktu yang cukup lama. Oleh karena itu perlu adanya kajian terhadap sistem penyaliran tambang yang ada.
Untuk mencegah supaya air tidak masuk ke area penambangan maka dibuat saluran terbuka disekitar bukaan tambang. Kemudian untuk air yang masuk kedalam bukaan tambang pit X dialirkan secara alami kedalam sumuran.
5. Penelitian yang dilakukan oleh Isnaeni, dkk. Dengan judul Kajian Teknis Dimensi Kolam Pengendapan di Settling Pond 71 C PT. Perkasa Inakakerta Kalimantan Timur. PT. Perkasa Inakakerta adalah perusahaan yang bergerak dalam bidang pertambangan batubara, berlokasi di Bengalon, Provinsi Kalimantan Timur. Sistem penambangan yang diterapkan adalah sistem penambangan terbuka, lokasi penelitian berada di Settling Pond 71 C.
Pengukuran parameter kualitas air dilakukan terlebih dahulu sebelum dialirkan keperairan bebas. Adapun parameter yang diukur adalah pH 6-9, TSS < 300 Mg/l, Besi (Fe) < 4 Mg/l dan Mangan (Mn) < 7 Mg/l dengan menggunakan kertas lakmus, TSS meter dan Colorimeter DR 890, Kolam pengendapan terdiri dari 7 kompartemen, 3 komapartemen sebagai proses pengendapan dan 4 kompartemen sebagai perawatan (treatment). Koagulan yang digunakan untuk menetralkan pH adalah kapur padam (CaO) sebanyak 71 kg/jam.
Saat ini untuk parameter kualitas air yang belum memenuhi standar baku mutu adalah pH dan TSS, koagulan yang digunakan terlalu banyak,
faktor yang mempengaruhi adalah dimensi kolam pengendapan yang terlalu luas sehingga kurang efektif. Upaya agar parameter kualitas air memenuhi baku mutu dan koagulan yang digunakan tidak terlalu banyak adalah melakukan perbaikan pada dimensi kolam menjadi 2 kompartemen sebagai proses pengendapan material padatan dan 3 kompartemen untuk perawatan (treatment).
6. Penelitian yang dilakukan oleh Eben Ezer Edoard Prasetyo. Dengan judul Rancangan Dimensi Settling Pond Berdasarkan Daerah Tangkapan Hujan pada Pit B2a PT. Sebuku Batubai Coal Kalimantan Selatan. Untuk mencegah keluarnya air bersama material pengotor seperti lumpur dan lainnya, dibutuhkan settling pond yang digunakan untuk mengendapkan material pengotor tersebut sebelum air keluar kembali ke pengaliran umum seperti sungai dan danau. Sebelum pembuatan settling pond dilakukan pembuatan saluran terbuka agar debit air limpasan yang masuk kedalam Pit tidak terlalu besar. Dalam pembuatan saluran terbuka diperlukan perhitungan debit limpasan berdasarkan curah hujan.
Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan penelitian ini, yaitu dengan cara menentukan luas daerah tangkapan hujan, menghitung besarnya debit air limpasan, menentukan ukuran saluran terbuka untuk merancang dan merencanakan dimensi settling pond yang sesuai dengan debit air limpasan.
7. Penelitian yang dilakukan oleh Sari Uly Sibarani, dkk. Dengan judul Analisis Teknis Mine Dewatering Terhadap Rencana Tiga Tahun
Penambangan PT. Muara Alam Sejahtera Sumatera Selatan. PT. Muara Alam Sejahtera adalah perusahaan yang bergerak diindustri pertambangan batubara yang aktivitas penambangannya menggunakan sistem open pit. Berdasarkan rencana penambangan tiga tahun hingga tahun 2016 perusahaan akan memperluas permukaan kerja tambang dan memperdalam elevasi pit bottom dari 20 mdpl mejadi 0 mdpl. Hal ini akan sangat potensial untuk terjadinya banjir atau genangan air dikarenakan metode penambanganya yang open pit membentuk cekungan. Untuk mencegah terjadinya banjir di permukaan kerja tambang yang dapat menurunkan rencana produksi, maka dibutuhkan penanggulangan air yang telah masuk ke tambang tanpa melakukan perubahan design dengan menggunakan metode mine dewatering dengan menganalisa air yang masuk ke tambang terhadap kapasitas pompa. Tujuanya agar air yang dipompakan keluar tambang dapat mengeringkan permukaan kerja tambang dan menghambat terjadinya banjir serta penurunan produksi.
Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan penelitian ini, yaitu dengan cara menganalisa data curah hujan, menghitung curah hujan rencana dengan metode gumbel, menghitung daerah tangkapan hujan dengan software mine scape 4.118, menghitung intensitas curah hujan dengan rumus kirpich, menghitung debit limpasan dengan rumus rasional, setelah didapat debit total selanjutnya ditentukan rencana dimensi sump, dan menganalisa pompa sesuai debit limpasan.
8. Penelitian yang dilakukan oleh Mustika Ramadandika Ansari Putri.
Dengan judul Perencanaan Sump di Pit Selatan PT. Pama Persada Nusantara
Job Site BMTB Kalimantan Selatan. Hal yang terpenting dalam perencanaan sump adalah curah hujan, erosi, sedimentasi dan air tanah. Dalam studi kali ini digunakan uji RAPS untuk menguji konsistensi data. Untuk menghitung debit air yang masuk ke tambang, dihitung curah hujan rancangan dengan metode Log Person Tipe III dengan kala ulang 2 tahun, yang merupakan umur tambang. Perhitungan debit saluran dihitung menggunakan rumus rasional. Agar saluran yang digunakan tetap lancar maka diperlukan perhitungan sedimentasi pada setiap saluran. Setelah itu menentukan dimensi tiap saluran yang masuk ke sump dan juga dimensi sump. Untuk mengeluarkan air yang ada di sump maka diperlukan pompa, yang dipompakan ke settilng pond. Untuk menentukan lamanya pemompaan maka digunakan simulasi perhitungan pemompaan.
9. Penelitian yang di lakukan oleh Arie Saputra, dkk. Dengan judul Water Management System Tambang pada Pit PT. Ulima Nitra Job Site PT.
Menambang Muara Enim. PT. Ulima Nitra merupakan salah satu kontraktor pertambangan batubara yang berada di Sumatera Selatan. Secara umum lokasi tambang berada di daerah perbukitan, kegiatan penambangan dilakukan dengan metode surface mining. Penggunaan sistem ini mengakibatkan lokasi penambangan berhubungan langsung dengan udara luar. Salah satu pengaruhnya adalah hujan yang dapat menyebabkan terjadinya genangan air pada dasar tambang. Keberadaan air akan mengganggu kelancaran kegiatan penambangan, air tersebut harus dikeluarkan dari lokasi penambangan. Metode penirisan tambang yang
digunakan oleh PT. Ulima Nitra adalah sistem penirisan terpusat. Penggunaan metode ini menempatkan sebuah sump pada setiap jenjang atau bench. Sistem pengaliran dilakukan dari jenjang paling atas menuju jenjang-jenjang yang berada di bawahnya, sehingga akhirnya air akan terpusat pada main sump untuk kemudian dipompakan. Jika terjadi hujan, tambang tergenang air, kondisi ini dapat menggangu kegiatan penambangan walaupun pompa dihidupkan. Hal ini membuktikan bahwa sistem penirisan yang digunakan belum efektif. Penelitian ini mendesain sump dan saluran terbuka yang dapat menampung air limpasan, agar debit air yang masuk ke dalam area penambangan berkurang.
Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan penelitian ini, yaitu dengan cara menghitung curah hujan rencana dengan metode gumbell, menghitung luas cathment area dengan software minex 6.0.6, menghitung debit limpasan dengan rumus rasional, menghitung evaportranspirasi dengan rumus Turc Langbein Wundt, menghitung debit total, menghitung volume sump, menghitung dimensi saluran terbuka dengan rumus manning, dan menghitung head pompa dengan rumus bernouli, menghitung daya pompa.
10. Penelitian yang dilakukan oleh Endra Setiawan, dkk. Dengan judul Kajian Teknis Sistem Penyaliran pada Tambang Batubara di PT. Pipit Mutiara Jaya Kalimantan Utara. Kegiatan Penambangan Batubara di PT. Pipit Mutiara Jaya menggunakan sistem tambang terbuka dengan metode strip mine. Sistem penyaliran yang digunakan adalah mine dewatering. Sumber air
