2.1. Peledakan dan Mekanisme Pecahnya Batuan
Peledakan merupakan aktivitas penambangan yang bertujuan untuk
memberaikan batuan atau material dimana bahannya terdiri dari bahan kimia yang
mampu menciptakan ledakan. Salah Salah satu metode
pemberaian/pembongkaran pada batuan adalah metode peledakan. Metode
peledakan bertujuan untuk menghancurkan, melepas ataupun membongkar suatu
bahan galian dari batuan induknya.
Pada pemberaian batuan dengan metode peledakan, ukuran fragmen
batuan hasil peledakan merupakan suatu faktor yang sangat penting,
dimana ukuran fragmen batuan diharapkankan sesuai dengan kebutuhan pada
kegiatan penambangan selanjutnya.
Konsep mekanisme pecahnya batuan yang dipakai adalah konsep
pemecahan dan reaksi–reaksi mekanik dalam batuan homogen. Sifat
mekanis dalam batuan yang homogen akan berbeda dari batuan yang mempunyai
rekahan– rekahan dan heterogen seperti yang dijumpai dalam pekerjaan
peledakan.
Proses pecahnya batuan akibat dari peledakan dibagi dalam tiga tingkatan
yaitu dynamic loading, quasi-static loading, dan release of loading. (lihat
Gambar 3.1.).
1) Proses pemecahan tingkat I (dynamic loading)
Pada saat bahan peledak meledak, tekanan tinggi menghancurkan
batuan di daerah sekitar lubang ledak. Gelombang kejut yang
meninggalkan lubang ledak merambat dengan kecepatan 3000–5000
m/det, akan mengakibatkan tegangan tangensial yang menimbulkan
rekahan yang menjalar dari daerah lubang ledak. Rekah pertama
menjalar terjadi dalam waktu 1 – 2 m/s.
2) Proses pemecahan tingkat II (quasi-static loading)
Tekanan sehubungan dengan gelombang kejut yang
meningkatkan lubang ledak pada proses pemecahan tingkat I
adalah positif. Apabila mencapai bidang bebas akan dipantulkan,
tekanan akan turun dengan cepat, kemudian berubah menjadi
negatif dan timbul gelombang tarik. Gelombang tarik ini
merambat kembali di dalam batuan. Oleh karena batuan
lebih kecil ketahanannya terhadap tarikan daripada tekanan, maka
akan terjadi rekahan – rekahan primer disebabkan karena
tegangan tarik dari gelombang yang dipantulkan. Apabila
tengangan regang cukup kuat akan menyebabkan slambing
atau spalling pada bidang bebas. Dalam proses pemecahan tingkat
I dan tingkat II fungsi dari gelombang kejut adalah menyiapkan
batuan dengan sejumlah rekahan – rekahan kecil. Secara teoritis
energi gelombang kejut jumlahnya antara 5 – 15 % dari energi
dasar untuk proses pemecahan tingkat akhir.
3) Proses pemecahan tingkat III (release of loading)
Dibawah pengaruh takanan yang sangat tinggi dari gas–gas hasil
peledakan maka rekahan radial primer (tingkat II) akan
diperlebar secara cepat oleh kombinasi efek dari tegangan tarik
disebabkan kompresi radial dan pembajian (pneumatic wedging).
Apabila massa batuan di depan lubang ledak gagal dalam
mempertahankan posisinya bergerak ke depan maka tegangan
tekan tinggi yang berada dalam batuan akan dilepasan. Efek dari
terlepasnya batuan adalah menyebabkan tegangan tarik tinggi
dalam massa batuan yang akan melanjutkan pemecahan hasil yang
telah terjadi pada proses pemecahan tingkat II. Rekahan hasil
dalam pemecahan tingkat II menyebabkan bidang – bidang lemah
untuk memulai reaksi – reaksi fragmentasi utama pada proses
2.2. Geometri Peledakan Menurut R.L Ash
R.L.Ash (1967) membuat suatu pedoman perhitungan geometri
peledakan jenjang berdasarkan pengalaman empiris yang diperoleh di berbagai
tempat dengan jenis pekerjaan dan batuan yang berbeda-beda. Sehingga
R.L. Ash berhasil mengajukan rumusan-rumusan empiris yang dapat
digunakan sebagai pedoman dalam rancangan awal suatu peledakan batuan.
2.2.1. Burden (B)
Burden adalah jarak tegak lurus antara lubang tembak dengan bidang
bebas yang panjangnya tergantung pada karakteristik batuan. Menentukan
ukuran burden merupakan langkah awal agar fragmentasi batuan hasil
peledakan sesuai dengan yang diinginkan. "Burden" adalah dimensi yang
terpenting dalam menentukan keberhasilan suatu pekerjaan peledakan.
Untuk menentukan besarnya "burden" perlu diketahui harga dari "burden
ratio" (KB).
Harga KB dipengaruhi oleh jenis batuan yang akan diledakkan dan
bahan peledak yang dipakai. R. L. Ash telah mengadakan percobaan
dalam menentukan KB yaitu memakai cara perbandingan relatif energi
yang dihasilkan bahan peledak dan mempertirnbangkan sifat batuan
terutama berat batuan yang akan diledakkan.
Caranya adalah sebagai berikut :
Percobaan peledakan dilakukan pada batuan standar memakai bahan
peledak standar. Batuan standar adalah batuan yang mempunyai
standar adalah bahan peledak yang mempunyai berat jenis (SG) = 1.2
dan kecepatan detonasi (Ve) = 12.000 fps.
KB yang dihasilkan dari percobaan disebut KB standar, KBstd = 30.
Apabila peledakan dilakukan pada batuan yang bukan standar
dengan menggunakan bahan peledak yang bukan standar, maka
perlu dilakukan pengaturan kembali harga KB rumus yang dipakai adalah:
………. (2.1)
AF
2
=
[
Densitybstusns
tan
dar
Densitybatuanyangdiledakan
]
1/3
Spacing yang lebih kecil dari ketentuan akan menyebabkan ukuran
batuan hasil peledakan terlalu hancur. Tetapi jika spacing lebih besar
dari ketentuan akan menyebabkan banyak terjadi bongkah (boulder) dan
tonjolan (stump) diantara dua lubang tembak setelah peledakan.Berdasarkan
cara urutan peledakannya, pedoman penentuan spacing adalah sebagai
berikut:
Peledakan serentak, S = 2 B
Peledakan beruntun dengan delay interval lama (second delay) S = B
Peledakan dengan millisecond delay, S antara 1 B hingga 2 B
Jika terdapat kekar yang saling tidak tegak lurus, S antara 1,2 B - 1,8
B Peledakan dengan pola equilateral dan beruntun tiap lubang tembak dalam baris yang sama, S = 1,15 B
2.2.3. Stemming (T)
Stemming merupakan panjang isian lubang ledak yang tidak diisi bahan
peledak, tetapi diisi material seperti tanah liat atau material hasil pemboran
(cutting). Fungsi stemming adalah meningkatkan confinning pressure dari gas
hasil peledakan, menyeimbangkan tekanan di daerah stemming ,mengontrol
kemungkinan terjadinya airblast dan flyrock
Untuk menghitung panjang stemming perlu ditentukan dulu stemming
ratio (Kt), yaitu perbandingan panjang stemming dengan burden. Biasanya
rock dan stress balance. Untuk menghitung stemming dipakai persamaan:
T = Kt x B ... (2.3)
Keterangan :
T = Stemming (m)
Kt = Stemming Ratio (0,7 – 1,0 m)
Burden = Burden (m)
2.2.4. Subdriling (J)
Subdrilling merupakan kelebihan panjang lubang ledak pada bagian
bawah lantai jenjang. Subdrilling dimaksudkan agar jenjang terbongkar tepat
pada batas lantai jenjang sehingga didapat lantai jenjang yang rata
setelah peledakan. Panjang subdrilling dipengaruhi oleh struktur geologi,
tinggi jenjang dan kemiringan lubang ledak. Panjang subdrilling diperoleh
dengan menentukan harga subdrilling ratio (Kj) yang besarnya tidak lebih
kecil dari
0,20. Untuk batuan massive biasanya dipakai Kj sebesar 0,3.
Hubungan Kj dengan burden diekspresikan dengan persamaan sebagai berikut :
J = Kj x B ………(2.4)
Keterangan :
J : Subdriling (m)
Kj : Subdilling ratio (0,2 – 0,4)
2.2.5. Kedalaman Lubang Ledak(H)
Kedalaman lubang ledak merupakan penjumlahan dari panjang
stemming dengan panjang kolom isian (PC) bahan peledak.Kedalaman lubang
ledak biasanya disesuaikan dengan tingkat produksi (kapasitas alat muat) dan
pertimbangan geoteknik. Menurut R.L. Ash, kedalaman lubang ledak
berdasarkan pada hole depth ratio (Kh) yang harganya berkisar antara 1,5 –
4,0.
Hubungan kedalaman lubang ledak dengan burden adalah sebagai berikut :
H = Kh . B ...(2.5)
Keterangan :
H = Kedalaman lubang ledak (m)
Kh = Hole dept ratio (1,5 – 4)
B = Burden (m)
2.2.6. Panjang Kolom Pengisian(PC)
Panjang kolom isian merupakan hasil pengurangan dari kedalaman
lubang ledak dengan panjang stemming. Dengan persamaan:
PC= H – T....(2.6)
Keterangan :
PC = Panjang kolom isian (m)
T = Stemming (m)
Gambar 2.2 Geometri Peledakan
2.3. Powder Factor
Powder factor (PF) didefinisikan sebagai perbandingan jumlah bahan
peledak yang dipakai dengan volume peledakan, jadi satuannya kg/m³.
Karena volume peledakan dapat pula dikonversi dengan berat, maka
pernyataan PF bias pula menjadi jumlah bahan peledak yang digunakan dibagi
berat peledakan atau kg/ton.
Jumlah pemakaian bahan peledak sangat mempengaruhi terhadap
fragmentasi batuan hasil peledakan. Powder factor merupakan suatu
bilangan untuk menyatakan berat bahan peledak yang dibutuhkan untuk
Dalam menentukan powder factor ada empat macam satuan yang dapat
digunakan yaitu:
a. Berat bahan peledak per volume batuan yang diledakkan (kg/m3).
b. Berat bahan peledak per berat batuan yang diledakkan (kg/ton).
c. Volume batuan yang diledakkan per berat bahan peledak (m3/kg).
d. Berat batuan yang diledakkan per berat bahan peledak (ton/kg).
Secara umum, powder factor dapat dihubungkan dengan unit produksi
pada operasi peledakan. Dengan powder factor dapat diketahui konsumsi
bahan peledak yang digunakan. Nilai powder factor dipengaruhi oleh jumlah
bidang bebas, geometri peledakan, pola peledakan, struktur geologi batuan dan
karakteristik massa batuan itu sendiri.
Bila pengisian bahan peledak terlalu banyak maka akan mengakibatkan
Faktor
H = Kedalaman Lubang Tembak (m)
2.4. Perhitungan Jumlah Bahan Peledak
Densitas pengisian (loading density), yaitu jumlah bahan peledak setiap
meter kedalaman kolom lubang ledak (lihat Tabel 3.1). Densitas
pengisian digunakan untuk menghitung jumlah bahan peledak yang diperlukan
setiap kali peledakan. Disamping itu, perhatikan pula kolom lobang ledak (L),
yang terbagi menjadi “penyumbat” atau stemming (T) dan “isian utama” (PC).
Bahan peledak hanya terdapat sepanjang kolom PC, sehingga keperluan
bahan peledak setiap kolom adalah perkalian PC dengan densitas pengisian (de)
atau:
Whandak = PC x de………...(2.8)
Wtotal handak= n x PC x de ……….……….. (2.9)
Dimana :
2.5. Perhitungan Volume Batuan yang akan diledakan
Pada tambang terbuka atau quarry, yang umumnya menerapkan
peledakan jenjang (bench blasting), volume batuan yang akan
diledakkan tergantung pada dimensi spasi, burden, tinggi jenjang, dan
jumlah lubang ledak yang tersedia. Dimensi atau ukuran spasi, burden dan
tinggi jenjang memberikan peranan yang penting terhadap besar kecilnya
volume peledakan. Artinya volume hasil peledakan akan meningkat bila
ukuran ketiga parameter tersebut diperbesar, sebaliknya untuk volume yang
kecil. Sedangkan pada tambang bawah tanah, baik pembuatan terowongan
atau jenis bukaan lainnya, volume hasil peledakan diperoleh dari
perkalian luas permuka kerja atau front kerja atau face dengan
kedalaman lubang ledak rata-rata.
Prinsip volume yang akan diledakkan adalah perkalian burden (B), spasi (S)
dan tinggi jenjang (H) yang hasilnya berupa balok dan bukan volume
yang telah terberai oleh proses peledakan. Volume tersebut dinamakan
volume padat (solid atau insitu atau bank), sedangkan volume yang
telah terberai disebut volume lepas (loose).
Volume Peledakan Perlubang (m3) = (B x S x H) ……...(2.10)
Total Volume Peledakan (m3) = B x S x H x n …...(2.11)
Dimana : B = Burden (m)
H = Kedalaman Lubang Ledak (m)