FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI TINGKAT
FRAGMENTASI
Tingkat fragmentasi batuan hasil peledakan merupakan suatu petunjuk yang sangat penting dalam menilai keberhasilan dari suatu kegiatan peledakan, dimana material yang memiliki ukuran seragam lebih diharapkan daripada material yang banyak berukuran bongkah. Tingkat fragmentasi yang kecil akan menambah produktivitas, mengurangi keausan dan kerusakan peralatan sehingga menurunkan biaya pemuatan, pengangkutan dan proses berikutnya, dalam beberapa pekerjaan juga akan mengurangi secondary blasting. Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap fragmentasi hasil peledakan adalah :
1. Karakteristik Massa Batuan
Pada suatu proses peledakan densitas dan kekuatan (strength) dari batuan mempunyai hubungan yang cukup erat. Secara umum batuan yang mempunyai densitas yang rendah dapat lebih mudah dihancurkan dengan faktor energi yang lebih rendah, sedangkan batuan yang mempunyai densitas yang lebih tinggi memerlukan energi yang lebih tinggi untuk mendapatkan hasil fragmentasi yang memuaskan.
Pada massa batuan yang mempunyai densitas yang tinggi, ada beberapa cara untuk memastikan energi peledakan yang sedang berlangsung cukup untuk menghancurkan batuan :
a. Menambah diameter lubang ledak, agar tekanan yang terjadi pada lubang ledak dapat ditingkatkan dengan adanya penambahan ANFO.
b. Mengubah geometri peledakan dan rangkaian pola penyalaan.
c. Memilih material stemming yang cocok, agar energi peledakan dapat terdistribusi pada massa batuan secara sempurna.
Mudstone dengan densitas rata-rata 2,05 gr/cm3 secara teori akan memberikan
ukuran boulder yang lebih kecil dibandingkan dengan sandstone yang mempunyai densitas 2,33 gr/cm3.
1.1. Kekuatan Batuan
Kuat tekan dan kuat tarik merupakan parameter awal untuk menentukan suatu proses peledakan. Semakin tinggi harga dari kuat tekan dan kuat tarik dari batuan, maka batuan tersebut akan semakin susah untuk dihancurkan.
Mudstone yang terdapat di daerah penelitian mempunyai kuat tekan
rata-rata 18,17 MPa dan kuat tarik rata-rata-rata-rata 1,92 MPa lebih mudah dihancurkan daripada sandstone dengan kuat tekan rata-rata 20,4 MPa dan kuat tarik rata-rata 2,13 MPa. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa harga kuat tarik lebih rendah dari kuat tekan, oleh karena itu retakan-retakan yang terjadi pada massa batuan akibat proses peledakan yang sedang berlangsung lebih banyak disebabkan oleh tegangan tarik yang dihasilkan dari proses peledakan yang bersangkutan.
2. Stuktur geologi Batuan
Salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu operasi peledakan adalah struktur geologi. Adanya ketidakmenerusan dalam sifat batuan akan mempengaruhi perambatan gelombang energi dalam batuan. Jika perambatan energi melalui bidang perlapisan, maka sebagian gelombang akan dipantulkan dan sebagian lagi akan dibiaskan dan diteruskan, karena adanya sebagian gelombang yang dipantulkan maka kekuatan energi peledakan akan berkurang.
Kekar atau joint merupakan suatu rekahan pada batuan yang tidak mengalami pergeseran pada bidang rekahannya didalam massa batuan yang memiliki sifat ketidakmenerusan (discontinuities) yang juga merupakan bidang lemah. Jika batuan yang diledakkan terdapat banyak kekar, maka hasil peledakannya akan membentuk blok-blok dengan mengikuti arah kekar-kekar yang ada maka dapat dipastikan fragmentasi batuan yang dihasilkan menjadi tidak seragam. Untuk mengatasi hal tersebut maka arah peledakan harus disesuaikan dengan arah dan kemiringan umum dari kekar tersebut. Disamping itu bidang bebas yang terbentuk juga cenderung mengikuti arah kekar tersebut, oleh sebab itu arah bidang bebas dari jenjang perlu disesuaikan dengan arah kekar yang ada.
Berdasarkan hasil analisis kekar dengan menggunakan program Dips versi 5.0 diperoleh arah dan kemiringan umum kekar yaitu kekar mayor N 272°E/64° dan kekar minor N 150°E/76°. Menurut R.L. Ash (1967) untuk menyesuaikan arah peledakan dengan arah kekar yang ada, bidang bebas diambil sejajar dengan perpotongan kedua kekar dan menentukan arah peledakan kearah sudut tumpul dari perpotongan kedua kekar tersebut, sehingga didapatkan arah peledakan untuk optimalisasi fragmentasi yaitu N 31°E dan N 211°E.
3. Air Tanah
Kondisi air tanah sangat mempengaruhi proses peledakan, adanya air menyebabkan bahan peledak harus mengubah air disekitarnya menjadi uap air selama proses detonasi. Jika kandungan air tanah pada suatu daerah blok peledakan sangat tinggi, bahan peledak (ANFO) kemungkinan tidak akan meledak atau rusak dan akan terjadi misfire. Untuk mengatasi hal ini bahan peledak perlu dibungkus dengan bahan yang tahan air sebelum dimasukkan ke lubang ledak atau jika lubang ledak sudah terisi air maka air dikeluarkan dengan udara bertekanan tinggi dari kompresor.
Selain dengan membungkus bahan peledak ANFO dengan kantong plastik, masalah air dalam lubang ledak juga dapat diatasi dengan mengganti bahan peledak ANFO dengan HANFO (heavy ANFO) yaitu campuran antara ANFO dengan emulsi dengan perbandingan tertentu.
4. Kemiringan lubang ledak
Kemiringan lubang ledak secara teoritis ada dua, yaitu lubang ledak tegak dan lubang ledak miring. Rancangan peledakan yang menerapkan lubang ledak tegak, maka gelombang tekan yang dipantulkan oleh bidang bebas lebih sempit, sehingga kehilangan gelombang tekan akan cukup besar pada lantai jenjang bagian bawah, hal ini dapat menyebabkan timbulnya tonjolan pada lantai jenjang. Sedangkan pada peledakan dengan lubang ledak miring akan membentuk bidang bebas yang lebih luas, sehingga akan mempermudah proses pecahnya batuan dan kehilangan gelombang tekan pada lantai jenjang menjadi lebih kecil (Gambar 1.1).
Gambar 1.1
Pemboran dengan lubang ledak tegak dan lubang ledak miring 11)
5. Pola pemboran
Pola pemboran merupakan suatu pola pada kegiatan pemboran dengan menempatkan lubang-lubang bor secara sistematis. Berdasarkan letak lubang bor maka pola pemboran pada umumnya dibedakan menjadi dua macam, yaitu pola pemboran sejajar (paralel pattern) dan pola pemboran selang-seling (staggered
pattern). Pola pemboran sejajar adalah pola dengan penempatan lubang bor yang
saling sejajar pada setiap kolomnya, sedangkan pola pemboran selang-seling adalah pola dengan penempatan lubang bor secara selang-seling pada setiap kolomnya (Gambar 1.2).
Pola pemboran sejajar merupakan pola yang lebih mudah diterapkan dilapangan, tetapi perolehan fragmentasi batuannya kurang seragam, sedangkan pola pemboran selang-seling lebih sulit penanganannya di lapangan namun fragmentasi batuannya lebih baik dan seragam, hal ini disebabkan karena distribusi energi peledakan yang dihasilkan lebih optimal bekerja dalam batuan. (Gambar 1.3)
Gambar 1.2 Pola pemboran
Bidang Bebas
Area tidak terkena energi peledakan
Area tidak terkena energi peledakan PARALEL PATTERN
STAGGERED PATTERN Area pengaruh energipeledakan
Lubang ledak Lubang ledak
Bidang Bebas
Area pengaruh energipeledakan
Bidang bebas B S Pola pemboran sejajar (paralel). S = Spasi B = Burden Bidang bebas B S Pola pemboran selang-seling (staggered). S = Spasi B = Burden B Gambar 1.3
6. Geometri peledakan
Geometri peledakan merupakan suatu rancangan yang diterapkan pada suatu peledakan yang meliputi burden, spasi, stemming, subdrilling, powder charge, tinggi jenjang dan kedalaman lubang ledak.
Perhitungan geometri peledakan berdasarkan rumusan C. J. Konya yang didasarkan atas perbedaan berat jenis batuan (SG) yaitu berat jenis rata-rata, berat jenis minimum dan berat jenis maksimum sehingga akan didapat tiga rancangan geometri yang dapat diterapakan sesuai dengan kondisi lapangan. Ketiga rancangan geometri tersebut dapat ditabulasikan pada Tabel 1.1, dengan bentuk rancangannya pada Gambar 1.2.
Tabel 1.1
Perbedaan geometri peledakan berdasarkan berat jenis batuan
Geometri Peledakan B S T J H PC
berat jenis batuan rata-rata 6,3 7 4,4 1,9 13,9 9,5
berat jenis batuan minimal 6,7 7,4 4,7 2 14 9,3
berat jenis batuan maksimal 5,9 6,7 4,1 1,8 13,8 9,7
Gambar 1.4
1) Ratio spasi terhadap burden
Ratio spasi terhadap burden juga mempengaruhi tingkat fragmentasi hasil peledakan. Burden dan spasi berkaitan dengan diameter lubang bor, kedalaman, jenis batuan dan panjang kolom isian. Spasi lubang ledak yang lebih kecil dari burden cenderung menyebabkan splitting prematur antar lubang ledak. Hal ini menyebabkan lepasnya gas ledakan secara prematur ke udara. Hilangnya energi pengangkatan mengurangi proses pemecahan dan menghasilkan slab batuan berukuran besar. Bagian muka lereng antar lubang ledak tetap utuh dan akan menyebabkan kesulitan dalam penggalian dan toe tak terbongkar. Besarnya ratio spasi terhadap burden (Ks) =1 – 2. Burden yang berlebihan menyebabkan :
• Fragmentasi menjadi lebih kasar, produktifitas yang lebih rendah
• Terjadi overbreak, getaran tanah dan menambah kestabilan dinding. 2) Stemming
Stemming adalah tempat material penutup di dalam lubang ledak, yang
letaknya di atas kolom isian bahan peledak.
Stemming akan menambah fragmentasi dan perpindahan batuan dengan
mengurangi keluarnya gas ledakan bertekanan tinggi ke udara bebas. Fungsi
stemming adalah agar terjadi keseimbangan tekanan dan mengurung gas-gas hasil
ledakan sehingga dapat menekan batuan dengan energi yang maksimal. Disamping itu stemming juga berfungsi untuk mencegah agar tidak terjadi batuan terbang (flyrock) dan ledakan tekanan udara (airblast) saat peledakan.
a. Jenis stemming
Material berbutir, kering merupakan stemming terbaik karena mereka mempunyai resistensi inersial dan resistensi friksi tinggi untuk menahan. Panjang
stemming dapat dikurangi jika digunakan stemming yang efektif akan menghasilkan
distribusi bahan peledak dan memperbaiki fragmentasi.
Ukuran butir stemming 10 – 15% dari diameter lubang ledak merupakan material stemming yang paling efektif . Material stemming yang saling mengunci akan memberikan drajat pengurungan gas hasil ledakan yang lebih baik daripada material dengan ukuran halus.
b. Panjang stemming
Stemming yang tidak memadai menambah hancurnya batuan di bagian atas,
tetapi mengurangi fragmentasi secara keseluruhan dan perpindahan karena gas keluar ke udara bebas lebih cepat dan mudah. Disamping itu juga menimbulkan batu terbang (fly rock), overbreak pada permukaan dan ledakan udara (air blast). besarnya ratio stemming (Kt) = 0,5 - 1
7. Priming (penyalaan awal)
Hal yang penting mengenai penyalaan awal adalah letak primer dalam kolom bahan peledak. Umumnya primer pada atau dekat level (bootom priming). Bootom
priming mempunyai keuntungan : • Memperbaiki fragmentasi
• Mengurangi masalah toe, lantai lebih baik, muka yang lebih bersih
• Mengurangi suara, ledakan udara, batu terbang dan overbreak pada permukaan
• Lebih sedikit terjadi cut off dan gagal ledak.
8. Pola penyalaan
Urutan dimana lubang ledak dinyalakan dan interval waktu antar detonasi berikutnya mempunyai pengaruh yang besar terhadap kinerja peledakan secara keseluruhan (lihat Gambar 1.5). Kinerja peledakan produksi hanya dapat dioptimalkan bila isian diledakkan dalam suatu urutan yang terkendali pada selang yang sesuai. Alokasi waktu tunda yang optimum untuk suatu peledakan bergantung pada beberapa faktor dianyaranya :
• Sifat massa batuan (rock mass properties)
• Geometri peledakan
• Diameter, kemiringan dan panjang lubang ledak
• Karakteristik bahan peledak
• Sistem inisiasi
• Batasan lingkungan
• Hasil yang diinginkan
Gambar 3.11 Pengaruh waktu tunda
Rancangan peledakan yang akan diterapkan adalah metode non elektrik (NONEL) sedangkan pola peledakan yang akan diterapkan adalah pola peledakan beruntun perlubang dengan menggunakan NONEL surface delay dan inhole delay. Untuk surface delay bervariasi antara 17 ms, 25 ms, 42 ms dan 65 ms sedangkan
inhole delay menggunakan 500 ms tiap lubang ledak.
Penggunaan NONEL down hole delay 500 ms dimaksudkan untuk meningkatkan faktor keamanan terhadap terjadinya cut-off yaitu kondisi adanya sejumlah bagian kolom bahan peledak yang gagal meledak karena terjadinya ketidakmenerusan kolom bahan peledak. Ketidakmenerusan tersebut dapat disebabkan karena terjadinya rongga saat pengisian atau karena adanya material lain yang masuk ke kolom bahan peledak. NONEL Surface delay terdiri dari waktu tunda pada control row dan echelon row. Waktu tunda pada echelon row adalah waktu
tunda peledakan antar lubang dalam satu baris sedangkan pada control row adalah waktu tunda peledakan antar baris. Waktu tunda 17 atau 25 ms digunakan untuk penundaan antar lubang ledak dalam satu baris sedangkan waktu tunda 42 ms atau 65 ms digunakan untuk penundaan antar baris. Pemakaian waktu tunda antar baris yang besar dimaksudkan untuk memberikan waktu yang cukup untuk proses peledakan pada baris sebelumnya sehingga akan terbentuk bidang bebas bagi peledakan baris berikutnya.
9. Penggunaan bahan peledak (Powder factor)
Besarnya powder factor berkaitan dengan diameter lubang ledak yang diguanakan. Berdasarkan hasil perhitungan, untuk rancangan geometri peledakan yang dihitung dengan rumusan Konya didapatkan nilai powder factor berkisar antara 0,23 kg/m3 sampai 0,38 kg/m3, secara teori akan menghasilkan prosentase bongkah
kurang dari 15%. semakin tinggi powder factor yang digunakan maka bongkah yang dihasilkan semakin rendah.
10. Bidang bebas
Perpindahan kedepan material yang diledakkan dapat terjadi dengan mudah jika mempunyai bidang bebas yang cukup. Pergerakan massa batuan adalah perlu untuk memungkinkan terjadinya propagasi retakan. Dengan bertambahnya pergerakan ini akan membantu propagasi retakan dan memperbaiki fragmentasi.
Dalam rangka mengetahui kisaran nilai powder factor yang sesuai maka dilakukan analisis pengaruh jumlah bahan peledak yang digunakan terhadap prosentase bongkah yang dihasilkan pada rancangan geometri peledakan ini. Analis ini dilakukan dengan menggunakan model Kuzram berdasarkan perubahan isian bahan peledak (powder charge) hingga mendapatkan kisaran powder factor yang sesuai.
Tabel 1.2
Pengaruh besarnya powder factor terhadap prosentase bongkah untuk Rancangan geometri peledakan berdasarkan densitas batuan rata-rata
Powder charge (m) Powder factor (kg/m3) Prosentase bongkah (%) 9,5 0,48 0,2 9,0 0,45 0,5 8,5 0,43 1,1 8,0 0,40 2,2 7,5 0,38 3,8 7,0 0,35 6,1 6,5 0,33 8,0 6,0 0,30 11,5 5,5 0,28 14,8 5,0 0,25 20,7 R2 = 0,9021 0 5 10 15 20 25 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 Powder factor (kg/m3) P ro se n ta se B o n g ka h ( % ) Gambar 1.5
Kurva pengaruh besarnya powder factor terhadap prosentase bongkah untuk rancangan geometri peledakan berdasarkan densitas batuan rata-rata
Pada gambar diatas untuk kisaran powder factor 0,27 – 0,38 kg/m3 dengan powder charge antara 5,5 – 7,5 m dan volume batuan yang terbongkar 529 m3 akan
menghasilkan prosentase bongkah sebesar 3,8% sampai 14,8%.
Tabel 1.2
Pengaruh burden dan spasi Terhadap prosentase bongkah
Prosentase Bongkah PC B = 6,3 B = 6,5 B = 7 B = 7,5 B = 8 B = 8,5 B = 9 B = 9,5 B = 10 S = 7,0 3,8 4,5 6,6 8,8 11,1 13,5 15,8 18,1 20,3 S = 7,5 4,3 5,1 7,4 9,7 12,2 14,7 17,1 19,4 21,7 S = 8,0 4,9 5,8 8,2 10,7 13,3 15,8 18,3 20,7 23,0 S = 8,5 5,5 6,4 9,0 11,7 14,4 17,0 19,6 22,0 24,3 S = 9,0 6,1 7,1 9,8 12,6 15,4 18,2 20,8 23,3 25,6 S = 9,5 6,8 7,8 10,7 13,6 16,5 19,3 22,0 24,5 26,8 S = 10,0 7,4 8,6 11,6 14,5 17,6 20,5 23,2 25,7 28,1 S = 10,5 8,1 9,3 12,5 15,6 18,7 21,6 24,4 26,9 29,3 S = 11,0 8,8 10,1 13,4 16,6 19,8 22,8 25,5 28,1 30,4
Pengaruh Burden dan Spasi Terhadap Prosentase Bongkah Dengan PC 7,5 m 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 Spasi (m) P ro se n ta se B o n g ka h ( % ) B = 6,3 B = 6,5 B = 7 B = 7,5 B = 8 B = 8,5 B = 9 B = 9,5 B = 10 Gambar 1.6
Dari analisis Kuzram diperoleh nilai kisaran atau range burden, spasi dan
powder factor untuk tiap powder charge (PC) yang dapat ditabulasikan sebagai
berikut :
Tabel 1.3
Range burden, spasi dan powder factor pada powder charge 6,0 m – 7,5 m Range burden (m) Range spasi (m) Range Pf (kg/m3)
PC 6,0 m 6,3 - 6,5 7,0 - 7,5 0,27 - 0,30
PC 6,5 m 6,0 - 7,0 7,0 - 8,0 0,26 - 0,33
PC 7,0 m 6,3 - 7,5 7,0 - 8,5 0,24 - 0,35
