A. Judul

ANALISA KESTABILAN LERENG PADA TAMBANG BATUBARA

TANDUNG MAYANG DI PT. KITADIN KALIMANTAN TIMUR

B. Alasan Pemilihan Judul

Masalah kemantapan lereng pada batuan merupakan suatu hal yang

menarik, karena sifat-sifat dan perilakunya yang berbeda dengan kestabilan

lerang pada tanah. Kestabilan lereng pada batuan lebih ditentukan oleh adanya

bidang-bidang lemah yang disebut dengan bidang diskontinuitas, tidak demikian

halnya dengan lereng-lereng pada tanah.

Adanya kegiatan penambangan, seperti penggalian pada suatu lereng akan

menyebabkan terjadinya perubahan besarnya gaya-gaya pada lereng tersebut

yang mengakibatkan terganggunya kestabilan lereng dan pada akhirnya dapat

menyebabkan lereng tersebut longsor.

Dalam merancang suatu tambang terbuka dilakukan suatu analisis terhadap

kestabilan lereng yang terjadi karena proses penimbunan maupun penggalian

sehingga dapat memberikan kontribusi rancangan yang aman dan ekonomis.

Stabilitas dari lereng individual biasanya menjadi masalah yang

membutuhkan perhatian yang lebih bagi kelangsungan operasi penambangan

setiap harinya. Longsornya lereng pada suatu jenjang, dimana terdapat jalan

angkut utama atau berdekatan dengan batas properti atau instalasi penting,

dapat menyebabkan bermacam gangguan pada program penambangan.

Walaupun longsoran yang terjadi relatif kecil, dengan tanda-tanda yang

tidak begitu kentara, tetap saja dapat membahayakan jiwa dan merusak

peralatan yang ada.

C. Dasar Teori

Kestabilan dari suatu jenjang individual dikontrol oleh kondisi geologi

daerah setempat, bentuk keseluruhan lereng pada daerah tersebut, kondisi air

tanah setempat, dan juga oleh teknik penggalian yang digunakan dalam

pembuatan lereng. Faktor pengontrol ini jelas sangat berbeda untuk situasi

penambangan yang berbeda dan sangat penting untuk memberikan aturan yang

umum untuk menentukan seberapa tinggi atau seberapa landai suatu lereng

untuk memastikan lereng itu akan stabil.

Apabila kestabilan dari suatu jenjang dalam operasi penambangan

meragukan, maka kestabilannya harus dinilai berdasarkan dari struktur geologi,

kondisi air tanah dan faktor pengontrol lainnya yang terjadi pada suatu lereng.

Kestabilan lereng pada batuan dipengaruhi oleh geometri lereng, struktur batuan,

sifat fisik dan mekanik batuan serta gaya-gaya luar yang bekerja pada lereng

tersebut.

Suatu cara yang umum untuk menyatakan kestabilan suatu lereng batuan

adalah dengan faktor keamanan. Faktor ini merupakan perbandingan antara

gaya penahan yang membuat lereng tetap stabil, dengan gaya penggerak yang

menyebabkan terjadinya longsor. Secara matematis faktor kestabilan lereng

dinyatakan sebagai berikut :

F = R / Fp

Dimana :

F = faktor kestabilan lereng

R = gaya penahan, berupa resultan gaya-gaya yang membuat lereng

tetap stabil

Fp = gaya penggerak, berupa resultan gaya-gaya yang menyebabkan

lereng longsor

Pada keadaan :

- F 1,0 = lereng dalam keadaan stabil

- F = 1,0 = lereng dalam keadaan seimbang (akan longsor)

- F 1,0 = lereng dalam keadaan tidak stabil.

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng.

Umumnya stabil atau tidaknya suatu lereng tergantung dari beberapa faktor,

antara lain :

a. Geometri lereng

Kemiringan dan tinggi suatu lereng sangat mempengaruhi kestabilannya.

Semakin besar kemiringan dan ketinggian suatu lereng, maka kestabilan

semakin berkurang.

b. Struktur batuan

Strukutur batuan yang sangat mempengaruhi kestabilan lereng adalah

bidang-bidang sesar, perlapisan dan rekahan. Struktur batuan tersebut

merupakan bidang-bidang lemah (diskontinuitas) dan sekaligus sebagai

tempat merembesnya air, sehingga batuan lebih mudah longsor.

c. Sifat fisik dan mekanik batuan

Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kestabilan lereng adalah : bobot isi

(density), porositas dan kandungan air. Sedangkan sifat mekanik batuan

antara lain kuat tekan, kuat tarik, kuat geser dan juga sudut geser dalam

batuan.

1. Bobot isi batuan

Semakin besar bobot isi suatu batuan, maka gaya penggerak yang

menyebabkan lereng longsor juga semakin besar. Dengan demikian

kestabilan lereng semakin berkurang.

2. Porositas batuan

Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air.

Dengan demikian bobot isinya menjadi lebih besar, sehingga

memperkecil kestabilan lereng. Adanya air dalam batuan juga akan

menimbulkan tekanan air pori yang akan memperkecil kuat geser

batuan. Batuan yang mempunyai kuat geser kecil akan lebih mudah

longsor.

Kuat geser batuan dapat dinyatakan sebagai berikut :

= C + ( - ) tan

dimana :

= kuat geser batuan (ton/m2)

C = kohesi (ton/m2)

= tegangan normal (ton/m2)

= sudut geser dalam (angle of internal friction)

3. Kandungan air dalam batuan

Semakin besar kandungan air dalam batuan, maka tekanan air pori

menjadi semakin besar juga. Dengan demikian berarti bahwa kuat

geser batuannya menjadi semakin kecil, sehingga kestabilannya

berkurang.

4. Kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser batuan

Kekuatan batuan biasanya dinyatakan dengan kuat tekan (confined

and unconfined compressive strength), kuat tarik (tensile strength)

dan kuat geser (shear strength). Batuan yang mempunyai kuat tekan,

kuat tarik dan kuat geser besar akan lebih stabil (tidak mudah

longsor).

5. Sudut geser dalam (angle of internal friction)

Semakin besar sudut geser dalam, maka kuat geser batuan juga akan

semakin besar. Dengan demikian batuan (lereng) akan lebih stabil.

d. Gaya dari luar

Gaya-gaya dari luar yang dapat mempengaruhi (mengurangi) kestabilan

suatu lereng adalah :

1. Getaran yang diakibatkan oleh gempa, peledakan dan pemakaian

alat-alat mekanis yang berat didekat lereng.

2. Pemotongan dasar (toe) lereng

3. Penebangan pohon-pohon pelindung lereng

2. Klasifikasi longsoran batuan

Berdasarkan proses longsornya, longsoran batuan dapat dibedakan menjadi

empat macam, yaitu :

a. Longsoran Bidang

Longsoran bidang merupakan suatu longsoran batuan yang terjadi

sepanjang bidang luncur yang dianggap rata. Bidang luncur tersebut

dapat berupa sesar, rekahan (hoint) maupun bidang perlapisan batuan.

Syarat-syarat terjadinya longsoran bidang adalah :

1. Terdapatnya bidang luncur bebas (daylight), berarti kemiringan bidang

luncur harus lebih kecil daripada kemiringan lereng.

2. Arah bidang luncur sejajar atau mendekati sejajar dengan arah lereng

(maksimum berbeda 20o)

3. Kemiringan bidang luncur lebih besar daripada sudut geser dalam

batuannya.

4. Terdapat bidang bebas (tidak terdapat gaya penahan) pada kedua sisi

longsoran.

b. Longsoran baji

Longsoran baji dapat terjadi pada suatu batuan jika terdapat lebih dari satu

bidang lemah yang bebas dan saling berpotongan. Sudut perpotongan

antara bidang lemah tersebut harus lebih besar dari sudut geser dalam

batuannya. Bidang lemah ini dapat beupa bidang sesar, rekahan (joint)

maupun bidang perlapisan.

Cara longsoran suatu baji dapat melalui salah satu atau beberapa bidang

lemahnya, ataupun melalui garis perpotongan kedua bidang lemahnya.

c. Longsoran busur

Longsoran batuan yang terjadi sepanjang bidang luncur yang berupa

busur disebut longsoran busur. Longsoran busur hanya terjadi pada tanah

atau material yang bersifat seperti tanah. Antara partikel tanah tidak

terikat satu sama lain. Dengan demikian, longsoran busur juga dapat

terjadi pada batuan yang sangat lapuk serta banyak mengandung bidang

lemah maupun tumpukan (timbunan) batuan hancur.

d. Longsoran guling

Longsoran guling akan terjadi pada suatu lereng batuan yang acak

kemiringannya berlawanan dengan kemiringan bidang-bidang lemahnya.

Keadaan tersebut dapat digambarkan dengan balok-balok yang diletakkan

diatas sebuah bidang miring. Berdasarkan bentuk dan proses

menggulingnya, maka longsoran guling dibedakan menjadi tiga, yaitu :

a. Longsoran guling setelah mengalami benturan (flexural toppling)

b. Longsoran guling yang berupa blok (balok-balok)

c. Gambaran kedua longsoran diatas (block-flexural)

D. Data Sebagai Dasar Analisa

Data utama sebagai dasar analisa kestabilan suatu lereng batuan adalah

geometri lereng, struktur batuan serta sifat fisik dan mekanik batuan.

1. Data yang diperlukan

1. Geometri Lereng

Geometeri lereng yang perlu diketahui adalah :

a. orientasi (jurus dan kemiringan) lereng

b. tinggi dan kemiringan lereng baik jenjang maupun total.

c. lebar jenjang (berm)

2. Struktur batuan

Struktur batuan yang mempengaruhi kestabilan lereng adalah adanya

bidang-bidang lemah, yaitu bidang-bidang sesar, perlapisan dan rekahan.

3. Sifat fisik dan mekanik batuan

Sifat fisik dan sifat mekanik batuan yang diperlukan sebagai dasar analisa

kestabilan lereng adalah :

a. bobot isi batuan

b. porositas batuan

c. kandungan air dalam batuan

d. kuat tekan, kuat tarik dan kuat geser batuan

e. sudut geser dalam

4. Kondisi geologi

Data geologi yang perlu diketahui :

a. orientasi struktur bidang lemah. Dari orientasi ini yang terpenting

diketahui adalah arah dan besar kemiringan spasi, isian dalam

rekahan.

b. Tinggi permukaan air tanah

c. Litologi dan penyebaran batuan

d. Tingkat pelapukan

e. Morfologi

2. Cara pengumpulan data

Data yang diperlukan diperoleh dari peyelidikan dilapangan dan percobaan di

laboratorium.

a. Penyelidikan di lapangan meliputi :

1. Pengukuran jurus dan kemirngan bidang lemah

2. Pemboran inti dan pembuatan sumuran untuk memperoleh data

geologi, penyebaran batuan dan untuk mendapatkan contoh tanah.

3. Pengamatan dengan piezometer untuk mengetahui tinggi permukaan

air tanah.

Khusus untuk cara pengumpulan data pada poin 2 dan 3 dapat

menggunakan data yang telah ada pada perusahaan (kalau diperusahaan

sudah tersedia).

b. Percobaan dilaboratorium

1. Penguian triaksial

2. Pengujian geser langsung

3. Pengujian kuat tekan uniaksial

4. Percobaan untuk menentukan berat isi, kadar air dan berat jenis dari

contoh tanah yang didapat dilapangan.

Percobaan dilaboratorium dapat juga tidak dilaksanakan bila data untuk ini

sudah tersedia dilapangan.

E. Metode Analisa Kestabilan Lereng Yang Digunakan

Kestabilan suatu lereng dapat dianalisa dengan Metode Hoek dan Bray,

analisa vektor dan metode grafis. Tetapi yang mungkin akan digunakan adalah

metode Hoek dan Bray.

Metode Hoek dan Bray dapat digunakan untuk menganalisa keempat

macam longsoran pada lereng batuan.

1. Longsoran bidang

Dalam menganalisa, maka suatu lereng ditinjau dalam dua dimensi dengan

anggapan sebagai berikut :

a. semua syarat untuk terjadinya longsoran bidang terpenuhi

b. terdapat regangan tarik tegak yang terisi air sampai kedalaman tertentu

(Zw), regangan tarik ini dapat terjadi pada muka lereng maupun di atas

lereng.

c. Tekanan air pori pada regangan tarik sepanjang bidang luncur tersebar

secara linier

d. Semua gaya yang bekerja pada lereng melalui titik pusat massa batuan

yang akan longsor, sehingga tidak terjadi rotasi.

Faktor keamanan lereng dapat dihitung dengan persamaan :

Gaya-gaya penahan

F = ----------------------------------

Gaya-gaya penggerak

C.A + (W cos p – U – V sin p) tan

F = -------------------------------------------------------

W sin p + V cos p

Dimana :

F = faktor kestabilan lereng

C = kohesi pada bidang luncur

A = panjang bidang luncur (A)

p = sudut kemiringan bidang luncur (o)

= sudut geser dalam batuan (o)

W = berat massa batuan yang akan longsor (ton)

U = gaya angkat yang ditimbulkan oleh tekanan air disepanjang bidang

luncur (ton)

= (1/2) w. Zw. (H – Z) cosec p

V = gaya mendatar yang ditimbulkan oleh tekanan air pada regangan tarik

(ton)

= (1/2) w. Zw2

w = bobot isi air (ton/m3)

Zw= tinggi kolom iar yang mengisi regangan tarik (m)

Z = kedalaman regangan tarik (m)

H = tinggi lereng (m)

Jika terjadi getaran yang diakibatkan oleh adanya gempa, peledakan maupun

aktifitas manusia laninnya, maka persamaan diatas menjadi :

C.A + W (cos p- sin p ) – U – V sin p) tan

F = ----------------------------------------------------------------------

W (sin p + V cos p) + V cos p

Dimana :

= percepatan getaran pada arah mendatar

2. Longsoran baji

Dalam analisa menggunakan metode Hoek dan Bray, longsoran baji dapat

dianggap hanya akan terjadi pada garis perpotongan kedua bidang lemah.

Faktor keamanan lereng dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

3F = ---------- (Ca.X +Cb.Y) + (A – (w/2).X) tan a + (B – (w/2).Y) tan b

. H

dimana :

Ca = kohesi bidang lemah I (ton/m3)

Cb = kohesi bidang lemah II (ton/m3)

a = sudut geser dalam, bidang lemah I (o)

b = sudut geser dalam, bidang lemah II (o)

= bobot isi batuan (ton/m3)

w = bobot isi air (ton/m3)

Sin 24X = --------------------------------------

Sin 45. Cos 2na

Sin 13Y = --------------------------------------

Sin 35. Cos 1nb

Cos a – cos b. cos na.nbA = -------------------------------------------------

Sin 5. Sin2na.nb

Cos b – cos a. cos na.nbB = -------------------------------------------------

Sin 5. Sin2na.nb

Dimana a dan b adalah kemiringan (dip) dari bidang-bidang I dan II serta

5 adalah sudut penunjaman perpotongan bidang lemah I dan II.

Jika pada bidang I dan II tidak terdapat kohesi, serta kondisi lereng kering,

maka persamaan diatas menjadi :

F = A tan a + B tan b

Dimana A dan B adalah suatu faktor tanpa satuan yang besarnya tergantung

pada jurus (strike) dan kemiringan (dip) kedua bidang lemahnya. Bidang

lemah yang mempunyai kemiringan lebih kecil selalu dinamakan bidang

lemah I sedangkan bidang lemah yang satunya lagi dinamakan bidang lemah

II.

3. Longsoran guling

Dengan metode Hoek dan Bray terjadinya longsoran guling dapat dianalisa

dengan menggunakan model yang sederhana. Dengan menggunakan model

ini digunakan untuk menganalisa kasus-kasus yang sederhana. Sedangkan

untuk menganalisa lereng yang sebenarnya dilakukan analogi dengan

mempertimbangkan variabel-variabel yang ada dilapangan.

4. Longsoran busur

Khusus untuk longsoran ini tidak ditampilkan disini, karena batuan yang akan

dianalisa diharapkan dalam keadaan segar.

F. Pembahasan Masalah

Dalam analisa ini masalah yang akan dibahas adalah mengarah pada

design lereng. Hal ini meliputi :

1. Penentuan metode analisis kestabilan lereng.

2. Alternatif sudut dan tinggi lereng

Ini dilakukan perhitungan faktor kestabilan lereng dengan metode Hoek dan

Bray. Perhitungan ini dilakukan untuk :

a. Lereng individual.

Dari hasil perhitungan, kemudian dibuat dalam grafik hubungan antara

faktor keamanan dengan sudut lereng atau antara tinggi lereng dengan

sudut lereng.

b. Lereng total

Dari hasil perhitungan, kemudian dibuat grafik hubungan antara faktor

keamanan dengan sudut lereng atau antara tinggi lereng dengan sudut

lereng.

c. Perhitungan dengan metode Hoek dan Bray.

Sebagai pembanding perhitungan dengan metode Bishop

3. Pemilihan Geometri lereng

4. Pemantauan lereng

5. Usaha untuk menstabilkan lereng

G. Rencana Kegiatan

BULAN AGUSTUS2001

SEPTEMBER2001

OKTOBER2002

MINGGU III IV I II III IV I II III IV

Studi Literatur

Observasi Lapangan

Pengambilan data

Pengolahan data

Penyusunan draft

G. RENCANA DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

DAFTAR LAMPIRAN

Bab.

I. PENDAHULUAN

II. TINJAUAN UMUM

A. Lokasi dan Kesampaian Daerah.

B. Keadaan Topografi dan Geologi.

C. Iklim.

D. Penambangan Batubara.

III. TEORI KESTABILAN LERENG PADA BATUAN.

A. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng Batuan

1. Struktur Geologi.

2. Air bawah permukaan tanah.

3. Sifat fisik batuan.

4. Sifat mekanik batuan.

5. Pengaruh gaya-gaya luar.

6. Geometri lereng.

B. Menghitung Faktor Kestabilan Lereng Batuan

1. Longsoran busur.

2. Longsoran bidang.

3. Longsoran baji.

4. Longsoran guling.

IV. ANALISA KESTABILAN LERENG.

A. Metode Analisa Yang Dipilih

B. Hasil Analisis Kestabilan Lereng

V. PEMBAHASAN

A. Kekuatan batuan.

B. Struktur Geologi.

C. Geometri Lereng.

D. Air tanah.

E. Pengaruh getaran.

F. Usaha untuk menstabilkan lereng.

VI. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

H. Daftar Pustaka

1. Hoek, E. and Bray, J.W., “Rock Slope Engineering”’ 3rd Ed., The Institution Of Mining and Metallurgy London, !981.

2. Made Astawa Rai, Dr. Ir .”Analisa Kemantapan Lereng : Proyeksi Stereografis dan Metode Grafis”, Kursus Geoteknik dan Perencanaan Tambang Terbuka, 1993.

3. Made Astawa Rai, Dr. Ir. dan Anung Dri Prasetya, Ir “ Kemantapan Lereng Batuan”, Kursus Pengawas Tambang, 1993.

4. Gian Paolo Giani, “Rock Slope Stability Analysis”, A.A Balkema, Rotterdam, Brookfield, 1992.

ANALISIS KESTABILAN LERENG PADA TAMBANG BATUBARA TANDUNG MAYANG DI PT. KITADIN

KALIMANTAN TIMUR

Proposal Tugas Akhir

Oleh :

Wiro Indra Pranata

97.121/TA

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2001

ANALISIS KESTABILAN LERENG PADA TAMBANG BATUBARA TANDUNG MAYANG DI PT. KITADIN

KALIMANTAN TIMUR

Proposal Tugas Akhir

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Melaksanakan Tugas Akhir

Pada Jurusan Teknik Pertambangan

Oleh :

Wiro Indra Pranata

97.121/TA

Mengetahui Menyetujui

Dosen Wali Pembimbing

(Ir. Winda, MT) ( Dr. Ir. S Koesnaryo, MSc )