bab iii metode penambangan

TA-2121 SISTEM PENAMBANGAN

METODE PENAMBANGAN DAN PEMILIHANNYA III-1

BAB III METODE PENAMBANGAN DAN PEMILIHANNYA

3.1. PEMBAGIAN METODE PENAMBANGAN

Secara garis besar metode penambangan dikelompokkan menjadi 3, yaitu :

1. Tambang terbuka (surface mining): adalah metode penambangan yang

segala kegiatan atau aktivitas penambangannya dilakukan di atas atau

relatif dekat dengan permukaan bumi, dan tempat kerjanya berhubungan

langsung dengan udara luar.

2. Tambang dalam/tambang bawah tanah (underground mining): adalah

metode penambangan yang segala kegiatan atau aktivitas

penambangannya dilakukan di bawah permukaan bumi, dan tempat

kerjanya tidak langsung berhubungan dengan udara luar.

3. Tambang bawah air (underwater mining): adalah metode penambangan

yang kegiatan penggaliannya dilakukan di bawah permukaan air atau

endapan mineral berharganya terletak dibawah permukaan air.

Tambahan:

4. Tambang ditempat (Insitu Mining or Novel Mining).

Pemilihan metode penambangan dilakukan berdasarkan pada metode yang

akan memberikan keuntungan yang paling besar dan perolehan tambang

(mining recovery) yang paling baik dan bukan berdasarkan letak dangkal atau

dalamnya suatu endapan.

Hartman (1987) membagi ke-4 metode penambangan tersebut menjadi

metode-metode penambangan yang lebih spesifik seperti pada Tabel 3.1.



Tabel 3.1 Klasifikasi Metode Penambangan (Hartman, 1987)

SISTEM KELAS METODE BAHAN GALIAN

Conventional

Tambang Terbuka

Mekanis

Aquaeous

Open pit mining*

Quarrying*

Opencast mining*

Auger mining

Hydraulicking*

Dregding *

Metal, non-metal

Non-metal

Batubara, non-metal

Batubara, metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Swa-sangga (Self-supported)

Room & Pillar mining*

Stope & Pillar mining*

Underground gloryhole

Gophering

Shrinkage stoping

Sublevel stoping *

Batubara, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Metal, non-metal

Berpenyangga buatan (Supported)

Cut & Fill stoping *

Stull stoping

Square set stoping

Metal

Metal

Metal

Tambang

Bawah Tanah

Ambrukan (Caving)

Longwall mining *

Sublevel caving

Block caving *

Batubara, non metal

Metal

Metal

Inconvetional

Novel

Penggalian cepat

Automasi, Robotik

Gasifikasi bawah tanah

Retorting bawah tanah

Tambang samudera

Tambang nuklir

Tambang luar bumi

Batuan keras

Semua

Batubara, batuan lunak

Hidrokarbon

Metal

Non-batubara

Metal, non-metal

*) = Metode penambangan yang lazim diterapkan

3.2. PEMILIHAN METODE PENAMBANGAN

Dalam kegiatan penambangan, hal yang paling utama adalah memilih suatu

metode penambangan yang paling sesuai dengan karakteristik unik (alam,

geologi, lingkungan dan sebagainya) dari endapan mineral yang ditambang di



dalam batas keamanan, teknologi dan ekonomi, untuk mencapai ongkos yang

paling minimum dan keuntungan yang paling maksimum. Faktor-faktor yang

mempengaruhi pemilihan tersebut adalah :

1. Karakteristik spasial dari endapan

Faktor-faktor ini merupakan faktor penting yang dominan karena umumnya

sangat menentukan pemilihan metode penambangan antara tambang

terbuka dengan tambang bawah tanah, penentuan tingkat produksi, metode

penanganan material, dan bentuk tambang dalam badan bijih. Faktor-faktor

tersebut meliputi :

a. Ukuran (dimensi, terutama tinggi dan tebal)

b. Bentuk (tabular, lenticular, massive, irregular)

c. Orientasi (dip/inklinasi)

d. Kedalaman (rata-rata dan nilai ekstrim yang akan berimbas pada

stripping ratio)

2. Kondisi geologi dan hidrogeologi

Karakteristik geologi, baik dari badan bijih maupun batuan samping, akan

mempengaruhi pemilihan metode penambangan, terutama dalam pemilihan

antara metode selektif dan nonselektif serta pemilihan system penyanggaan

pada system penambangan bawah tanah. Hidrologi berdampak pada

kebutuhan akan penyaliran dan pemompaan, sedangkan aspek mineralogy

akan menentukan syarat-syarat pengolahan.

a. Mineralogi dan petrologi (Sulfida vs Oksida),

b. Komposisi kimia

c. Struktur endapan (lipatan, sesar, ketidakmenerusan, intrusi)

d. Bidang lemah, (kekar, rekahan, bidang perlapisan)

e. Keseragaman, alterasi, erosi (zona dan daerah pembatas)

f. Air tanah dan hidrologi (kemunculan, debit aliran dan muka air)

3. Sifat-sifat geoteknik (mekanika tanah dan mekanika batuan) untuk bijih dan

batuan sekelilingnya. Hal-hal ini akan mempengaruhi pemilihan peralatan



pada sistem penambangan terbuka dan pemilihan kelas dan metode dalam

sistem penambangan bawah tanah (swasangga, berpenyangga atau

ambrukan). Sifat-sifat geoteknik yang perlu diperhatikan antara lain:

a. Sifat-sifat fisik yang lain (bobot isi, voids, porositas, permeabilitas, lengas)

b. Sifat elastik (kekuatan, modulus elastisitas, nisbah Poisson, dan lain-lain)

c. Perilaku elastik atau visko elastik (flow, creep)

d. Keadaan tegangan (tegangan awal, induksi)

e. Konsolidasi, kompaksi dan kompeten (kemampuan bukaan pada kondisi

tanpa penyangga)

4. Pertimbangan ekonomi

Pertimbangan ekonomi akan mempengaruhi hasil, investasi, aliran kas,

masa pengembalian dan keuntungan. Faktor ini meliputi:

a. Cadangan (tonase dan kadar),

b. Produksi,

c. Umur tambang,

d. Produktivitas, dan

e. Perbandingan ongkos penambangan untuk metode penambangan yang

cocok

5. Faktor teknologi

Kondisi yang paling sesuai antara kondisi alamiah endapan dan metode

penambangan adalah yang paling diinginkan. Sedangkan metode yang tidak

sesuai mungkin tidak banyak pengaruhnya pada saat penambangan, tetapi

kemungkinan akan berpengaruh pada kegiatan pendukung

tambang/terusannya (pengolahan, peleburan, dll). Yang termasuk dalam

faktor teknologi adalah :

a. Perolehan tambang, dilusi (jumlah waste yang ikut terambil)

b. Kefleksibilitasan metode dengan perubahan kondisi

c. Selektifitas metode untuk memisahkan bijih dan waste



d. Konsentrasi atau dispersi pekerjaan

e. Modal, pekerja dan intensitas mekanisasi

6. Faktor lingkungan

Faktor lingkungan yang dimaksud tidak hanya berupa lingkungan fisik saja,

tetapi juga meliputi lingkungan sosial-politik-ekonomi. Yang termasuk dalam

faktor lingkungan adalah :

a. Kontrol bawah permukaan untuk merawat kondisi bukaan

b. Penurunan permukaan tanah (subsidence), atau efek ambrukan pada

permukaan tanah

c. Kontrol atmosfir (ventilasi, kontrol kualitas, kontrol panas dan

kelembaban)

d. Kekuatan kerja (pelatihan, recruitment, kesehatan dan keselamatan,

kehidupan, kondisi permukiman)

Prosedur pemilihan metode penambangan secara ringkas ditunjukkan oleh

Gambar 3.1.

Metode dan prinsip penambangan yang telah dijelaskan sebelumnya

melibatkan masalah-masalah geomekanika dan operasional. Pengelola industri

harus bisa memilih metode panambangan yang paling tepat untuk cebakan

bijih tertentu. Selain karakteristik badan bijih yang mempengaruhi pemilihan

metode panambangan, karakteristik operasional khusus untuk setiap metode

penambangan secara langsung juga ikut mempengaruhi pemilihan metode

penambangan.

Karekteristik operasional tersebut meliputi:

9 Skala penambangan 9 Laju produksi 9 Selektivitas 9 Persyaratan pekerja 9 Keluwesan ekstraksi



STUDI KONSEPTUAL

Penilaian karakteristik fisik dan kuantitasoverburden dari beberapa metode,tataletak dan sistem penambangan

STUDI REKAYASA

kuantifikasi dan pembandingan konsep-konsep yang dihasilkan terdahulu sehinggadihasilkan rancangan dan biaya yang pasti

STUDI RANCANGAN RINCI

Spesifikasi dan gambar konstruksi darimetode yang dipilih

LAPORAN REKAYASA FINAL

Keputusan investasi, pengadaan peralatandan jadwal pelaksanaan

Gambar 3.1. Prosedur pemilihan metode penambangan.

Keputusan terakhir dalam pemilihan metode penambangan akan merefleksikan

sifat-sifat mekanik dari badan bijih dan lingkungannya serta hal-hal teknik

praktis lain. Sebagai contohnya, non-selective method seperti block caving tidak

akan diterapkan pada cebakan bijih dimana selective recovery diperlukan,

walaupun cebakan tersebut sangat sesuai untuk ditambang dengan metode

block caving.

Terkadang muncul permasalahan bahwa pemilihan metode penambangan

dapat menimbulkan beberapa kesulitan teknis. Kesulitan yang timbul adalah

bagaimana menggabungkan beberapa faktor yang berpengaruh agar bisa

memutuskan metode penambangan yang sesuai untuk suatu cebakan bijih.

Berdasarkan perkembangan filosofi dan sejarah ilmu pertambangan, metode



penambangan dikembangkan untuk dapat mengakomodasi dan

mengeksploitasi beberapa kondisi penambangan. Prosedur yang dapat

dikembangkan dalam pemilihan metode penambangan adalah dengan

melakukan optimasi secara komputasi.

Pemilihan metode panambangan sulit diterapkan bila berhadapan dengan

badan bijih besar yang harus ditambang dengan dua metode panambangan

yang berbeda, misalnya block caving dan open stoping. Block caving akan

menjadi metode yang lebih disukai karena jumlah tenaga kerja yang sedikit,

biaya per tonne yang rendah dan keuntungan-keuntungan teknis lainnya.

Prasyarat utama yang harus dipenuhi adalah bahwa ambrukan dapat diinisiasi

pada badan bijih dan merambat dengan kecepatan konstan melalui badan bijih

sebagai broken ore.

Kapan ambrukan dapat diterapkan pada suatu badan bijih? Jawabannya

bukanlah hal yang sederhana. Solusi praktis untuk menjawab pertanyaan ini

(mengerti tentang mekanisme ambrukan) dapat ditemukan pada klasifikasi

geomekanika yang dimodifikasi berdasarkan kondisi massa batuan di daerah

penambangan.

Tujuan utama pemilihan suatu metode untuk menambang suatu endapan

mineral adalah dalam rangka merancang suatu sistem eksploitasi yang paling

sesuai dengan kondisi sebenarnya. Dalam hal ini pengalaman berperan utama

dalam pengambilan keputusan yang memerlukan banyak pertimbangan

berdasarkan evaluasi rekayasa. Evaluasi tersebut dilakukan dalam tiga tahap

seperti pada Gambar 3.1, yaitu studi konseptual, studi rekayasa, dan studi

rancangan rinci. Hasilnya ialah sebuah laporan rekayasa final.

Contoh pedoman untuk penentuan metode penambangan terbuka berdasarkan

kekuatan bijih dan batuan di sekitarnya serta geometri cadangan menurut

Hartman (1987) dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Resume dari tabel tersebut adalah:

1. Tambang terbuka umumnya lebih serba guna, terutama berkaitan dengan

kekuatan bijih dan batuan samping, dip endapan, dan kadar bijih, tetapi

sangat bergantung dengan bentuk dan ukuran endapan, keseragaman



kadar dan kedalaman (keduanya mutlak dan bergantung pada nisbah

kupas/stripping ratio)

2. Penerapan ideal pada endapan yang besar, perlapisan datar (atau massif)

dengan sebaran secara mendatar luas dan tebal dan keterdapatannya dekat

permukaan.

3. Kurang cocok untuk endapan yang kecil, tipis, kadar tidak merata,

kemiringan besar dan posisinya dalam.

4. Penambangan dengan ekstraksi mekanis lebih konvensional, banyak

diterapkan, mudah dalam pelaksanaannya dan fleksibel dalam perubahan

metode penambangan.

5. Penambangan dengan ekstraksi aqueous lebih murah dan cocok untuk

diterapkan pada endapan kecil dengan kadar yang bervariasi, tetapi sangat

terbatas penerapannya pada endapan yang rentan terhadap terhadap air

dan jika pemenuhan kebutuhan air memerlukan biaya yang mahal.

Sedangkan contoh pedoman untuk penentuan metode penambangan bawah

tanah berdasarkan kekuatan bijih dan batuan di sekitarnya serta geometri

cadangan menurut Hartman (1987) dapat dilihat pada Tabel 3.3.



Tabel 3.2 Pemilihan Metode Penambangan Terbuka Berdasarkan Kekuatan Bijih dan Batuan serta Geometri Cadangan



Tabel 3.3 Pemilihan Metode Penambangan Bawah Tanah Berdasarkan Kekuatan Bijih dan Batuan Serta Geometri Cadangan

Kekuatan bijih dan batuan

Klasifikasi sistem penambangan

Geometri cadangan

Metode Penambangan

Bijih : kuat sampai moderat

Tabular, datar, tipis, ukuran besar

Room & Pillar

Swa Sangga

Self Supported

Tabular, datar, tebal,ukuran besar

Stope & Pillar

Batuan : kompeten (tidak runtuh meski

tidak disangga)

Tabular, miring, tipis,ukuran sembarang

Shrinkage Stoping

Tabular, miring, tebalukuran besar

Sub-level Stoping

Bijih: Moderat sampai lemah

Bentuk tak teratur, miring, tipis, ukuran

sembarang

Cut & Fill Stoping

Penyangga buatan

Artifically supported

Tabular, miring, tipis, ukuran kecil

Stull Stoping

Batuan: Incompeten (runtuh jika tidak

disangga)

Bentuk, kemiringan ukuran sembarang,

tebal

Square Set Stoping

Bijih : Moderat sampai lemah

Tabular, datar, tipis, ukuran besar

Longwall

Ambrukan

(Caving)

Tabular atau masif, miring,

Sub-level caving

Batuan : cavable (dapat ambruk)

Masif, miring, tebal, ukuran besar

Block Caving

Tidak terlepas dari pedoman di atas, terdapat pedoman umum dalam

menentukan apakah akan menggunakan tambang bawah tanah atau tambang

terbuka. Metode tambang bawah tanah diterapkan jika kedalaman endapan,

dan atau nisbah pengupasan (stripping ratio) overburden terhadap bijih (atau

batubara atau mineral berharga lainnnya) menjadi sangat besar untuk

ditambang dengan metode tambang terbuka.



Metode penambangan yang biasa diterapkan didasarkan pada cara

penyanggaan (lihat Gambar 3.2). Pada gambar ini ditunjukkan bagaimana

perubahan pada perpindahan dan strain energy di daerah near field.

Underground mining methods

Natural supported Artificially supported

Shrinkstoping

Vertical craterretreat stoping

(VCR)

Cut & fillstoping

Room &pillar

Sublevel &longhole

open stoping

Unsupported

Longwallmining

Sublevelcaving

Blockcaving

Magnitudes of displacement in country rock

Strain energy storage in near-field rock

Rock response to mining Gambar 3.2. Penggolongan metode penambangan bawah tanah dan

perubahan kondisi massa batuan akibat penambangan.

Laubscher (1977) melakukan penelitian tentang hubungan antara sifat

geomekanik batuan dengan kemudahan caving atau stoping. Pola

pengklasifikasian yang disusun oleh Laubscher menampilkan hasil korelasi

antara kinerja metode penambangan dengan kondisi massa batuan di dalam

serta di sekitar badan bijih asbestos dan emas di Zimbabwe. Pola Laubscher

merupakan pengembangan asli dari teknik klasifikasi geomekanik lainnya.

Penerapan pola Laubscher dalam pemilihan metode panambangan dan aspek-

aspek lain dalam perencanaan dan perancangan tambang telah dijabarkan oleh

Laubscher (1981) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.4.



Klasifikasi Laubscher memberikan perkiraan kuantitatif atau indeks sifat massa

batuan (angka dalam interval 0-100) yang digunakan untuk menentukan urutan

kelas (1-5). Setiap kelas berada pada interval indeks 20. Kelas 1 massa batuan

diartikan kondisi insitu material dengan kekuatan tinggi, frekuensi kekar yang

kecil, kuat gesar kekar yang tinggi, dan tekanan air yang rendah. Berdasarkan

uraian ringkas tentang mekanisme ambrukan yang diberikan pada bagian awal,

jelas bahwa massa batuan dengan urutan kelas yang tinggi tersusun oleh kekar

yang banyak dan bersifat getas, akan sangat sesuai bila dilakukan ambrukan.

Penyelidikan Laubscher dapat menerangkan hubungan langsung antara nomer

kelas dengan faktor kinerja, misalnya kecenderungan massa batuan untuk

menahan ambrukan (seperti cavability), ukuran butiran bijih, keperluan

secondary blasting pada drawpoint (yang mempunyai hubungan terbalik

dengan fragmentasi alami) dan kebutuhan dimensi undercut untuk menginisiasi

ambrukan. Parameter terakhir dijelaskan sebagai jari-jari hidraulik ekivalen,

misalnya perbandingan luas undercut terhadap keliling undercut untuk

menghitung geometri penggalian.

Interpretasi data pada Tabel 3.4 menunjukkan bahwa untuk kelas geomekanik

3-5 lebih baik menerapkan metode penambangan ambrukan. Untuk kelas 1 dan

2, metode penambangan open stope akan lebih baik diterapkan. Sebagai

tambahan, Tabel 3.1 tidak selamanya harus dijadikan patokan, karena dapat

juga memperhitungkan kondisi lainnya. Misalnya untuk kelas geomekanik III-3,

penerapan ambrukan dapat dilakukan dengan memperhitungan orientasi kekar

dan pengaruhnya terhadap ambrukan. Kendorski (1978) menyebutkan perlu

adanya critical factor dalam mengaplikasikan ambrukan pada badan bijih bila

terdapat kekar sub-horisontal.

Informasi pada Tabel 3.4 untuk ukuran undercut akan sangat berguna dalam

memperkirakan tata letak ambrukan. Misalnya untuk panel ambrukan dengan

penggalian undercut segiempat, dan kelas massa batuan 4, rata-rata jari-jari

ekivalen yang disarankan adalah 14 m dengan dimensi undercut 56 m.

Perhitungan dimensi undercut harus dilengkapi dengan analisis detail kondisi

spesifik massa batuan, misalnya kondisi tegangan insitu dan kekuatan massa

batuan. Bagaimanapun bagusnya klasifikasi geomekanik tersebut, hal tersebut



diperoleh berdasarkan pengalaman, sehingga masih diperbolehkan keputusan-

keputusan lain dalam aplikasinya.

Tabel 3.4 Unjuk Kerja Ambrukan Untuk Berbagai Kelas Geomekanik dari Massa Batuan (Laubscher, 1981)

Kelas geomekanik 1 2 3 4 5

Cavability Tidak terjadi buruk Sedang Baik Sangat baik

Ukuran fragmen - besar Sedang Kecil Sangat kecil

Secondary blasting - tinggi Medium Kecil sangat kecil

Dimensi undercut (m)* - 30 30 - 20 20 8 8

* Jari-jari hidraulik ekivalen

3.3. TAMBANG TERBUKA ATAU TAMBANG BAWAH TANAH

Operasi penambangan meliputi: pemboran dan peledakan yang dilakukan

untuk memecah batuan, pemuatan dan pengangkutan, atau dapat juga

ditambahkan proses peremukan bijih untuk menghasilkan ukuran yang sesuai.

Operasi tersebut dapat diterapkan pada tambang bawah tanah, open pit, atau

penambangan di laut. Operasi yang sama juga dilakukan pada berbagai

pekerjaan konstruksi, misalnya pembuatan jalan, PLTA, dll. Sebelum sampai

pada analisis ekonomi yang sangat mempengaruhi pemilihan tambang bawah

tanah atau open pit dan pada kondisi bagaimana harus dilakukan perubahan

dari open pit ke tambang bawah tanah atau sebaliknya, sangat menarik bila

dipertimbangkan beberapa faktor-faktor umum.



3.3.1. Tambang Terbuka vs Tambang Bawah Tanah

3.3.1.1. Produksi

Tabel 3.5 menunjukkan jumlah material yang ditangani pada penambangan

open pit dan tambang bawah tanah di tahun 1973. Di dunia barat, industri

pertambangan dapat menangani material sebanyak 3 milyar ton bijih/ tahun.

Metode penambangan bervariasi sesuai dengan jenis logamnya. Bijih besi dan

tembaga lebih sering ditambang dengan metode open pit. Untuk emas, timbal,

dan seng lebih sering ditambang dengan metode bawah tanah.

Tabel 3.5 Jumlah Material yang Dipindahkan Selama Penambangan dan Pekerjaan Konstruksi Tahun 1973 (Committee for Mineral Policy, 1978)

Kegiatan 106 m3 %

Penambangan

Terbuka

Bawah tanah

1550

620

41

17

Pekerjaan konstruksi

Terbuka

Bawah tanah

1450

130

39

3

Total 3750 100

Jumlah penambangan bijih dengan open pit bervariasi untuk setiap negara. Di

USA sekitar 85% penambangan bijih logam dilakukan melalui open pit tetapi

untuk negara Swedia hanya 30%.

Tabel 3.6 memperlihatkan jumlah penambangan open pit dan bawah tanah di

dunia barat yang menghasilkan 150.000 ton bijih/ tahun (tidak termasuk

tambang batubara). Tabel 3.6 dapat mewakili 90% produksi tambang di

seluruh belahan dunia yang meningkat dari 1.900 juta sampai 3-500 juta ton per

tahun selama periode 1968-1977.

Tabel 3.6 menunjukkan bahwa produksi tambang meningkat bukan karena

peningkatan jumlah industri pertambangan, tetapi lebih dikarenakan perluasan



daerah penambangan. Jumlah industri pertambangan besar meningkat, dan

selama periode waktu yang sama, jumlah tambang kecil dan medium

meningkat dengan konstan atau sebaliknya menurun menjadi semakin kecil.

Tabel 3.6 Tambang Bawah Tanah Vs Terbuka

di Dunia Barat (Anon, 1977)

Metode Penambangan 1968 1977

Bawah tanah

>3 juta ton/tahun

1-3 juta ton/tahun

0.5-1 juta ton/tahun

0.3-0.5 juta ton/tahun


29

144

116

108

166

56

140

119

121

157

Subtotal 563 593

Terbuka

>3 juta ton/tahun

1-3 juta ton/tahun

0.5-1 juta ton/tahun



102

109

81

68

61

138

142

64

53

62

Subtotal 421 459

Total 984 1052

3.3.1.2. Perkembangan produksi

Perkembangan teknis yang cepat selama beberapa dekade terakhir

menghasilkan peningkatan produktivitas yang tinggi. Produktivitas menunjukkan

peningkatan yang lebih besar pada tambang-tambang besar dibandingkan

tambang-tambang kecil serta lebih tinggi diperoleh dari tambang terbuka

daripada tambang bawah tanah. Pada tambang terbuka hanya terdapat sedikit

pembatasan untuk bisa mempergunakan mesin-mesin dengan kapasitas yang



besar, berbeda dengan tambang bawah tanah yang dibatasi oleh ruang kerja

yang sempit.

Pada studi perbandingan antara tambang terbuka di USA dengan tambang

bawah tanah di Swedia yang telah dilakukan beberapa memperlihatkan bahwa

produksi tambang terbuka per tambang secara berkala lebih menunjukkan

peningkatan dibandingkan tambang bawah tanah, tetapi prosentase

peningkatan lebih besar terjadi pada tambang bawah tanah. Sejak awal abad

masehi, untuk tambang terbuka produktivitas meningkat sebanyak 250% dan

untuk tambang bawah tanah 350%, dan produktivitas mulai meningkat akhir-

akhir ini pada tambang bawah tanah besar dibandingkan tambang bawah tanah

kecil.

bab iii metode penambangan

Documents