ground vibrator fix banget 03

Praktikum Teknik Peledakan 2014

BAB V

GROUND VIBRATION

5.1. Dasar Teori

Getaran Tanah (Ground Vibration) adalah gerakan bumi yang terjadi akibat

perambatan gelombang seismik di bawah tanah. Kegiatan peledakan selalu

menghasilkan gelombang sismik. Tujuan peledakan umumnya untuk memecahkan

batuan. Kegiatan ini membutuhkan sejumlah energi yang cukup sehingga melebihi

atau melampaui kekuatan batuan atau melampaui batas elastis batuan.Apabila hal

tersebut terjadi maka batuan akan menjadi pecah. Proses pemecahan batuan akan

terus berlangsung ,sampai energi yang di hasilkan bahan peledak makin lama makin

berkurang,dan menjadi lebih kecil dari kekuatan batuan. Sehingga proses pemecahan

batuan terhenti,dan energi yang tersisa akan menjalar melalui batuan,karena masih

dalam batas elastisitasnya.Hal ini akan menghasilkan gelombang seismik. Tingkat

getaran dipengaruhi oleh 2 faktor utama yaitu Jumlah bahan peledak / waktu tunda

(Charge Weight Per Delay) dan Jarak Pengukuran. Semakin banyak bahan peledak

maka semakin tinggi nilai kecepatan partikel puncak dan semakin jauh jarak

pengukuran peledakan maka semakin rendah nilai partikel puncak.

Dengan menggunakan uji berbagai scale distance disuatu daerah maka akan

diperoleh persamaan yang akan digunakan untuk memperkirakan tingkat getaran

yang akan terjadi. Dalam teori getaran ada tiga macam gelombang yaitu:

1. Gelombang tekan (compressive wave) adalah gelombang yang menghasilkan

pemadatan dan pemuaian pada daerah yang sama dengan arah perambatan

gelombang.

2. Gelombang geser (shear wave) adalah gelombang yang melintang (transversal)

yang bergerak tegak lurus pada arah perambatan gelombang.

3. Gelombang permukaan (surface wave) adalah gelombang yang merambat diatas

permukaan batuan tetapi tidak menembus batuan.

Rismailina ErlianiH1C112037


Ketiga jenis gelombang getar tersebut dapat dikelompokkan dalam

gelombang badan dan gelombang permukaan. Gelombang badan merambat melalui

tubuh dari batuan atau tanah. Salah satu jenis gelombang badan adalah P-Waves yang

menyebabkan tekanan/pemuaian pada arah perambatan gelombang.

1. Gelombang Seismik

Gelombang seismik menggambarkan getaran tanah dilokasi penerima.

Getaran tanah merupakan akibat dari gelombang badan dan gelombang permukaan

yang yang ada dalam kulit bumi dengan lintasan yang berbeda. Walaupun gelombang

seismik memperlihatkan waktu tiba yang berbeda, tetapi waktu tiba yang paling

mudah untuk dikenal adalah waktu tiba dari gelombang yang tiba lebih awal.

Lintasan tempuh gelombang didalam kulit bumi pada umumnya di bagi menjadi tiga

yaitu:

a. Lintasan gelombang langsung

b. Lintasan gelombang pantul

c. Lintasan gelombang bias

Pemantulan dan pembiasan terjadi jika gelombang merambat melalui bidang

antara dua material yang berbeda densitas dan karakteristiknya. Terjadinya

pemantulan dan pembiasan dipengaruhi oleh kecepatan rambat gelombang dalam

medium yang besarnya sama dengan sudut datang gelombang. Pemantulan terjadi

jika gelombang datang dari medium dengan cepat rambat lebih besar dan dengan

sudut yang datang lebih besar dar sudut datang kritis. Sudut datang kritis adalah

sudut datang yang mana sudut biasnya 90º. Pada sudut 90º gelombang akan

dibiaskan dengan sudut 0º, dengan kata lain gelombang akan di pantulkan tanpa

penyimpangan ke arah semula.

2. Persamaan Gelombang

Analisa seismik diperlukan untuk mengetahui besarnya parameter getaran

sehingga dapat diperkirakan tingkat getaran yang mungkin terjadi akibat adanya

gelombang seismik. Analisa ini dapat dilakukan berdasarkan persamaan gerak,

perambatan gelombang dan spektrum respon. Parameter yang ditentukan adalah

perpindahan (δ), kecepatan (v), percepatan (a) dimana V = 2 π a f.



3. Mekanisme Pecahnya Batuan

Proses pemecahan batuan dibagi menjadi 3 (tiga) tahap :

a. Proses pemecahan tahap I (Dinamic Loading)

Pada saat bahan peledak meledak, tekanan tinggi yang ditimbulkan akan

menghancurkan batuan di daerah sekitar lubang tembak. Terjadi gelombang kejut

(shock wave) yang merambat dengan kecepatan 2.750-5.200 ft/det dan akan

mengakibatkan tegangan tangensial (tangensial stress) yang menimbulkan

rekahan radial (radial crack) yang menjalar dari daerah lubang tembak. Rekahan

radial pertama terjadi dalam waktu 1-2 ms.

b. Proses Pemecahan tahap II (Quo-static Loading)

Tekanan akibat gelombang kejut yang meninggalkan lubang tembak pada

proses pemecahan tahap I adalah positif. Apabila gelombang kejut mencapai

bidang bebas (free face), gelombang tersebut akan dipantulkan.

Bersamaan dengan itu tekanannya akan turun dengan cepat dan kemudian

akan berubah menjadi negatif, serta menimbulkan gelombang tarik (tension wave)

yang akan merambat kembali di dalam batuan. Oleh karena ketahanan batuan

terhadap kuat tarik lebih kecil daripada kuat tekan, maka akan terjadi rekahan-

rekahan karena tegangan tarik (tensile stress) cukup kuat sehingga menyebabkan

terjadinya scabbing atau spalling pada bidang bebas. Dalam proses pemecahan

tahap I dan II fungsi dari energi yang ditimbulkan oleh gelombang kejut adalah

membuat sejumlah pecahanpecahan kecil pada batuan. Secara teoritis jumlah

energi gelombang kejut hanya berkisar antara 5-15 % dari energi total bahan

peledak. Jadi gelombang kejut tidak secara langsung memecahkan batuan, tetapi

mempersiapkan kondisi batuan untuk proses pemecahan tahap akhir.

c. Proses Pemecahan tahap III (Release of Loading)

Proses ini merupakan tahap terakhir dari pemecahan batuan. Dengan

pengaruh tekanan yang sangat tinggi dari gas-gas hasil peledakan, rekahan radial

utama (tahap II) akan diperlebar/diperbesar secara cepat oleh efek kombinasi dari

tegangan tarik yang disebabkan kompresi radial dan pembajian. Apabila massa di

depan lubang tembak gagal mempertahankan posisinya dan bergerak ke depan,

maka tegangan tekan tinggi yang berada dalam batuan akan dilepaskan seperti

spiral kawat yang ditekan kemudian dilepaskan. Akibat pelepasan tegangan tekan



ini akan menimbulkan tegangan tarik yang besar di dalam massa batuan.

Tegangan tarik inilah yang melengkapi proses pemecahan batuan yang sudah

dimulai pada tahap II.

Rekahan yang terjadi dalam proses pemecahan tahap II merupakan

bidangbidang lemah yang membantu fragmentasi utama pada proses peledakan.

Umumnya batuan akan pecah secara alamiah mengikuti bidang-bidang yang

lemah, seperti kekar dan bidang perlapisan. Secara singkat, proses pecahnya

batuan saat peledakan pada dasarnya mengalami beberapa tahap, yaitu dimulai

dengan membesarnya lubang ledak yang disebabkan oleh tekanan ledakan dari

bahan peledak. Pada tahap selanjutnya, energi ledakan akan menuju bidang bebas

terdekat sambil melakukan tekanan terhadap batuan di sekitarnya. Pada tahap

terakhir, energi

ledakan tersebut dipantulkan kembali oleh bidang bebas dan menekan

permukaan batuan dengan tekanan yang melebihi kuat tarik dari batuan tersebut

sehingga batuan menjadi pecah

5.1.1. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tingkat Ground Vibration

Faktor-faktor yang mempengaruhi kegiatan peledakan dapat dikelompokkan

dalam dua kategori, yaitu peubah yang tidak dapat dikendalikan (uncontrollable

variable) dan peubah yang dapat dikendalikan.

a. Faktor yang Tidak Dapat Dikendalikan

Dalam kegiatan pemboran dan peledakan, karakteristik massa batuan yang

perlu diperhatikan yaitu kekerasan/kekuatan batuan, elastisitas dan plastisitas batuan,

abrasivitas batuan dan kecepatan perambatan gelombang pada batuan.

1) Semakin tinggi tingkat kekerasan batuan, maka akan semakin sukar batuan

tersebut untuk dihancurkan, demikian juga dengan batuan yang memiliki kerapatan

tinggi. Sehingga semakin berat massa suatu batuan, bahan peledak yang dibutuhkan

untuk membongkar atau menghancurkan batuan tersebut akan lebih banyak.

2) Elastisitas batuan adalah sifat yang dimiliki batuan untuk kembali ke bentuk atau

keadaan semula setelah gaya yang diberikan kepada batuan tersebut dihilangkan.

Secara umum batuan memiliki sifat elastis fragile yaitu batuan dapat dihancurkan

apabila mengalami regangan yang melewati batas elastisitasnya. Sedangkan

plastisitas batuan merupakan perilaku batuan yang mengizinkan deformasi permanen



setelah regangan dikembalikan ke kondisi awal, dimana batuan tersebut belum

hancur.

3) Abrasifitas batuan merupakan suatu parameter batuan yang mempengaruhi

keausan (umur) dari mata bor yag digunakan untuk melakukan pemboran pada

batuan tersebut. Kecepatan perambatan gelombang pada setiap batuan berbeda.

Secara teoritis semakin tinggi kecepatan rambat gelombang pada suatu batuan, maka

diperlukan bahan peledak yang memiliki energi yang tinggi pula agar dapat

menghancurkan batuan tersebut.

b. Faktor yang Dapat Dikendalikan

Adalah faktor-aktor yang dapat dikendalikan oleh kemampuan manusia

dalam merancang suatu peledakan untuk memperoleh hasil peledakan yang

diharapkan. Faktor-faktor tersebut dapat diklasifikasikan kedalam 3 kelompok yaitu :

1) Geometri, meliputi diameter lubang ledak, panjang isian, burden, spasi, stemming

dan lain-lain

2) Bahan peledak, meliputi tipe bahan peledak, kekuatan, energi, sistim penyalaan

dan lain-lain

3) Waktu, meliputi waktu tunda dan urutan penyalaan

5.1.2. Mekanisme Pengukuran Tingkat Ground Vibration

Tingkat getaran dari hasil peledakan dipengaruhi oleh dua faktor utama yaitu

Jumlah bahan peledak/waktu tunda (charge weight per delay) dan jarak pengukuran

(lenght of delay). Semakin banyak bahan peledak yang digunakan maka semakin

tinggi nilai kecepatan partikel puncak, dan semakin jauh jarak pengukuran peledakan

maka semakin rendah nilai partikel puncak.

5.1.3. Kontrol Ground Vibration

Peledakan tunda (delay blasting) adalah suatu teknik peledakan dengan cara

meledakkan sejumlah besar muatan bahan peledakan tidak sebagai satu muatan

(single charge) tetapi sebagai suatu seri dari muatan-muatan yang lebih kecil. Maka

getaran yang dihasilkan terdiri dari kumpulan getaran kecil dan dengan

mempergunakan delay, pengurangan tingkat getaran dapat dicapai. Untuk

mengetahui mengapa peledakan delay adalah efektif dalam pengurangan tingkat

getaran perlu mengerti perbedaan antara kecepatan partikel (particle velocity) dan

kecepatan perambatan (propagation velocity atau transmission velocity).



Kecepatan perambatan adalah kecepatan gelombang seismik merambat

melalui batuan, berkisar antara 2000 – 20.000 feet/detik, tergantung pada jenis

batuan. Untuk suatu daerah dengan batuan tertentu, kecepatan relatif konstan.

Kecepatan perambatan tidak dipengaruhi oleh besarnya energi (input energy).

Kecepatan partikel adalah kecepatan partikel bumi bergetar sekitar posisi semula

(rest position). Kecepatan partikel adalah fungsi dari energi (input energy). Energi

yang besar menghasilkan kecepatan partikel yang tinggi pula. Peledakan delay

mengurangi tingkat getaran sebab setiap delay menghasilkan masing-masing

gelombang seismik yang kecil yang terpisah. Gelombang hasil delay pertama telah

merambat pada jarak tertentu sebelum delay selanjutnya meledak. Kecepatan

perambatan tergantung pada jenis batuannya

Kecepatan partikel adalah kecepatan partikel bumi bergetar sekitar posisi

semula (rest position). Kecepatan partikel adalah fungsi dari energi (input energy).

Energi yang besar menghasilkan kecepatan partikel yang tinggi pula. Peledakan

delay mengurangi tingkat getaran sebab setiap delay menghasilkan masing-masing

gelombang seismik yang kecil terpisah. Gelombang hasil delay pertama telah

merambat pada jarak tertentu sebelum selanjutnya delay meledak. Kecepatan

perambatan tergantung pada jenis batuannya

1) Hukum Scaled Distance (SD)

Scale distance adalah parameter untuk dimensi jarak. Scale distance

dinyatakan sebagai perbandingan antara jarak dan isian bahan peledak yang

mempengaruhi hasil getaran dan energi ledakan di udara. Jika isian lubang (ratio

perbandingan panjang dan diameter lebih dari 6), gelombang akan dirambatkan

didepan lubang bor. Scale distance, d/W½. W total berat bahan peledak yang

meledak per delay, d, jarak dari alat perekam terhadap lokasi peledakan. Rumus

diatas dapat dituliskan sebagai berikut:

Dimana:

PPV = K (SD)m atau PPV = K m

PPV = peak particle velocity (mm/s),

d = jarak dari recorder ke lokasi peledakan (m),



W = total berat bahan peledak per minimum delay (kg),

K,m = konstanta,

SD = Square Root Scale distance untuk isian lubang ledak (m/kg0,5)

2) Analisa Scaled Distance Yang Disesuaikan

Peraturan scaled distance menunjukkan kondisi-kondisi dimana pekerjaan

peledakan tidak boleh dilakukan. Pengaturan kembali hukum scaled distance

diperlukan seandainya harga scaled distance tidak lagi sesuai dengan kebutuhan-

kebutuhan operasi. Pengaturan ini didasarkan pada alasan bahwa tingkat getaran

akibat getaran selalu berada dalam batas aman. Pernyatan tersebut di atas dapat dan

harus dibuktikan oleh pengukuran ground vibration. Dengan diperolehnya hubungan

ini, maka ditetapkan suatu ketentuan mengenai jumlah bahan peledak yang

diperbolehkan meledak per waktu tunda pada jarak tertentu sehingga tidak terjadi

kecepatan puncak partikel yang melebihi harga yang diinginkan. Cara pengaturan

scaled distance value, yang dipergunakan yaitu : Particle Velocity vs Scaled

Distance. Metode ini meliputi pengukuran ground vibration dan perhitungan scaled

distance value dari data.

3) Scaled Distance Chart

Grafik Scaled Distance dapat dibuat pada grafik log-log untuk bermacam

macam harga dari Scaled Distance. Dengan diketahuinya harga Scaled Distance,

dapat ditentukan jumlah muatan bahan peledak untuk bermacam-macam jarak lokasi

peledakan dimana yang aman. Penggambaran pada kertas grafik log-log dengan

sumbu tegak jumlah muatan bahan peledak dan jarak pada sumbu mendatar. Grafik

scaled distance dapat dipakai untuk menentukan charge untuk sembarang jarak

dengan scaled distance (SD) yang telah ditentukan.

5.1.4 Metode untuk Mengurangi Tingkat Ground Vibration

Beberapa metode yang biasa digunakan dalam mengurangi tingat ground

vibration adalah sebagai berikut

a. Pola penyalaan diatur agar detonasi per lubang tembak lebih dari 17 ms

b. Mengurangi jumlah lubang dan diameter lubang tembak

c. Bagi jenjang penambangan menjadi beberapa jenjang

d. Line drilling



5.1.5. Standard Ground Vibration

Standart vibrasi adalah besar atau kuat getaran yang diijinkan akibat dari

kegiatan peledakan dimana tidak melewaati batas aman. Ada beberapa pihak atau

negara telah melakukan standarisasi vibrasi peledakan yaitu acuan kriteria kerusakan,

seperti

a. Badan Standardisasi Nasional (SNI)

b. US Bereau of Mines (USBM)

c. Langefors, Kihlstrom Westerberg (1957)

d. Edwards & Northwood (1959)

e. Nicholls, Johnson & Duval (1971)

Adapun acuan kriteria kerusakan tersebut dapat dilihat pada tabel 2.4 dan

baku tingkat getaran peledakan terhadap bangunan berdasarkan SNI pada tabel 2.2.

Untuk lebih lengkapnya mengenai batas – batas aman getaran peledakan, dapat

dilihat pada Gambar

a. Nasional

Tabel 5.1.

Baku Tingkat Peledakan Terhadap Bangunan (SNI)



b. International Tabel 5.2.

Kriteria Pembatasan Kecepatan Partikel

Tabel 5.3. Acuan Kriteria Kerusakan Internasional

5.2 Alat dan BahanAdapun alat dan bahan yang digunakan dalam analisa ground vibration

adalah sebagai berikut:1. Alat ukur blastmate III dan kelengkapannya

2. Alat uji impact bahan peledak

3. Bahan peledak (berupa serbuk korek api)

4. Dokumen mengenai baku tingkat getaran & tingkat kebisingan

5. Safety set



5.3 Prosedur Kerja

1. Memasang perlengkapan blasmate III

2. Menyalakan Blasmate dengan menekan tombol On/Of

3. Mencek instalasi Blasmate dengan menekan tombol Test. Apabila muncul

tulisan “All channel working. Unit Ok”.

4. Mereview pengaturan dari blasmate III dengan menekan tombol “Review Setup”.

5. Mengubah pengaturan Blasmate III

a. Record

Terdiri dari lima jenis : single shoot, continuous, manual, histogram, dan

histogram combo. Gunakan single shoot untuk pertandingan.

Untuk mengubah “record”, tekan tombol mode dan tekan tombol atas atau

bawah hingga mode single shoot. Tekan “enter” hingga kembali ke monitor

awal.

b. Trigger

Terdiri dari tiga jenis : standar geophone, microphone, dan standar

geophone dan microphone. Gunakan standar geophone dan microphone untuk

pertandingan.

Untuk mengubah trigger tekan tombol “source” dan tekan atas atau bawah

hingga mode geophone dan microphone. Tekan “enter” hingga kembali ke

monitor awal.

Untuk mengubah level trigger, tekan “level” kemudian “enter” hingga

geophone range. Ubah geophone range menjadi 254 mm/second menggunakan

tombol kiri dan kanan; dan menggunakan tombol atas dan bawah. Tekan “enter”

hingga “Mic trigger level” . Ubah range mic menjadi 100 dB. Tekan “enter”

hingga kembali ke monitor awal.

c. Record stop mode

Terdiri dari dua jenis : “fixed record time setting” dan “auto record

setting”. Gunakan “fixed record time setting” dan seting record time ke 2 detik.

Untuk mengubah record stop mode , tekan “time”, gunakan tombol atas

dan bawah untuk mengubah seting ke “fix record” kemudian tekan “enter” dan

ubah record time ke 2 detik. Tekan “enter” hingga kembali ke monitor awal.



d. Set current time and date

Untuk mengubah jam dan tanggal pada Blasmate III, tekan tombol

“time/day” hingga ke menu “set time” kemudian gunakan tombol kiri dan kanan

untuk menggerakkan kursor dan gunakan tombol atas dan bawah untuk

mengubah setingan waktu. Tekan tombol “enter” hingga ke menu “set date”

kemudian gunakan tombol kiri dan kanan untuk menggerakkan kursor dan

gunakan tombol atas dan bawah untuk mengubah setingan tanggal. Tekan

“enter” hingga kembali ke monitor awal.

e. Set location, and username

Untuk mengubah lokasi tekan tombol “notes” kemudian tekan tombol “enter”

hingga “set location” kemudian ubah lokasi sesuai dengan area pertandingan.

Tekan tombol “enter” hingga “username” kemudian ubah username sesuai

dengan kelompok peserta. Tekan tombol “enter” hingga kembali ke monitor

awal.

f. Set Scale distance dan Charge weight

Untuk mengubah “scale distance” tekan tombol “notes” kemudian tekan tombol

“enter” hingga “set scale distance” dan ubah jaraknya sesuai dengan prosedur

pertandingan. Tekan tombol “enter” hingga “set charge weight” dan ubah

menjadi 0,1 kg. Tekan tombol “enter” hingga kembali ke monitor awal.

6. Memulai pengamatan dengan menekan tombol start monitor dan menunggu

hingga pengamatan siap dilakukan.

7. Operator Blasmate memberikan kode kepada anggota kelompoknya untuk

melakukan aba-aba peledakan :

“Peledakn pada tanggal XXX pada lokasi XXX pada pukul XXX dengan jarak

XXX dan bahan peledak sebanyak XXX kg siap dilaksanakan. TEMBAK

8. View event

Tekan tombol “event list/delete list” untuk melihat data hasil pengukuran.

9. Print event

Tekan tombol “print” untuk memprint data pengukuran.

10. Mematikan Blasmate III dengan menekan tombol “On/Off”

11. Menganalisa data hasil pengukuran


ground vibrator fix banget 03

Documents