Pemantauan Massa Batuan di Bawah Tanah

Latar belakang Pemantauan adalah pengamatan terhadap struktur rekayasa

baik secara visual maupun dengan bantuan peralatan Sejak dulu telah dilakukan dengan mata dan telinga:

Runtuhan batu Pembukaan rekahan Pelengkungan penyangga kayu Perkataan batuan sebuah awal dari pemantauan seismik

(Brown, 2003). Bagian yang tak terpisahkan dalam kegiatan mekanika batuan

modern dan telah dikembangkan sejak 40 50 tahun yang lalu. Dalam beberapa hal mungkin timbul kesan bahwa kegiatan

pemantauan telah dilakukan secara sederhana hanya supaya terlihat ada yang dilakukan.

Latar belakang If you can measure what you are speaking about

and express it in numbers, you know something about it(Lord Kelvin)

Every instrument on a project should be selected and placed to assist with answering a specific question: if there is no question, there should be no instrumentation.(Dunnicliff, 1988)

Tujuan pemantauan massa batuan Mendapatkan besar dan variasi parameter geoteknik sebelum dimulainya

pekerjaan rekayasa Muka air tanah Bentuk permukaan Seismic events

Meyakinkan keselamatan selama konstruksi dan operasi melalui peringatan terjadinya Deformasi massa batuan Tekanan air tanah Beban pada penyanggayang berlebihan

Memeriksa validitas perhitungan rancangan Asumsi Model konseptual Nilai parameter tanah atau massa batuan

Mengendalikan pelaksanaan ground treatment dan tindakan perbaikan

Tujuan pemantauan massa batuan Massa batuan merupakan media yang sangat kompleks. Sifat keteknikannya sangat sulit, atau bahkan tidak mungkin,

ditentukan secara akurat sebelum lubang bukaan digali. Model-model yang digunakan untuk memperkirakan respons

massa batuan terhadap kegiatan penambangan didasarkan padaidealisasi, asumsi, dan penyederhanaan.

Keakuratan dari prediksi yang dilakukan pada perhitunganrancangan sangat penting untuk diperiksa.

Pelaksanaan pemantauan, khususnya untuk tujuan ini,merupakan bagian dari metode observasi yang merupakan kuncipokok dari kegiatan geoteknik modern (Peck, 1969).

Pertimbangan umum Apa yang dipantau? Bagaimana memantaunya? Dimana dan kapan pemantauan dilakukan? Berapa keakuratan dan ketelitian (atau kehandalan)

yang diinginkan dalam pengukuran? Bagaimana memvalidasi dan menginterpretasi hasil?

Pertanyaan-pertanyaan ini hanya dapat dijawab secara rinci berdasarkan kasus per kasus.

Apa yang dipantau? Dengan teknologi sekarang, yang dapat diukur langsung:

Perpindahan Tekanan Waktu

Surface subsidence: pemantauan sistematis yang pertama-tama dilakukan di pertambangan Di Belgia pada tahun 1830-an. Tambang batubara, bijih besi, garam di Eropa dan Amerika Serikat (Young

dan Stoek, 1916) Metode penambangan block caving (Fletcher, 1960)

Pengukuran perpindahan ralatif antara dua titik atau convergence(Greenwald et al., 1937)

Borehole extensometer (Merrill, 1954; Potts, 1957) Stressmeter (Merrill, 1962) Microseismic di tambang bawah tanah meliputi juga pengukuran

perpindahan dan waktu (Obert dan Duvall, 1957).

Yang dapat dipantau pada tambang bawah tanah(Brady & Brown, 1993) Rekahan atau gelinciran pada batuan (visual) Pergerakan sepanjang atau memotong sebuah kekar atau rekahan Convergence antara dua titik Perpindahan pada massa batuan Subsidence Perubahan kemiringan lubang bor Muka, tekanan, dan aliran air tanah Perubahan tegangan normal pada sebuah titik dalam massa batuan Perubahan beban pada elemen penyangga dan perkuatan Tegangan normal dan tekanan air pada material pengisi Settlement material pengisi Seismic dan microseismic emissions Kecepatan rambat gelombang

Apa yang dipantau? Perpindahan adalah salah satu besaran primer yang diukur pada

kegiatan pemantauan di tambang bawah tanah. Yang diukur:

Perpindahan absolut dari beberapa titik pada batas galian atau, dengan kesulitan yang lebih tinggi, di dalam massa batuan.

Perpindahan relatif atau convergence antara dua titik pada batas galian Pengukuran kebanyakan parameter lainnya, khususnya gaya dan

tegangan, membutuhkan penggunaan model matematis dan karakteristik material untuk perhitungannya.

Stress is a philosophical concept deformation is the physical reality.(Burland, 1967)

Untuk tujuan pembandingan dan pengambilan keputusan, lebih baik menggunakan parameter yang diukur langsung daripada menggunakan parameter yang dihitung dengan model matematis yang menggunakan parameter yang diukur sebagai masukan.

Stasiun pengukuran convergence pada drawpoint drift di Henderson Mine, USA (Brumleve dan Maier, 1981)

Bagaimana memantaunya? Sistem instrumentasi pemantauan modern:

sensor atau detector sistem transmisi read-out dan/atau perekam

Sistem pemantauan yang digunakan pada sebuah tambang bawah tanah modern dapat sangat kompleks dan mahal.

Kesimpulan berharga seringkali dapat dicapai melalui observasi visual atau observasi yang menggunakan peralatan pengukuran yang sangat sederhana.

Kriteria sistem pemantauan (Brady & Brown, 1993)

Pemasangan yang mudah bahkan dalam kondisi lapangan yang sulit

Sensitivitas, keakuratan, dan kemampuulangan yang memadai

Ketahanan dan pelindung yang baik selama digunakan Kemudahan pembacaan dan kemampuan menghasilkan data

seketika; Gangguan yang ditimbulkan pada operasi penambangan

sangat kecil.

Metode pemantauan perpindahan (Windsor, 1993) Teknik:

Observasi Instrumen

Akses Batas galian Lubang bor Permukaan tanah

Metode Manual Otomatis Observasi

Sensitivitas Rendah Menengah Tinggi

Pengukuran convergence (Brady & Brown, 1993)

Distometer ISETH (Kovari et al., 1974)

MPBX dan pengukuran convergence (Brady & Brown, 1993)

Dimana dan kapan memantaunya? Orang yang menginterpretasi hasil pemantauan sering kecewa:

Pengukuran tidak dilakukan lebih awal (kapan?) Pengukuran tidak dilakukan di beberapa lokasi (dimana?) Beberapa data tambahan tidak tersedia (apa?)

Perencanaan pemantauan sering tidak baik Dalam penambangan : batasan-batasan operasional Perencanaan menjadi sangat penting apabila data pemantauan

akan digunakan untuk analisis balik Pertanyaan praktis lainnya:

Biaya instrumentasi dan pemasangan Keterjangkauan lokasi pemantauan Gangguan pekerjaan pemantauan terhadap operasi

penambangan

Tambang Nasliden, Swedia(Nilsson & Krauland, 1981)

Tambang Nasliden, Swedia(Nilsson & Krauland, 1981)

Tambang Nasliden, Swedia(Nilsson & Krauland, 1981)

Tambang Nasliden, Swedia(Nilsson & Krauland, 1981)

Tambang Nasliden, Swedia(Nilsson & Krauland, 1981)

Convergence yang terukur bervariasi menurut kedalaman dan tinggi lombong.

Laju penambahan convergence meningkat dengan bertambahnya tinggi lombong.

Convergence kumulatif terbesar yang terukur pada setiap titik adalah 100 mm.

Tambang Questa, USA(Agapito & Shoemaker, 1987)

Tambang Questa, USA(Agapito & Shoemaker, 1987)

Stasiun 1, yang terletak di dekat intersection, menunjukkan convergence horisontal yang besar dan laju convergence awal yang besar akibat pengaruh tegangan yang ditimbulkan oleh proses ambrukan. Convergence vertikal di stasiun ini jauh lebih kecil.

Stasiun 2, yang terletak 10 m di timur Stasiun 1 menjauhi intersection dan pada massa batuan yang lebih kuat, memberikan convergence yang kecil. Kurva yang semakin datar menunjukkan kecenderungan kemantapan jangka panjang.

Tambang Questa, USA(Agapito & Shoemaker, 1987)

Convergence horisontal dan laju convergence yang tinggi seperti terlihat pada Stasiun 1 menunjukkan bahwa penyangga baut Split Set dan beton tembak tidak memadai. Pemasangan fully grouted rock boltdengan panjang 6 m dan pem-betontembak-an kembali kemudian dilakukan dan daerah ini dapat dimantapkan.

Contoh ini menunjukkan bagaimana pengukuran convergence sederhana dapat memberi peringatan akan kemungkinan terjadinya ketidakmantapan, perlunya tindakan perbaikan, dan keefektifan tindakan perbaikan tersebut.

Monitoringdiramp upciurugpongkor

A. Tampak samping

B. Tampak depan

7 m

1,5 m

4,5 m

Lubang bor untuk ekstensometer = 68 mm

Lubang bor untuk borehole camera = 68 mm

Permuka kerja (face)

Atap

Lantai

0,5 m

Baut konvergen(dinding)

Baut konvergen(atap)

Baut konvergen

(dinding kiri)Baut

konvergen(dinding kanan)

Baut konvergen (atap)

7 m

4,5 m

4 m

Kiri Kanan

Horisontal

T 0

T 1

T 2

T 3

T 4

T 5

70,27 cm

149,47 cm

238,00 cm

345,97 cm

426,01 cm

Target magnetik ekstensometer

680,00 cm T 6

23,00 cm

12 %

Magnetic MPBX

Distometer/Convergencemeter

Borehole camera

Hasilmpbx

No Kumulatif Jarak ke Perpindahan (mm) Perpindahan kumulatif (mm) Keteranganwaktu (jam) face (m) T 5-4 T 4-3 T 3-2 T 2-1 T 1-0 T 5-4 T 5-3 T 5-2 T 5-1 T 5-0

1 0.0 1.50 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Bacaan awal2 46.0 3.92 -0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 Peledakan3 70.5 6.30 -0.1 0.1 0.0 0.1 -0.7 -0.1 0.0 0.0 0.1 -0.6 Peledakan4 92.0 8.32 -0.1 0.1 -0.2 0.0 -0.7 -0.1 0.0 -0.2 -0.2 -0.9 Peledakan5 115.0 8.32 -0.1 0.1 0.0 0.0 -0.8 -0.1 0.0 0.0 0.0 -0.86 122.5 8.32 0.0 0.3 0.2 0.1 -0.9 0.0 0.3 0.5 0.6 -0.37 138.5 8.32 -0.2 -0.1 0.0 0.0 -1.2 -0.2 -0.3 -0.3 -0.3 -1.5 Peledakan8 144.5 8.32 -0.1 0.1 -0.2 0.2 -1.0 -0.1 0.0 -0.2 0.0 -1.09 162.0 11.00 0.0 0.0 0.1 0.1 -1.1 0.0 0.0 0.1 0.2 -0.9 Peledakan

10 170.0 11.00 0.1 0.1 0.1 0.2 -1.0 0.1 0.2 0.3 0.5 -0.511 186.5 11.00 0.0 0.3 0.1 0.0 -0.9 0.0 0.3 0.4 0.4 -0.512 194.0 11.00 0.1 0.6 0.1 0.4 -1.0 0.1 0.7 0.8 1.2 0.213 210.0 14.00 0.0 0.3 0.1 0.3 -1.1 0.0 0.3 0.4 0.7 -0.4 Peledakan14 217.5 14.00 -0.2 0.4 0.2 0.2 -1.0 -0.2 0.2 0.4 0.6 -0.415 235.0 14.00 0.0 0.2 0.2 0.2 -0.9 0.0 0.2 0.4 0.6 -0.316 284.0 14.00 0.0 0.3 0.2 0.2 -0.9 0.0 0.3 0.5 0.7 -0.217 308.0 14.00 0.1 0.2 0.2 0.2 -0.9 0.1 0.3 0.5 0.7 -0.218 332.0 14.00 0.1 0.3 0.2 0.2 -1.0 0.1 0.4 0.6 0.8 -0.219 355.5 14.00 0.0 0.2 0.2 0.2 -1.0 0.0 0.2 0.4 0.6 -0.420 379.5 14.00 0.0 0.3 0.1 0.2 -1.0 0.0 0.3 0.4 0.6 -0.421 403.5 14.00 0.0 0.3 0.2 0.1 -1.0 0.0 0.3 0.5 0.6 -0.422 427.5 14.00 0.1 0.3 0.1 0.1 -1.1 0.1 0.4 0.5 0.6 -0.523 451.5 14.00 0.0 0.3 0.2 0.1 -1.1 0.0 0.3 0.5 0.6 -0.524 499.5 14.00 0.0 0.3 0.1 0.1 -1.1 0.0 0.3 0.4 0.5 -0.625 523.5 14.00 0.0 0.3 0.2 0.1 -1.1 0.0 0.3 0.5 0.6 -0.526 547.5 14.00 0.0 0.2 0.1 0.1 -1.1 0.0 0.2 0.3 0.4 -0.727 571.5 14.00 0.0 0.2 0.2 0.2 -1.1 0.0 0.2 0.4 0.6 -0.528 595.5 14.00 0.0 0.3 0.2 0.1 -1.1 0.0 0.3 0.5 0.6 -0.529 619.5 14.00 0.0 0.2 0.1 0.1 -1.2 0.0 0.2 0.3 0.4 -0.830 643.5 14.00 0.0 0.2 0.2 0.1 -1.0 0.0 0.2 0.4 0.5 -0.531 667.5 14.00 -0.1 0.3 0.2 0.1 -1.1 -0.1 0.2 0.4 0.5 -0.632 691.5 14.00 0.0 0.2 0.2 0.1 -1.2 0.0 0.2 0.4 0.5 -0.733 715.5 14.00 0.0 0.2 0.2 0.1 -1.0 0.0 0.2 0.4 0.5 -0.534 1339.5 17.00 0.0 0.2 0.2 0.1 -1.0 0.0 0.2 0.4 0.5 -0.5 Peledakan

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Waktu (jam)

P

e

r

p

i

n

d

a

h

a

n

k

u

m

u

l

a

t

i

f

(

m

m

)

T 5-4T 5-3T 5-2 T 5-1T 5-0

Peledakan Atap dekat facedikhawatirkan runtuh

Pemasangan steel set support

T1T2

T3T4

T5

T0

Convergence

PERPINDAHANPengukuran Kumulatif Jarak ke Horisontal Kiri Kanan Keterangan

ke waktu/t face Ke-t Laju Ke-t Laju Ke-t Laju(jam) (m) (mm) (mm/hari) (mm) (mm/hari) (mm) (mm/hari)

1 0.0 1.50 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 - - Bacaan awal2 23.0 3.92 0.0150 0.0157 -0.3450 0.3600 0.0000 0.0000 Peledakan3 30.5 6.30 0.0250 0.0197 -0.1850 0.1456 -0.3400 0.2675 Peledakan4 46.5 8.32 0.0300 0.0155 -0.1800 0.0929 -0.2250 0.1161 Peledakan5 52.5 8.32 0.0400 0.0183 -0.3900 0.1783 -0.0950 0.04346 70.0 8.32 0.0450 0.0154 0.0850 0.0291 0.1600 0.05497 78.0 8.32 0.0400 0.0123 0.1800 0.0554 0.1050 0.0323 Peledakan8 94.5 8.32 0.0700 0.0178 -0.1100 0.0279 0.1450 0.03689 102.0 11.00 0.0500 0.0118 -0.1300 0.0306 0.0550 0.0129 Peledakan

10 118.0 11.00 0.1150 0.0234 0.3550 0.0722 0.3900 0.079311 125.0 11.00 0.0800 0.0154 0.2800 0.0538 0.3650 0.070112 143.0 11.00 0.0700 0.0117 0.3200 0.0537 0.3450 0.057913 167.0 14.00 0.0750 0.0108 0.3250 0.0467 0.3300 0.0474 Peledakan14 192.0 14.00 0.0950 0.0119 0.3450 0.0431 0.3500 0.043715 216.0 14.00 0.0950 0.0106 0.3350 0.0372 0.3300 0.036716 239.5 14.00 0.0800 0.0080 0.2600 0.0261 0.2850 0.028617 264.0 14.00 0.0950 0.0086 0.2950 0.0268 0.3200 0.029118 288.0 14.00 0.1150 0.0096 0.2750 0.0229 0.3000 0.025019 312.0 14.00 0.0900 0.0069 0.2600 0.0200 0.2850 0.021920 336.0 14.00 0.0900 0.0064 0.2200 0.0157 0.2950 0.021121 360.0 14.00 0.0750 0.0050 0.2150 0.0143 0.3000 0.020022 384.0 14.00 0.0800 0.0050 0.2200 0.0138 0.3050 0.019123 408.0 14.00 0.0750 0.0044 0.2350 0.0138 0.2800 0.016524 432.0 14.00 0.0750 0.0042 0.2250 0.0125 0.3200 0.017825 456.0 14.00 0.0650 0.0034 0.2550 0.0134 0.3500 0.018426 480.0 14.00 0.0700 0.0035 0.2600 0.0130 0.3550 0.017727 504.0 14.00 0.0750 0.0036 0.2550 0.0121 0.3500 0.016728 528.0 14.00 0.0650 0.0030 0.2450 0.0111 0.3300 0.015029 552.0 14.00 0.0700 0.0030 0.2500 0.0109 0.3350 0.014630 1128.0 14.00 0.1050 0.0022 0.2750 0.0059 0.3650 0.0078

convergence

-0.5000

-0.4000

-0.3000

-0.2000

-0.1000

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0 200 400 600 800 1000 1200

Waktu (jam)

P

e

r

p

i

n

d

a

h

a

n

d

i

n

d

i

n

g

(

m

m

)

HorisontalKiriKanan

Kiri Kanan

Horisontal

Peledakan Atap dekat face dikhawatirkan runtuh

Pemasangan steel set support

Tambang Pongkor, Indonesia (Rai et al., 2001)

Tambang Pongkor, Indonesia (Rai et al., 2001)

Tambang Pongkor, Indonesia (Rai et al., 2001)

Hasil pengukuran digunakan untuk memprediksi parameter geoteknik massa batuan melalui analisis balik dengan metode elemen hingga dengan perilaku elasto-visko-plastik

Diprediksi bahwa setelah hari ke 36, akan terdapat daerah tidak mantap di sekitar lombong. Prediksi ini sesuai dengan kenyataan di lapangan bahwa pada hari ke 60 terjadi keruntuhan blok batuan di sudut kiri atas lombong.