potensi dan bentuk bidang runtuhan pada lereng tambang...
TRANSCRIPT
ISBN 978-979-99141-5-6
99
POTENSI DAN BENTUK BIDANG RUNTUHAN PADA LERENG TAMBANG TERBUKA
Heri Syaeful
Pusat Pengembangan Geologi Nuklir Jl. Lebak Bulus Raya No. 9 Ps. Jumat, Jakarta, 12440
ABSTRAK POTENSI DAN BENTUK BIDANG RUNTUHAN PADA LERENG TAMBANG TERBUKA. Perencanaan suatu tambang terbuka sangat dipengaruhi oleh banyak hal dan salah satu hal penting yang diperhitungkan adalah kestabilan lereng. Analisis kestabilan lereng pada tambang terbuka secara umum terbagi pada dua bagian yaitu highwall dan footwall. Dalam rangka memahami potensi bidang keruntuhan pada lereng highwall dilakukan analisis kestabilan lereng menggunakan metoda Morgenstern-Price (1965) dan pada lereng footwall menggunakan metoda Spencer (1967). Setelah itu dilakukan pengamatan pada longsoran yang terjadi pada daerah highwall dan footwall agar diketahui kesesuaian penerapan metoda analisis yang telah diterapkan. Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bentuk bidang keruntuhan pada lereng highwall adalah sirkuler, serupa dengan pada perencanaan. Longsor pada umumnya disebabkan oleh pengaruh air yang meresap dan mempengaruhi kesetimbangan, selain itu diperkirakan terjadi pelapukan yang menyebabkan berubahnya sifat mekanik batuan dari kondisi awal. Sedangkan pada lereng footwall, selain longsor planar, pada daerah dengan pengaruh struktur geologi yang kuat terjadi longsor berbentuk semi sirkuler. Pada daerah dengan pengaruh struktur geologi tersebut pemodelan sifat material sebaiknya menggunakan sistem Geological Strength Index (GSI) agar pengaruh bidang diskontinuitas kekar termasuk dalam analisis.
Kata Kunci : analisis kestabilan lereng, tambang terbuka, bidang longsor ABSTRACT POTENTIAL AND SHAPE OF FAILURE PLANE IN OPEN PIT SLOPE. Planning an open pit mine influenced by various things and one very important thing is the stability of the slope. Analysis of slope stability in open pit mines generally divided on two parts, namely the highwall and footwall. In order to understand the failure potential in highwall slope, performed slope stability analysis using the method of Morgenstern-Price (1965) and in the footwall slopes using the method of Spencer (1967). After that observation conducted on slope failure that occurred in the highwall and footwall in order to know the suitability of the method of analysis that has been applied. Based on the observation, shape of failure plane in highwall slope is circular, similar with in the planning. Failure generally caused by the pervasive influence of water and affected the balance, beside that weathering predicted to occur and causing changes in the mechanical properties of rocks from the initial condition. While in the footwall slopes, beside planar failure, in areas with strong influence of geological structure, semi-circular shaped of failure plane also occured. In areas with the influence of geological
ISBN 978-979-99141-5-6 100
structure, modeling of material properties should use the system of Geological Strength Index (GSI) in order to take into account the influence of joint discontinuity plane in the analysis.
Key words : slope stability analysis, open pit, failure plane
PENDAHULUAN
Tambang terbuka adalah suatu bukaan
yang dibuat dari permukaan tanah dan
bertujuan untuk mengambil mineral
atau batubara, bukaan tersebut akan
dibiarkan tetap terbuka selama
pengambilan mineral atau batubara
masih berlangsung. Desain suatu
tambang terbuka sangat dipengaruhi
oleh banyak hal dan salah satu hal
penting yang diperhitungkan adalah
kestabilan lereng. Kestabilan lereng
merupakan suatu faktor yang sangat
penting karena menyangkut persoalan
keselamatan manusia, keamanan
peralatan serta kelancaran produksi.
Mengingat pentingnya kestabilan lereng
dalam tambang terbuka, maka perlu
diketahui metoda analisis kestabilan
lereng, pemodelan sifat material,
termasuk bentuk dan potensi bidang
runtuh yang dapat terbentuk pada lereng
highwall dan footwall. Potensi
keruntuhan pada desain tersebut
selanjutnya akan dibandingkan dengan
longsoran yang secara aktual terjadi
pada tambang terbuka.
METODA
Kestabilan lereng tergantung pada gaya
penggerak dan penahan yang bekerja
pada lereng. Gaya penggerak adalah
gaya-gaya yang mengakibatkan suatu
bagian lereng bergerak. Sedangkan gaya
penahan adalah gaya-gaya yang
mempertahankan kestabilan bagian
lereng tersebut. Jika gaya penahannya
lebih besar dari gaya penggerak, maka
lereng tersebut dalam keadaan stabil.
Kestabilan suatu lereng biasanya
dinyatakan dalam bentuk Faktor
Keamanan (FK) berdasarkan kondisi
FK = gaya penahan / gaya penggerak.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
kestabilan lereng diantaranya geometri
lereng, struktur geologi, kondisi air
tanah, sifat fisik dan mekanik
tanah/batuan, serta gaya-gaya yang
bekerja pada lereng. Geometri lereng
ISBN 978-979-99141-5-6
101
sangat mempengaruhi kestabilan suatu
lereng. Semakin besar kemiringan dan
ketinggian suatu lereng, maka
kestabilannya akan semakin kecil.
Struktur batuan juga mempengaruhi
kestabilan dalam hal keterdapatan
bidang-bidang diskontinuitas seperti
sesar, perlapisan dan rekahan. Struktur
batuan tersebut merupakan bidang-
bidang lemah dan sekaligus dapat
menjadi tempat merembesnya air yang
menyebabkan berkurangnya nilai kuat
geser pada tanah. Sifat fisik batuan yang
mempengaruhi kemantapan lereng
adalah bobot isi (densitas), porositas
dan kandungan air, sedangkan sifat
mekanik didapatkan dari pengujian
kekuatan di laboratorium, baik berupa
uji tarik, tekan, maupun geser.
Metoda yang diterapkan dalam analisis
menggunakan metoda kesetimbangan
batas (limit equilibrium) dengan
pendekatan metoda irisan (Gambar 1).
Metode irisan merupakan metode yang
sangat populer dalam analisa kestabilan
lereng. Metode ini telah terbukti sangat
berguna dan dapat diandalkan dalam
praktek rekayasa serta membutuhkan
data yang relatif sedikit dibandingkan
dengan metode lainnya,seperti metode
elemen hingga (finite element), metode
beda hingga (finite difference) atau
metode elemen diskrit (discrete
element). Ide untuk membagi massa di
atas bidang runtuh ke dalam sejumlah
irisan telah digunakan sejak awal abad
20. Pada tahun 1916, Peterson
melakukan analisis kestabilan lereng
pada beberapa dinding dermaga di
Gothenberg, Swedia, dimana bidang
runtuh dianggap berbentuk sebuah
busur lingkaran dan kemudian massa di
atas bidang runtuh dibagi ke dalam
sejumlah irisan vertikal. Dua puluh
tahun kemudian, Fellenius (1936)
memperkenalkan metode irisan biasa.
Setelah itu muncul beberapa metode
irisan lainnya, antara lain yang
dikembangkan oleh: Janbu (1954,
1957); Bishop (1955); Morgenstern dan
Price (1965); Spencer (1967); Sarma
(1973, 1979); Fredlund dan Krahn
(1977), Fredlund, dkk (1981); Chen dan
Morgenstern (1983); Zhu,Lee dan Jiang
(2003).
ISBN 978-979-99141-5-6 102
Gambar 1. Metoda irisan lereng dengan bidang runtuh berbentuk busur lingkaran dan gabungan busur lingkaran dengan segmen garis lurus (Saifuddin, 2008)
Perhitungan faktor keamanan dilakukan
berdasarkan kesetimbangan momen dan
kesetimbangan gaya. Salah satu faktor
yang mempengaruhi ketelitian
perhitungan faktor keamanan adalah
asumsi tentang gaya geser antar irisan
yang digunakan. Untuk metode-metode
yang memenuhi semua kondisi
kesetimbangan gaya dan momen, pada
umumnya pengaruh dari asumsi gaya
geser antar irisan terhadap perhitungan
faktor keamanan untuk semua bentuk
bidang runtuh adalah kecil sekali dan
diabaikan. Namun hal tersebut tidak
berlaku pada metode-metode yang tidak
memenuhi semua kondisi
kesetimbangan. Pada umumnya untuk
semua bentuk bidang runtuh, kecuali
bidang runtuh busur lingkaran, terdapat
pengaruh yang cukup besar dari asumsi
gaya geser antar-irisan terhadap faktor
keamanan dengan kesetimbangan
ISBN 978-979-99141-5-6
103
momen. Faktor keamanan dengan
kesetimbangan gaya juga dipengaruhi
oleh asumsi gaya geser antar-irisan
yang digunakan, kecuali untuk bidang
runtuh planar.
Metoda irisan yang akan diterapkan
dalam penelitian ini adalah metode
Morgenstern-Price (Morgenstern and
Price, 1965) pada lereng highwall dan
Spencer (1967) pada lereng footwall.
Kedua metode tersebut dapat digunakan
untuk semua bentuk bidang runtuh dan
telah memenuhi semua kondisi
kesetimbangan. Metode Morgenstern-
Price (1965) menggunakan asumsi yang
sama dengan metode kesetimbangan
batas umum yaitu terdapat hubungan
antara gaya geser antar-irisan dan gaya
normal antar-irisan. Asumsi yang
diterapkan dalam metoda ini adalah
kemiringan gaya geser antar irisan
besarnya sebanding dengan fungsi
tertentu yang diasumsikan. Sedangkan
pada metoda Spencer (1967) asumsi
yang digunakan adalah kemiringan dari
resultan gaya geser dan normal antar-
irisan adalah sama untuk semua irisan.
Data sifat material yang digunakan
dalam penelitian ini menggunakan data
dari salah satu tambang batubara di
Kalimantan Timur, termasuk metoda
pemodelan sifat material, dan
perhitungan faktor keamanan.
ANALISIS KESTABILAN LERENG
HIGHWALL
Lereng pada highwall terbagi dalam
beberapa bagian yaitu bench/jenjang,
catch bench/berm, ramp, slope toe, dan
slope crest (Gambar 2). Dalam desain
lereng highwall dilakukan analisis untuk
bench slope (sudut jenjang) dan overall
slope. Sudut jenjang tidak dilakukan
perhitungan dikarenakan sejak lama
telah diterapkan sudut 700 untuk semua
jenjang, dan telah terbukti aman untuk
kondisi batuan di lokasi tambang.
Pengecualian dilakukan apabila terdapat
zona wash out, yaitu pada zona pasir
lepas yang mempunyai nilai kohesi
sangat rendah. Pada zona tersebut sudut
jenjang yang digunakan adalah 45°.
Dalam perhitungan overall slope
dibutuhkan data model geologi, struktur
geologi, kondisi aktual topografi,
airtanah, stage plan/face position,
sejarah penambangan, dan parameter
sifat teknis batuan.
ISBN 978-979-99141-5-6 104
Gambar 2. Terminologi umum dalam desain lereng open-pit (Sjoberg, 1996)
Pada perhitungan overall slope, sifat
material untuk lapisan overburden/
interburden atau lapisan non-batubara
dimodelkan mengggunakan grafik
fungsi tegangan geser/normal
(shear/normal stress). Sedangkan untuk
lapisan batubara menggunakan
parameter sifat material mohr-coulomb.
Data sifat teknis yang digunakan dalam
pemodelan sifat material sedimen non-
batubara adalah:
- Berat isi (unit weight - )
Berat isi adalah perbandingan
antara berat contoh tanah dengan
volumenya. Contoh tanah dibentuk
dengan memakai alat pencetak
berbentuk silinder dengan ukuran
tertentu, kemudian beratnya
ditimbang dan volumenya dihitung.
Berat isi material sedimen non-
batubara dilokasi tambang berkisar
antara 15 – 19 kN/m3.
- Rock quality designation (RQD)
Rock quality designation (RQD)
merupakan modifikasi dari
persentase core recovery dimana
panjang inti yang lebih besar dari
100 mm (4 inchi) dijumlahkan dan
ISBN 978-979-99141-5-6
105
dibagi dengan panjang core run.
RQD merupakan indeks kualitas
batuan dimana dapat mencerminkan
problematik batuan, diantaranya
pelapukan, zona lunak, zona
frakturasi, zona sesar, dan kekar.
Data RQD didapatkan dari hasil
identifikasi lapangan oleh well site
geologist pada saat pemboran
eksplorasi.
- Uniaxial compressive strength
(UCS)
Tes ini menggambarkan kuat geser
tidak terdrainase yang disebabkan
tekanan insitu dari contoh tanah.
Tes ini dilakukan pada contoh
tanah berbentuk silinder tanpa
adanya tekanan confining,
dilakukan dengan pembebanan
aksial sampai terjadi keruntuhan
pada contoh. Setiap lapisan dengan
ketebalan lebih dari 50 cm
dianalisis untuk dimasukkan dalam
basis data. Berdasarkan hasil
analisis terhadap batuan dilokasi
tambang, secara umum didapatkan
nilai UCS sebagai berikut:
a) Pit A antara 1.3 – 6.8 MPa
b) Pit B antara 1 – 13.8 MPa
c) Pit C antara 4.2 – 21.28 MPa
Hasil analisis UCS tersebut
menunjukkan hampir keseluruhan
batuan didaerah tambang dapat
diklasifikasikan mempunyai
kekuatan sangat rendah sampai
rendah (Hoek, et. al., 1995 dalam
Edelbro, 2003).
- Geological strength index (GSI)
GSI pertama kali diperkenalkan
oleh Hoek pada 1994 (Edelbro,
2003) merupakan suatu metode
untuk mengestimasi pengurangan
kekuatan massa batuan akibat
kondisi geologi yang berbeda. Nilai
GSI didapatkan dari beberapa
parameter, diantaranya kekuatan
contoh batuan (intact rock), RQD,
jarak antara kekar, dan kondisi
kekar. Sedangkan faktor air
diabaikan karena perhitungan
didasarkan asumsi kondisi air
kering (Gambar 3).
.
ISBN 978-979-99141-5-6 106
Gambar 3. Geological Strength Index (Hoek, et. al., 1995 dalam Edelbro, 2003)
- Intact rock parameter (mi)
Intact rock parameter merupakan
nilai konstan contoh batuan yang
dinilai berdasarkan kelompok
batuan (Gambar 4). Kisaran nilai mi
didapatkan untuk setiap material
yang bergantung pada granuralitas
dan interlocking pada struktur
kristal dalam batuan. Nilai mi yang
lebih besar menggambarkan
karakteristik batuan dengan kristal
yang semakin interlocking dan
lebih bersifat friksi. Nilai mi yang
digunakan dalam perhitungan
ditetapkan 6, merupakan nilai
material sedimen klastik dengan
besar butir sangat halus sampai
halus, atau antara batulempung dan
batulanau.
ISBN 978-979-99141-5-6
107
Gambar 4. Nilai konstan mi untuk batuan intact berdasarkan kelompok batuan (Hoek, 2000 dalam Edelbro 2003)
- Disturbance factor (D)
Parameter disturbance factor
merupakan indikasi dari jumlah
kerusakan batuan yang dapat terjadi
pada saat dilakukan ekskavasi atau
peledakan (Gambar 5). Nilai D = 0
mencerminkan batuan mengalami
kerusakan yang sangat sedikit,
sedangkan nilai D = 1
mencerminkan kondisi batuan yang
mengalami kerusakan signifikan
pada saat peledakan. Di daerah
ISBN 978-979-99141-5-6 108
tambang peledakan dilakukan
secara terkontrol, nilai D ditetapkan
0.7. Peledakan dilakukan dengan
terlebih dahulu membuat lubang
bor menggunakan peralatan bor
perkusi, dan selanjutnya dilakukan
peledakan.
Gambar 5. Metode estimasi disturbance factor (Edelbro, 2003)
ISBN 978-979-99141-5-6
109
Untuk lapisan batubara data yang
digunakan dalam pemodelan sifat
material adalah:
- Berat isi (unit weight - ) Berat isi material sedimen batubara
dilokasi tambang berkisar antara 16
– 17 kN/m3.
- Kohesi (C)
Kohesi mencerminkan faktor
kelekatan material. Pada umumnya
nilai kohesi akan tinggi pada
material berbutir halus dan rendah
pada material berbutir kasar. Nilai
kohesi didapatkan dari pengujian
triaksial dari contoh inti batuan.
Nilai kohesi pada batubara berkisar
59 – 79 kN/m2.
- Sudut geser dalam (internal
friction - )
Sudut geser dalam merupakan gaya
gesek yang timbul antara butiran
batuan. Serupa dengan kohesi, nilai
sudut geser didapatkan dari hasil
pengujian triaksial dilaboratorium
terhadap contoh inti batuan. Nilai
sudut geser dalam batubara di
lokasi tambang cukup rendah atau
hanya berkisar antara 7 – 9.
Tahapan awal analisis kestabilan lereng
adalah penggambaran penampang
litologi dan rencana pemotongan lereng
(Gambar 6). Rencana pemotongan
lereng secara umum pada tambang
didapatkan dari divisi perencanaan
pertambangan (mine planning). Garis
piesometrik digambarkan berdasarkan
hasil pengukuran level muka airtanah
dari standpipe piesometer yang
dipasang pada bekas sumur eksplorasi
(Gambar 7). Karakteristik hidrogeologi
formasi batuan di dalam areal
pertambangan hampir seluruhnya dapat
dikategorikan sebagai aquiclude atau
semi impermeabel. Litologi overburden
dan interburden sebagian besar
merupakan batulanau, batulempung,
dengan sangat sedikit batupasir. Sangat
jarang terdapat channel batupasir kasar
yang umum pada lingkungan
pengendapan sungai meander. Kondisi
tersebut menjadikan lapisan batubara
yang secara fisik banyak mengandung
kekar-kekar berfungsi menjadi aquifer.
Beban seismik merupakan suatu hal
yang harus juga diperhitungkan. Data
percepatan seismik menggunakan data
dari peta percepatan puncak batuan
dasar wilayah indonesia pada SNI-
1726-2001 (Gambar 8). Berdasarkan
data tersebut nilai percepatan seismik
ditetapkan sebesar 0.1 g.
ISBN 978-979-99141-5-6 110
1
2
3
4
5
6 78
9
Distance (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Dep
th (
m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1
2
3
4
5
6 78
9
Distance (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Dep
th (
m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 6. Geometri lereng dan lapisan tanah/batuan
Gambar 7. Garis piesometrik pada penampang lereng
Gambar 8. Peta percepatan puncak batuan dasar wilayah Indonesia (SNI-1726-2001)
Perhitungan kestabilan lereng
dilakukan dengan mencari bidang
runtuh dengan faktor keamanan
terkecil berdasarkan metoda
Morgenstern-Price (1965). Metoda
iterasi bidang runtuh dilakukan dengan
grid dan radius (Gambar 9). Hasil
perhitungan mendapatkan informasi
apakah kemiringan overall-slope pada
desain tambang terbuka sudah aman
atau perlu mendapatkan revisi. Desain
lereng yang aman didapatkan jika
faktor keamanan lebih besar dari 1.2,
sedangkan jika kurang dari 1.2 maka
sudut overall-slope ditambah dengan
cara memperlebar ramp atau berm
(Gambar 10 – 13). Desain lereng
dengan nilai faktor keamanan yang
lebih dari 1.2 selanjutnya akan
diaplikasikan pada tambang.
ISBN 978-979-99141-5-6
111
1
2
3
4
5
6 78
9
Distance (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Dep
th (
m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 9. Analisis iterasi bidang runtuh dengan metode grid and radius
0.93
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 10. Bidang gelincir dengan faktor
keamanan terkritis pada overall slope
0.99
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 11. Bidang gelincir dengan faktor keamanan terkritis pada interramp
slope
1.09
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 12. Bidang gelincir hasil modifikasi desain dengan faktor keamanan terkritis pada
interramp slope
1.20
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 13. Bidang gelincir hasil modifikasi desain dengan faktor
keamanan terkritis pada overall slope
ISBN 978-979-99141-5-6 112
KESTABILAN LERENG PADA
FOOTWALL
Tidak seperti pada desain highwall,
hampir seluruh tambang terbuka
menggunakan kemiringan lapisan
batubara sebagai sudut desain footwall
(Gambar 14). Namun jika kemiringan
lapisan batubara lebih dari 40 ataupun
akibat sudah sangat dalamnya pit yang
menyebabkan kestabilan lereng kritis,
maka desain footwall harus
diperhitungkan dengan sangat hati-hati
.
Gambar 14. Kemiringan perlapisan batuan sebagai footwall tambang terbuka
Langkah secara umum dalam
perhitungan kestabilan lereng footwall:
a. Metoda analisis yang digunakan
yaitu limit equilibrium dari Spencer.
Spencer (1967) mengembangkan
dua persamaan dalam faktor
keselamatan, yaitu moment
equilibrium dan horizontal force
equilibrium, selain itu memasukkan
gaya geser dan gaya normal antar
slice dalam perhitungan, juga
dilakukan pengasumsian suatu
fungsi gaya konstan diantara slices.
b. Garis piesometrik menggunakan
data muka airtanah atau garis
freatik.
c. Bidang gelincir menggunakan fully
specified. Hal ini terutama yang
membedakan antara analisis pada
highwall dan footwall, pada footwall
terdapat potensi bidang gelincir
planar, yaitu pada bidang
diskontinuitas perlapisan batuan.
Selain menggunakan fully specified,
dilakukan pula optimasi sehingga
dimungkinkan terdapat dilakukan
ISBN 978-979-99141-5-6
113
iterasi bidang gelincir disekitar
bidang yang ditentukan untuk
perhitungan.
d. Sifat material
overburden/interburden
menggunakan fungsi kuat geser,
yaitu dari data UCS, intact rock
parameter (mi), GSI dan Faktor
Disturbansi
- Uniaxial compressive strength
menggunakan data tengah
(median) dari hasil pengujian
laboratorium pada batuan
didalam satuan batuan atau
satuan lapisan seperti telah
digabungkan dalam korelasi
oleh divisi geologi. Pada banyak
kasus perhitungan nilai median
lebih konstan dan teratur dari
pada menggunakan nilai rata-
rata yang menghasilkan data
yang lebih bervariasi.
- Intact rock parameter (mi)
menggunakan nilai antara
claystone (4) dan siltstone (9),
sehingga dipilih nilai 6
- Geological strength index
menggunakan hasil perhitungan
dan rata-rata dari analisis
laboratoriun UCS, data RQD
yang didapat dari well site
geologist, sedangkan spacing of
joint dan condition of joint
didapat dari pengamatan
langsung pada kotak inti bor.
- Disturbance factor (D)
menggunakan nilai 0.7 yaitu
good blasting. Nilai 0
disturbance factor merupakan
tidak terjadi disturbance pada
massa batuan sedangkan nilai 1
merupakan production blasting,
atau blasting dengan tujuan
menghancurkan massa batuan
untuk tujuan produksi tambang.
e. Sifat material batubara
menggunakan Mohr-Coulomb.
Perhitungan kestabilan lereng pada
lereng footwall menggunakan metode
Spencer yang menghasilkan faktor
keamanan berdasarkan dua metode
pendekatan yaitu berdasarkan moment
dan force. Pada empat buah garis fully
specified slip surface yang telah
ditentukan, didapatkan nilai faktor
keamanan untuk masing-masing slip
surface (Gambar 15).
ISBN 978-979-99141-5-6 114
0.921# ML (sandy clay)2# Coal3# NL (silty clay)4# Coal5# OL (clayey silt)6# Dump
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1.231# ML (sandy clay)2# Coal3# NL (silty clay)4# Coal5# OL (clayey silt)6# Dump
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1.321# ML (sandy clay)2# Coal3# NL (silty clay)4# Coal5# OL (clayey silt)6# Dump
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1.881# ML (sandy clay)2# Coal3# NL (silty clay)4# Coal5# OL (clayey silt)6# Dump
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 15. Hasil perhitungan faktor keamanan pada beberapa fully specified slip surface
Sedangkan hasil optimasi dari critical
silp surface didapatkan nilai 0.71 dengan
bentuk bidang gelincir didominasi
bidang planar pada batas antar
perlapisan batuan. Bidang runtuh
memperlihatkan potensi ketidakstabilan
pada lereng dengan ketinggian mencapai
85 meter. Potensi bidang runtuh
berdasarkan bentuk dan kedalaman dapat
dikategorikan sebagai bidang runtuh
dalam (deep seated) dimana mencapai
kedalaman 60 meter (Gambar 16).
ISBN 978-979-99141-5-6 115
0.711# ML (sandy clay)2# Coal3# NL (silty clay)4# Coal5# OL (clayey silt)6# Dump
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 16. Hasil perhitungan faktor keamanan dengan optimasi
Berdasarkan hasil perhitungan yang
memperlihatkan faktor keamanan
yang rendah maka dilakukan
perhitungan lanjutan untuk
mendapatkan bentuk desain lereng
yang stabil. Langkah yang dilakukan
dalam modifikasi lereng yaitu
dengan melakukan pemotongan
lereng bagian atas dengan tujuan
menghilangkan beban pada
keseluruhan lereng dan
meningkatkan faktor keamanan.
Perubahan kemiringan dalam desain
lereng footwall tidak dimungkinkan
karena terdapatnya bidang
diskontinuitas perlapisan.
Pemotongan lereng pada lapisan
overburden dan pembuatan bench
menaikkan faktor keamanan dari
0.71 menjadi 0.93, selanjutnya
dilakukan pemotongan lagi pada
lapisan interburden untuk
meningkatkan faktor keamanan.
Hasil pemotongan memperlihatkan
meningkatnya faktor keamanan dari
0.93 menjadi 1.00 (Gambar 17).
ISBN 978-979-99141-5-6 116
0.93
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1.00
Jarak (m)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ting
gi (m
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Gambar 17. Hasil perhitungan faktor keamanan dengan modifikasi pemotongan lereng pada lapisan overburben (kiri) dan interburden (kanan).
PENGAMATAN LONGSOR PADA
LERENG HIGHWALL DAN
FOOTWALL
Tertimbunnya komoditas batubara yang
sedang ditambang merupakan salah satu
masalah utama yang dapat terjadi akibat
longsoran. Hal tersebut menjadikan
waktu dan volume pencapaian yang
ditargetkan menjadi tidak tercapai akibat
harus membersihkan material longsoran.
Selain itu longsoran pada badan jalan
dapat mengakibatkan terputusnya akses
jalan yang dapat menyebabkan
terhentinya produksi. Pada longsoran
yang besar akan menyebabkan
keterlibatan pihak inspektur tambang,
pada saat investigasi area longsor harus
ditutup sementara yang menyebabkan
suatu gangguan pada perencanaan
penambangan.
Pengamatan longsor yang terjadi pada
lereng highwall dan footwall sangat
penting dalam meningkatkan
pemahaman terhadap bentuk bidang
runtuh sehingga dapat dilakukan suatu
pencegahan pada saat perencanaan.
Selain itu dapat menjadi masukan dalam
penentuan atau pemodelan sifat material
batubara dan non-batubara dalam
analisis perhitungan kestabilan lereng.
Suatu contoh longsoran pada daerah
highwall terjadi pada tahun 2009. Akibat
dari longsoran tersebut sekitar 100 ribu
ton batubara dibawah area longsoran
tidak dapat ditambang, dan jika
longsoran terus berlanjut, maka jalan
hauling akan terputus dan area workshop
ISBN 978-979-99141-5-6 117
juga harus dipindahkan. Penanganan
longsor yang dilakukan adalah dengan
pembuatan wide berm selebar 100 meter
untuk menangkap material longsoran,
sehingga aktivitas penambangan
dibawahnya dapat terus dilakukan.
Selain itu selama penambangan
dilakukan pemasangan alat monitoring
untuk memantau pergerakan dinding
kearah haul road yang berada diatas
dinding (Gambar 18).
Dilihat dari dimensinya longsoran pada
highwall tersebut berukuran sangat besar
dengan luas area mahkota longsor
mencapai 100 x 50 m2. Bentuk mahkota
longsor yang melingkar menunjukkan
bahwa bentuk bidang runtuhan juga
sirkuler, yang memberikan indikasi
material batuan bersifat seperti tanah.
Pendekatan sifat material dengan mohr-
coulomb sangat sesuai dengan kondisi
ini. Berdasarkan kenampakan dari
material rombakan dan permukaan tanah
dari daerah sekitar longsoran
diperkirakan longsoran diakibatkan oleh
pengaruh aliran air yang masuk kedalam
tambang dan menyebabkan terbentuknya
efek tekanan air pori tinggi pada
tanah/batuan.
Gambar 18. Longsoran pada dinding timur Pit J, tahun 2009
ISBN 978-979-99141-5-6 118
Pada lereng footwall, salah satu
longsoran yang dapat dijadikan evaluasi
adalah longsoran pada tahun 2005. Pada
saat itu sekitar 2.4 juta ton batubara
tertimbun material longsoran. Volume
material longsoran mencapai 10 juta m3
dan waktu yang dibutuhkan untuk
membersihkan material tersebut
mencapai 12 bulan. Selain itu perlu
dilakukan penambahan peralatan dozer
sebanyak 12 buah untuk membersihkan
material longsoran (Gambar 19).
Longsoran yang terjadi meninggalkan
mahkota berbentuk sirkuler dengan luas
ekstensi area yang cukup luas. Bentuk
mahkota longsor yang sirkuler dapat
diinterpretasikan sebagai diakibatkan
oleh bentuk bidang runtuh atau
longsoran yang juga sirkuler. Namun
berdasarkan pengamatan lapangan
diketahui bahwa zona longsoran
merupakan zona struktur yang
menyebabkan banyak terdapat bidang-
bidang diskontinuitas. Berdasarkan hal
tersebut maka penentuan parameter sifat
material batubara pada zona struktur
tersebut yang dimodelkan dengan teori
mohr-coulomb menjadi tidak tepat
karena kohesi dan sudut geser dalam
yang mencerminkan keruntuhan puncak
materi akan bervariasi akibat adanya
tambahan bidang diskontinuitas kekar.
Pendekatan pemodelan sifat material
batubara dengan GSI diperkirakan akan
lebih sesuai. Secara teori diketahui
bahwa batubara akan bersifat regas
(ductile) dari pada batulempung atau
batulanan yang lebih bersifat lentur
(ductile). Sehingga pendekatan GSI
sebenarnya akan sangat sesuai dengan
kondisi batuan di lapangan.
Gambar 19. Longsoran pada footwall di tahun 2005, tanda panah menunjukkan
mahkota longsoran.
ISBN 978-979-99141-5-6 119
KESIMPULAN
1. Pemodelan sifat material non-
batubara menggunakan fungsi
tegangan geser dibagi tegangan
normal (shear/normal stress fn.) dan
sifat material batubara menggunakan
fungsi mohr-coulomb sesuai untuk
diaplikasikan pada perhitungan
kestabilan lereng pada highwall dan
footwall. Hal tersebut dapat
dibuktikan dari cukup stabilnya
lereng highwall dan footwall di
lokasi tambang.
2. Penggunaan metoda analisis
kestabilan lereng highwall dari
Morgenstern-Price (1965) dan
Spencer (1967) pada footwall sesuai
untuk diaplikasikan karena dapat
berfungsi untuk mencari potensi
bidang runtuh berbentuk sirkuler
maupun planar.
3. Metoda optimasi sangat sesuai
digunakan untuk analisis lanjutan
dari pencarian bidang runtuh kritis
dengan cara fully specified
dikarenakan dapat memperbaiki
posisi bidang runtuh.
4. Bentuk bidang keruntuhan pada
lereng highwall adalah sirkuler,
serupa dengan pada perencanaan.
Pada pengamatan longsor yang
terjadi pada lereng highwall selain
diakibatkan oleh resapan air,
kemungkinan juga dipengaruhi oleh
ekspose lereng dalam waktu yang
lama yang menyebabkan berubahnya
sifat material batuan akibat
pelapukan. Hal tersebut dapat
menyebabkan berkurangnya nilai
kuat geser tanah sehingga
menyebabkan lereng menjadi tidak
stabil.
5. Bentuk bidang keruntuhan pada
lereng footwall berdasarkan
pengamatan tidak selalu berupa
planar. Pada beberapa daerah dengan
pengaruh struktur yang kuat
longsoran dapat berbentuk semi
sirkuler. Daerah dengan pengaruh
struktur yang kuat sebaiknya
dilakukan analisis secara khusus dan
terpisah. Model sifat material
batubara pada daerah tersebut
sebaiknya menggunakan pendekatan
GSI agar pengaruh bidang
diskontinuitas kekar termasuk dalam
perhitungan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Arief, S., 2008, Analisis Kestabilan
Lereng dengan Metoda Irisan, Inco,
tidak dipublikasikan.
2. Bell, F. G., 1980, Engineering
Geology and Geotechnics, Newness-
Butterworths, London.
ISBN 978-979-99141-5-6 120
3. Cornforth, D. H., 2005, Landslide in
Practice, John Wiley and Sons, New
Jersey.
4. Edelbro, C., 2003, Rock Mass
Strength, Technical Report, Lulea
University of Technology, Sweden.
5. Harries et. al., 2006, Case studies of
slope stability radar used in open cut
mines, The South African Institute of
Mining and Metallurgy International
Symposium on Stability of Rock
Slopes, Canada.
6. Hoek, E. and Brown, E. T., 1988,
The Hoek-Brown Failure Criterion –
a 1988 update, 15th Canadian Rock
Mechanics Symposium, Toronto.
7. Sjoberg, J., 1996, Large Scale Slope
Stability in Open Pit - A Review.
Technical Report, Division of Rock
Mechanics, Lulea University of
Technology - S-97187 Lulea
Sweden.
8. Spencer, E. 1967. A method of
analysis of the stability of
embankments assuming parallel
interslice forces. Geotechnique,
17(1): 11–26.
9. Badan Standardisasi Nasional, 2001,
Standar Perencanaan Ketahanan
Gempa untuk Struktur Bangunan
SNI-1726-2001.
10. Morgenstern, N. R. and Price, V. E.,
1965, The analysis of the stability of
general slipe surface, Geotechnique,
Vol. 15, No. 1, pp. 70-93.
ISBN 978-979-99141-5-6 1