ANALISIS RAYAPAN BATUAN UNTUK PEMILIHAN JENIS PENYANGGA DI RAMP DOWN TAMBANG BAWAH TANAH

SKRIPSI DAN TESIS

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Master Teknik dari

Universitas Pembangunan Nasional Veteran YogyakartaOleh

YEREMIAS KOTTO LAPU KILLO

NIM : 212120057

(Program Studi Magister Teknik Pertambangan)

FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN

YOGYAKARTA

2015

I. Latar BelakangPenambangan di Area PT. XYZ direncanakan akan dilakukan sampai pada lapisan yang berkedalaman 500 meter. Sehingga dapat dikategorikan sebagai tambang (deep mine). Untuk mendukung rencana tersebut maka perlu dibuat lubang bukaan baru agar dapat mendukung kegiatan berikutnya yaitu dengan pembuatan Ramp Down. Ramp down merupakan lubang bukaan sebagai akses jalan menuju endapan dan mempunyai fungsi sangat vital. Oleh karena itu, apabila kondisi batuan masuk dalam kelas yang tidak menguntungkan, maka harus digunakan penyangga.

Ramp Down yang akan dibuat nantinya akan menembus beberapa jenis batuan. Penggunaan lubang bukaan selama umur tambang menjadikan batuan atap dan lantai berada dalam kondisi terkena tegangan secara terus menerus sehingga pada batuan di sekitar lubang bukaan dapat terjadi rayapan (creep), yang mempengaruhi kemantapan Ramp Down.

Dengan demikian adanya perilaku rayapan tersebut perlu dikaji lebih dalam terutama untuk mengantisipasi kemungkinan ketidakmantapan Ramp Down sehingga perlu digunakan penyangga.II. HipotesaKondisi batuan di daerah penelitian termasuk dalam kategori batuan yang cukup lemah dan semakin dalam lokasi lubang bukaan maka tegangan yang bekerja pada atap maupun lantai akan semakin besar, sehingga dalam perencanaan pembuatan lubang bukaan untuk Ramp Down dibutuhkan penyangga.III. Rumusan MasalahDalam mengkaji masalah rayapan melalui pengujian di laboraturium dapat diidentifikasi beberapa permasalahan sebagai berikut :

1. Prosedur pengujian apa yang sesuai untuk menganalisis perilaku rayapan di laboratorium?

2. Faktor-faktor apa yang mempengaruhi pemilihan suatu jenis penyangga pada suatu lubang bukaan tambang bawah tanah?3. Apa yang diperoleh dari pengujian tersebut dan bagaimana penggunaannya?IV. TujuanTujuan penelitian ini adalah :1. Untuk memahami permasalahan yang dihadapi pada kegiatan penambangan lapisan dalam terutama masalah perilaku rayapan batulanau kaitannya dengan kestabilan Ramp Down.2. Mengkaji permasalahan yang ada melalui analisis berdasarkan hasil pengujian rayapan di laboraturium untuk penentuan penggunaan jenis penyangga pada Ramp Down.V. ManfaatAdapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dapat digunakan untuk memprediksi kecepatan perpindahan (displacement) lubang bukaan, kekuatan jangka panjang batuan.2. Dapat memberikan kontrbusi untuk kepentingan perencanaan penambangan dan metode penyanggaan tambang bawah tanah khusunya pada Ramp Down tambang bawah tanah.VI. Batasan Masalah dan Metodologi PenelitianPenelitian yang akan dilakukan adalah dengan melakukan pengujian terhadap perconto batulanau di laboraturium Mekanika Batuan UPN Veteran Yogyakarta.

Dalam penelitian untuk mengkaji rayapan ini akan menggunakan standar yang dikeluarkan oleh ASTM. Standar ini merupakan salah satu dari beberapa metode yang ada sampai saat ini, namun masing-masing berbeda dalam prosedurnya, dengan kata lain belum ada standar yang pasti mengenai uji rayapan di laboratorium.Pengujian yang akan dilakukan meliputi pengujian fisik, sifat mekanik dan pengujian rayapan itu sendiri. Disamping itu juga dilakukan permodelan uji rayapan dengan metode elemen hingga.VII. Asumsi Yang Digunakandalam proses pengujian rayapan digunakan model reologi. model reologi yang digunakan dalam pengujian ini adalah reologi kompleks Burger. model ini merupakan gambaran paling sederhana dan perilaku material batuan, dan cukup representatif untuk berbagai pengujian batuan.model ini juga cocok untuk material sediment dalam hal ini pada batuan lemah.VIII. Tinjauan Pustaka1. Kekuatan Jangka Panjang dan Uji RayapanMenurut ASTM (American Standard of Testing and Material) D 4406 84, rayapan (creep) didefinisikan sebagaia regangan atau deformasi bergantung terhadap waktu yang terjadi akibat adanya tegangan aksial konstan. Pada batuan, rayapan dapat dilihat sebagai fenomena proses terjadinya dan penambatan regangan sebagai akibat adanya pembebanan konstan secara terus menerus selama suatu kurun waktu tertentu. Rayapan juga dapat terjadi karena adanya pengaruh suhu (Kraus,1980).Tegangan yang dikenakan pada contoh batuan dalam uji rayapan biasanya lebih kecil daripada tegangan yang dikenakan pada uji standar seperti uji tekan uniaksial, dan uji geser langsung.

Uji rayapan dapat dilakukan berdasarkan pada beban tetap terus menerus (continuos constant) ataupun beban multitahap (multistage loads).2. Uji rayapan skala laboraturium

Kekuatan jangka panjang adalah perwujudan dari sifat kekuatan batuan bergantung waktu yang dapat ditunjukan dengan fenomena rayapan. Untuk menentukan kekuatan jangka panjang batuan utuh dalam skala laboratorium, khususnya kuat tekan jangka panjang, terbagi dalam dua metode yaitu langsung dan tidak langsung. Nilai kekuatan jangka panjang yang diperoleh dapat digunakan untuk analisis runtuhan progresif di sekeliling lubang bukaan (Hoek, dkk.,1995)Metode langsung, dikenal sebagai uji rayapan, yang berdasarkan pada metode pembebanannya dibagi menjadi tiga, yaitu :

a. Beban konstan

b. Beban konstan, multitahap

c. Metode rayapan primer

Beberapa metode tidak langsung diantaranya adalah :a. Metode dilantasi

b. Metode Log tegangan Log regangan

c. Metode laju pembebanan3. Faktor- faktor yang mempengaruhi Rayapan

a. Jenis Beban

b. Tingkat Tegangan

c. Kandungan Air dan Kelembapan

d. Temperatur

e. Faktor Struktur

4. Persamaan Empirik RayapanMenganalisis perilaku rayapan untuk mendapatkan persamaan pendekatan terhadap kurva regangan-waktu hasil pengujian dilakukan dengan pendekatan empiris. Pendekatan empiris rayapan adalah pendekatan bentuk kurva regangan-waktu tanpa memasukkan parameter sifat-sifat fisik dari material, dan hanya pendekatan secara matematik terhadap plot data hasil pengujian rayapan.Persamaan umum kurva rayapan pada tegangan konstan untuk sejumlah material, ettt regangan totale: regangan elastic / regangan seketikatfungsi dalam waktu yang menunjukan rayapan primert: fungsi regangan linier terhadap waktu t ( laju regangan konstan) rayapan sekunder, A kostantatfungsi dalam waktu yang menunjukan rayapan tersier5. Model Reologi

Metode lain dalam menganalisis perilaku rayapan dapat dilakukan dengan menggunakan rheology. Reologi adalah ilmu yang membahas fenomena aliran atau deformasi dari suatu zat, yang merupakan studi mengenai perilaku rayapan atau regangan sebagai fungsi waktu dalam padatan dan cairan. Secara umum bentuk reologi dapat dibagi menjadi : a. Bentuk sederhana yang dibangun oleh elemen-elemen dasar tunggal

b. Bentuk kompleks yang merupakan kombinasi dari beberapa elemen dasar yang dapat dihubungkan secara seri, parallel, maupun gabungan keduanya.

Sedangkan model reologi disusun oleh elemen-elemen dasar perilaku mekanik seperti elastisitas, viskositas dan plastisitas. Elemen-elemen dasar tersebut adalah.

a. Pegas, yang mewakili perilaku elastis

b. Peredam kejut (dash spot), yang mewakili perilaku viskos.6. Eksperimentasi Uji Rayapan

Eksperimentasi dalam uji rayapan menjadi beberapa metode yaitu :

a. Uji rayapan uniaksial Slicified Coal Samplesb. Uji rayapan uniaksial

c. Uji rayapan triaksial dengan pemanasan pada conto batuan

d. Rayapan Hasil pemantauan Extensometer7. Penyangga Aktif BatuanPenyangga aktif ini bersifat melakukan reaksi langsung (yield) dan memperkuat batuan tersebut secara langsung (reinforcement).

Tujuan utama dari suatu sistem penyanggaan batuan adalah untuk membantu massa batuan menyangga dirinya sendiri. Hal ini diperlukan pada saat batuan mempunyai kecenderungan untuk mengalami keruntuhan karena perubahan tegangan dari keadaan aslinya sebagai akibat dari berbagai macam hal, misalnya penggalian bawah tanah. Penyanggan ini ada yang bersifat sementara maupun permanen bergantung pada maksud dan tujuan dalam penggalian tersebut.Adapun jenis-jenis penyangga dibagi menjadi :

a. Baut Batuanb. Hydraulic Props

c. Powered Roof Support (PRS)IX. Daftar Pustaka

Bieniawski, Z.T., .(1970) : Rock Mechanics Design in Mining and Tunneling, A.A. Balkena, Rotterdam

Made Astawa Rai, .(1970) : Mekanika Batuan, Laboratorium Geoteknik Pusat Antar Universitas - Ilmu Rekayasa, Institut Teknologi Bandung.Hoek, E.,P.K. Kaiser and W.F. Bawden, (1995) : Support of Underground Excavation in Hard Rock, Rotterdam, A.A. Balkena.Made Astawa Rai, Suseno Kramadibrata, Ridho Kresna Wattimena,(2014) : Mekanika Batuan, Laboraturium Geomenkanika dan Peralatan Tambang ITB, Bandung.