pit bawah tanah
DESCRIPTION
PBTTRANSCRIPT
PERENCANAAN DRAINASE TAMBANG
OLEH
Harry Kharisma RMD
03043120017
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
2008
Drainase Pada Pit Bawah Tanah
Pada pit bawah tanah, selalu dapat pancaran air bawah tanah. Kalau ini
dibiarkan, umumnya menjadi gangguan terhadap pekerjaan, terutama lagi kalau ada
pancaran air atau aliran masuk yang banyak, maka sebagian atau seluruh pit bias
tenggelam di dalam air. Jadi langkah pertama dari drainase air pit adalah memperjelas
sumber air di dalam pit, dan mencegah air tersebut muncul didalam pit. Usaha seperti
ini dinamakan penahanan air pit bawah tanah. Namun air yang sudah muncul di
dalam pit harus dibuang keluar pit, dimana air yang berada di atas level mulut pit
segera dialirkan keluar mulut pit melalui saluran air yang sesuai, sedangkan air yang
berada pada level yang lebih rendah dari mulut pit disalurkan ke penampungan air
yang dibuat di tempat yang sesuai, kemudian dari situ dikeluarkan pit dengan
memompanya sampai ketinggian yang diperlukan dengan menggunakan pompa. Pada
penanganan air di bawah level mulut pit, tahap pertama merupakan penahanan air,
pengumpulan air dan pengangkatan (pemompaan) air.
Untuk yang pertama, yaitu penahanan air, dalam hal apapun, pertama harus
diperjelas keberadaan air bawah tanah yang merupakan sumber air bagi pancaran air
di dalam pit, serta memperjelas proses hingga air itu memancar keluar dan
penyebabnya perembesan dan aliran masuk air permukaan kedalam pit kemudian
diambil tindakan yang sesuai terhadapnya.
Untuk yang kedua, yaitu pengumpulan air, bersama-sama dengan yang ketiga,
yaitu pengangkatan air, mempunyai kaitan yang penting dengan sistem
pengembangan pit bawah tanah. Dalam perancangan struktur pit, seperti posisi bag
dan dudukan pompa harus dilakukan dengan memperkirakan kemungkinan
perkembangan pit di masa depan.
Untuk yang ketiga, yakni pengangkatan air dilakukan dengan pompa dan pipa,
dimana pada saat membuat rencana pembangunan tambang batubara harus
memperkirakan jumlah air pancar di masa depan, yaitu dengan memberikan
kelonggaran yang cukup pada fasilitas.
Pada umumnya, pada tambang batubara di Jepang banyak terjadi pancaran air
di dalam pit bawah tanah, yaitu 8-10m3 per ton produksi batubara, sehingga daya
listrik yang dihasilkan untuk mengoperasikan pompa untuk drainase air juga menjadi
besar, sehingga biaya drainase air memberikan pengaruh besar kepada harga pokok
produksi batubara. Oleh karena itu, penelitian mengenai rasionalisasi drainase air pit
bawah tanah untuk selanjutnya menjadi masalah yang sangat penting.
Air di dalam pit bawah tanah
Sumber air pit Bawah Tanah
Apabila air pit bawah tanah digolongkan berdasarkan sumber air atau proses
muncul maka dapat digolongkan menjadi 5 jenis yaitu air tanah, perembesan air
permukaan bumi, air yang dikirim masuk untukl pekerjaan dan semburan air tak
disangka.
1. Air Tanah
Air bawah tanah yang memancar keluar di pit bawah tanah disebut air tanah,
dimana pada umumnya sebagian besar air pit bawah tanah adalah air tanah ini. Di
semua tambang batubara di Jepang, penambangan dilakukan pada kedalaman di
bawah permukaan air tanah. Mengenai fenomena pancaran air ini bermacam –
macam sumbernya, ada yang yang langsung memancar dari terowongan yang
digali, ada yang jatuh dari atap lapisan batubara karena atap runtuh atau terjadi
retakan karena penambangn batubara, kemudian ada yang memancar dari lantai
lapisan batubara yang retak akibat lantai mengembang naik, atau ada yang keluar
dari patahan yang terkena galian. Tetapi bagaimanapun juga, yang paling
mengerikan adalah pancaran yang keluar dari akuifer.
Pada umumnya tidak ada pertambangan dan pengurangan yang drastis dari
jumlah pancaran air tanah, dimana jumlah pancaran air terus-menerus hampir
sama. Akan tetapi dengan adanya perubahan geologi dan pertambahan luas dan
kedalaman akibat pertambahan pit, jumlah pancaran ini mengalami perubahan
yang lumayan. Maka di lapisan batuan yang banyak mengandung sandstone
berpartikel kasar, pancaran air di dalam pitnya lebih banyak dari lapisan yang
banyak shale, dan jumlah pancaran air akan meningkat mengikuti pertambahan
luas pengembangan pit bawah tanah. Sedangkan dengan bertambah dalamnya pit
bawah tanah, sudah seharusnya jumlah pancaran air secara lokal berkurang tetapi
jumlah air keseluruhan untuk seluruh pit tidak akan berkurang. Sumber air tanah
ini adalah air bawah tanah, dimana pada waktu air tanah itu memancar keluar di
dalam pit yang mempunyai pengaruh yang sangat besar adalah head air bawah
tanah, yakni kedalaman di bawah permukaan air bawah tanah. Pada pit di daerah
yang permukaan air bawah tanahnya telah turun karena drainase air dari pit
disekitarnya, pancaran airnya lebih sedikit dari pada pit yang sama di daerah
perawan.
Selama ini di Jepang, jumlah pancaran air dinyatakan terhadap 1 ton produksi
batubara, namun antara produksi batubara dan jumlah air pancar memang tidak
ada keterkaitan langsung, sehingga bukan merupakan pernyataan yang tepat.
2. Perembesan air permukaan bumi
Ini adalah air yang merembes ke dalam pit karena terjadinya retakan yang
mencapai permukaan bumi atau dasar air akibat atap di bekas penambangan
batubara rusak dan turun sehingga air permukaan bumi yakni air hujan, air salju
cair atau air kolam penampung dan air laut masuk melewatinya.
Hal yang membedakannya dengan pancaran air bawah tanah adalah pada
umumnya ada batas jumlah air sumbernya, sehingga perembesannya mungkin
hanya untuk sementara atau jumlah air tersebut berubah menurut musim,
misalnya pada musim hujan dan musim salju cair terjadi peningkatan yang besar
sementara perembesan di bagian dangkal pit terutama tampak besar di bekas
penambangan batubara pada bagian yang dekat ke singkapan lapisan batubara
namun tidak jelas sampai dimana batas kedalaman hingga perembesan tidak
terjadi lagi. Pada umumnya dikatakan bahwa apabila batuan atap banyak yang
bersifat permiabel, batas kedalaman tersebut bertambah.
3. Mengalir masuknya air permukaan
Ini adalah air permukaan bumi yang mengalir masuk ke dalam pit dari mulut
pit pada waktu hujan lebat atau kasus khusus lainnya, dimana apabila jumlahnya
banyak dan mendadak dapat menjadi bencana air di dalam pit bawah tanah sama
seperti semburan air yang tak disangka.
4. Air yang dikirim masuk untuk pekerjaan
Sebagai air yang dikirim ke dalam pit karena keperluan untuk pekerjaan,
dahulu di Jepang banyak didominasi oleh air yang digunakan untuk
penambangan batubara hidrolik, pengisian (filling, back filling) dan trasportasi.
Sedangkan saat ini didominasi oleh air penyemprotan untuk pengendalian debu
termasuk debu batubara, atau air yang diperlukan untuk pendinginan pit namun
jumlahnya sedikit sehingga tidak menjadi masalah besar dalam drainase air
5. Semburan air tak disangka
Kadang-kadang ada sejumlah air yang muncul tiba-tiba di dalam pit bawah
tanah, yang mengakibatkan sebagian atau seluruh pit tenggelam di bawah air.
Sumber dari air seperti ini ada yang berasal dari bawah tanah dan ada yang
berasal dari permukaan bumi.
Cara mengatasi air baik yang berasal dari permukaan maupun yang berasal dari
bawah tanah, yakni:
1. Penahanan Air di permukaan Bumi
Yakni dengan cara menutup jalur air yang menyusup ke dalam pit. Yang
termasuk dalam kelompok pertama pengeringan kolam penampungan di
permukaan, pengalihan aliran sungai dan pengeringan laut di sekitar pantai, yang
semuanya dilakukan sebelum penambangan batubara. Berikutnya adalah
mengenai penutupan jalur air. Apabila air hujan, air salju cair ataupun air sungai
merembes ke dalam pit melalui retakan, maka retakan tersebut disumbat dengan
tanah lempung atau dasar air dicor dengan beton. Tetapi yang terpenting adalah
pemilihan letak mulut pit pada aktu memulai penambangan.
2. Penahanan Air Di Bawah Permukaan
Langkah pertama dari tindakan ini adalah apabila akan melewati akuifer pada
saat penggalian vertical shaft, dilakukan dulu injeksi semen di bagian tersebut
untuk menahan pancaran air pada waktu penggalian maju, atau menembus paksa
akuifer pada waktu penggalian maju dan membangun dinding penahan air
dibawah tersebut.Walaupun pekerjaan penggalian sudah selesai dan tiba
waktunya untuk melakukan tambang batubara, penambangan singkapan batubara
atau blok yang dekat dengan permukaan bumi sebaiknya dilakukan belakangan.
Pada waktu dimulai penambangan di bawah sungai, kadang kala diperlukan
pengisian kembali yang sempurna setelah dilakukan penambangan batubara
terutama untuk menahan air.
Metoda Drainase Air Dan Fasilitas Drainas Air
1. Drainase Air Dengan Saluran Air Drainase
Pada tambang bawah tanah yang membuka pit dengan membuat adi dan
beroperasi pada tempat yang lebih tinggi dari level, air pancar dapat dikumpulkan
di adit dan dialirkan keluar pit. Pada tambang yang beroperasi pada di daerah
yang lebih tinggi dari adit sehingga tanbang ini akan menggunakan metoda
drainase ini. Pada metoda ini sama sekali tidak diperlukan fasilitas mesin dan juga
tenaga penggerak.
Apabila jumlah air pancar sedikit, tidak dibuat terowongan kanal yang khusus
tetapi dibuat saluran/selokan samping di terowongan transportasi utama dan
drainase air dilakukan oleh aliran air secara alami dengan membuat kemiringan
pada pada jalur air.
Kemudian apabila kecepatan aliran terlalu lambat, debu tanah dan pasir akan
mengendap yang menyebabkan penampang jalur air mengecil sehingga harus
dipertahankan kecepatan aliran minimum lebih dari 7,2m/menit untuk membawa
pergi endapan tersebut. Perhitungan kapasitas saluran drainase air dinyatakan
dengan luas aliran (m2) x kecepatan aliran (m/det) dimana pada perhitungan
kecepatan aliran sering digunakan rumus Kutta
2. Drainase Air Dengan Pompa
Kenyataannya, drainase air yang dilakukan hanya dengan metode aliran turun
alami seperti yang dijelaskan pada pasal sebelumnya sangat jarang dimana hampir
pada semua tambang, air yang timbul seiring dengan penambangan di bawah
level mulut pit, dibuang dengan mengangkat air dengan tenaga penggerak mesin.
Pompa adalah alat untuk maksud tersebut.
Pemilihan Pompa
Di Jepang telah digunakan berbagai macam pompa untuk drainase air pit
bawah tanah, yang mana konstruksi penggerak yang digunakan dan
kapasitasnya tergantung dari tempat dan tujuan penggunaan, tetapi pokok
yang penting adalah menggunakan pompa yang paling sesuai dengan
kapasitas dan kondisi di dalam pit. Karakter dan kemampuan pompa
berdasarkan jenisnya yang digunakan di Jepang adalah seperti table berikut.
Tabel Karakter Dan Kemampuan Pompa
Jenis Kemampuan Penggerak Penggunaan PenangananWorthington Pump
Kapasitas kecil, head
sedang
Udara kompresi
Penggalian maju
Sulit
Turbine Pump
Kapasitas besar, head
besar
Listrik Pompa tetap Mudah
Volute Pump
Kapasitas besar, head
kecil
Listrik s.d.a s.d.a
Air Pump Kapasitas kecil, head
kecil
Udara kompresi
Penggalian maju
Sulit
Jet Pump s.d.a. Air bertekanan
s.d.a. mudah
Dewasa ini sebagai pompa drainase air tambang, yang umumnya
digunakan adalah pompa sentrifugal, terutama multi stage turbin pump dan
multi stage volute pump yang mempunyai head tinggi. Dan sebagai pompa
lokal digunakan pompa bolak-balik kecil (small size reciprocating pump ),
serta akhir-akhir ini adalah” pompa dalam air tahan tekanan dan tahan
ledakan untuk tambang batubara tie X”. Dalam hal pemilihan pompa harus
dilakukan pertimbangan dengan melakukan efisiensi, sifat dan kemampuan,
bentuk dan pemeliharaan, sulit tidaknya penanganan dan kondisi
penggunaannya.
Daya pompa
Np = γ Q H / 75
Dimana: Np = daya pompa (HP)
γ = berat air persatuan volume (1000kg/m3)
Q = jumlah angkatan air sebenarnya (m3/det)
H = head total (m)
Daya Poros Pompa
N = Np / η
Dimana : η = head tinggi 0,65 – 0,75 head sedang 0,70 – 0,85 head
rendah 0,75 – 0,85
Kapasitas Drainase Air
Berbeda dengan pabrik produksi lain, pada tambang sulit diperkirakan
jumlah air drainase pada tahap awal pembangunan. Selain itu, ketinggian
pengangkatan (head) yakni berapa banyak air yang harus diangkat dari
kedalaman berapa, pada awalnya juga tidak jelas, apalagi kalau sumber air
yang harus didrainase banyak berasal dari perembesan air permukaan maka
jumlah air drainase antara musim hujan dan musim kering sangat berbeda.
Bag pada Pit Bawah Tanah
Tujuan dari bag (kantung) adalah tempat memasukkan pipa isap pompa
dan tempat mengendapkan tanah Lumpur yang bercampur di dalam air pit,
serta melakukan penyelarasan yang pantas antara jumlah air yang
dikumpulkan ke dalam bag dan jumlah air yang dikeluarkan oleh pompa.
Pemipaan
Berbeda dengan mesin, pipa itu sederhana sehingga sering dipandang
ringan. Tetapi karena ada masalah air bocor dan korosi, maka penempatannya
terutama perlu dilakukan dengan hati-hati.
DRAINASE PADA TAMBANG TERBUKA
Drainase tambang terbuka adalah usaha penataan air baik yang berasal dari
luar tambang maupun dari dalam tambang agar tidak menggangu kegiatan
pertambangan
Karena tambang terbuka langsung berhubungan dengan udara bebas, maka
pada umumnya air yang berada pada tambang terbuka umumnya dari air hujan.
Tetapi dalam hal ini harus juga diperhatikan sumber-sumber air lainnya, seperti air
sungai yang jalurnya menuju areal penambagan. Oleh karena itu, hal- hal berikut
perlu diamati sebelum mengadakan perencanaan drainase pada tambang terbuka.
1. Curah Hujan
Curah hujan merupakan data utama dalam perencanaan drainase tambang
terbuka. Berapa besar dimensi saluran, berapa besar kolam penampung, berapa
jumlah pompa yang dibutuhkan sangat tergantung dari berapa tinggi curah hujan
di tempat tersebut. Beberapa faktor yang berpengaruh pada tingginya curah hujan
diantaranya faktor geografis, temperatur, kelembaban, musim, elevasi, dan
vegetasi.
Jumlah hujan dinyatakan dalam mm. Intensitas hujan biasanya diamati
dalam bentuk jumlah hujan dalam satuan waktu dan dinyatakan dalam mm/jam.
Intensitas hujan disebut juga dengan kederasan hujan atau kecepatan hujan.
Klasifikasi Intensitas Hujan
No Klasifikasi Hujan Intensitas Hujan (mm/jam)
1 Hujan Sangat Lemah <1,2
2 Hujan Lemah 1,2 - 3
3 Hujan Normal 3 - 15
4 Hujan Deras 15 - 60
5 Hujan Sangat Deras >60
Pengamatan hujan dilakukan oleh alat ukur curah hujan. Ada 2 jenis alat
yang digunakan untuk pengamatan yaitu alat ukur manual dan alat ukur
automatis.
2. Perkiraan Debit Banjir
a) Waktu Konsentrasi
Bila terjadi hujan di suatu daerah pengaliran (catchment area), maka air
hujan sebagian akan meresap ke dalam tanah dan sebagian lagi tetap berada di
permukaan tanah dan menjadi aliran permukaan. Aliran permukaan ini akan
menuju elevasi terendah sesuai bentuk topografinya. Waktu yang diperlukan
aliran permukaan untuk mengalir dari titik terjauh sampai titik tertinjau
disebut waktu konsentrasi.
b) Koefisien Pengaliran
Debit aliran permukaan sangat dipengaruhi oleh kemiringan topografi
dan tataguna lahan. Secara umum suatu areal lahan bervegetasi baik, misalnya
areal hutan akan lebih dapat menahan aliran permukaan sehingga air yang
meresap masuk ke dalam tanah akan lebih besar,. Sebaliknya tanah yang
gundul hampir tidak ada mempunyai daya tahan terhadap aliran permukaan
sehingga mengakibatkan debit permukaan yang besar. Kasus banjir pada
daerah penimbunan sering terjadi karena kesalahan menentukan nilai
koefisien pengaliran. Pada kondisi awal, daerah penimbunan bervegetasi baik
tetapi setelah dan pada saat penimbunan nilai koefisien akan berubah
membesar karena perubahan tataguna lahan, dan tentu saja akan memperbesar
debit aliran permukaan. Kemudian timbul anggapan bahwa banjir terjadi
karena curah hujan yang tinggi. Berapa nilai koefisien pengaliran (C)
dikaitkan dengan kemiringan dan tataguna lahan ditabelkan sebagai berikut.
Tabel Nilai Koefisien Pengaliran (C)
No Topografi Tataguna Lahan Nilai C
1 Datar
Kemiringan <3%
Sawah dan rawa
Hutan dan kebun
Pemukiman dan taman
0,2
0,3
0,4
2 Menengah
Kemiringan
3%-15%
Hutan dan kebun teh
Pemukiman dan taman
Alang-alang dan sedikit
tanaman
Tanah gundul dan jalan aspal
0,4
0,5
0,6
0,7
3 Curam
Kemiringan > 15%
Hutan dan Kebun
Pemukiman dan Taman
Alang-alang, sedikit tanaman
Tanah gundul, jalan aspal,
areal penggalian & penimbunan
tambang
0,6
0,7
0,8
0,9-1
c) Debit Aliran Permukaan
Debit aliran permukaaan adalah jumlah volume air permukaan tiap
satuan waktu (m3/det). Banyak rumus-rumus empiris untuk menghitung debit
aliran permukaan, tetapi yang paling umum dan terkenal adalah rumus
Rasional:
Q = C . I . A . 1 / 360 . m2/dtk
Dimana : Q = Debit Aliran permukaan
C = Koefisien Pengaliran
I = Intensitas (mm/jam)
A =Luas Catchment area (ha)
Pada umumnya kegiatan drainase tersebut meliputi :
1) Kegiatan pembuatan saluran pembawa, yakni:
Saluran keliling
Saluran yang dibuat mengelilingi batas penggalian tambang dengan tujuan
menahan dan mengalirkan air yang mengarah ke dalam tambang
Saluran Pembuang
Saluran yang dibuat di dalam tambang dengan tujuan mengalirkan dan
membuang air yangmenggenangi areal tambang. Saluran ini bermuara pada
kolam penampungan. Saluran keliling dan saluran pembuang termasuk saluran
pembawa.
Saluran pembawa berupa saluran air terbuka untuk drainase dan bertujuan :
Mencegah genangan air pada jenjang tambang
Mengalirkan air yang dating dari luar tambang sehingga tambang tidak
terbebani oleh aliran air permukan di luar catchmen area.
Mempertahankan parameter tanah sehingga lereng tambang tetap stabil.
Mengurangi terjadinya erosi di dalam tambang
2) Kegiatan pembuatan kolam penampungan
Kolam yang digali pada jenjang atau dasar tambang untuk menampung air
dari saluran pembuang. Biasanya kolam ini dilengkapi dengan pompa air atau
pompa Lumpur.
3) Pemilihan Pipa dan Pompa
Pipa
Pipa muntuk keperluan pemompaan biasanya terbuat dari baja, untuk
tambang yang tidak dalam, dapat juga menggunakan bahan PVC.
Pada dasarnya bahan apapun yang digunakan harus memperhatikan
kemampuan pipa untuk menahan tekanan cairan yang didalamnya.
Pompa
Pompa bagi keperluan tambang dapat menggunakan tipe tenggelam
atau tidak tenggelam. Pompa celup biasanya menggunakan motor listrik yang
dikemas menyatu dengan pompa, sedangkan pompa tidak tenggelam
menggunakan motor penggerak listrik atau mesin diesel. Pemilihan pompa
tambang perlu mempertimbangkan kekeruhan air, PH, tinggi angkat total (m),
dan kapasitas (m3/mnt). Tiap jenis dan type pompa selalu dilengkapi dengan
grafik unjuk kerja, yaitu grafik yang menjelaskan kemampuan variasi tinggi
angkat total dan kapasitas pemompaan.
4) Pembuatan Kolam Pengendap Lumpur
Kolam pengendapan Lumpur ditempatkan pada ujung buangan pipa dengan
fungsi agar air tambang yang dipompa dapat diendapkan lebih dahulu sebelum
dialirkan ke perairan umum.
Prinsip pengendapan hanya memperkecil kecepatan horizontal sehingga
material yang tersuspensi dalam air mendapat kesempatan untuk mengendap.
Cara paling sederhana untuk mengetahui kecepatan mengendap air (Vp) dari
limbah tambang adalah melakukan uji coba dengan contoh dalam gelas ukur.
Daftar Pustaka
1. Bambang Sutiarso Ir, 1996, “Perencanaan Drainase Tambang Terbuka”,
PT.Tambang Batubara Bukit Asam (Persero) Tanjung Enim.
2. Gandakoesoema, 1970, “Hidrolika”, Penerbit Sumur Bandung.
3. V. T Chow, 1986, Open Channel Hydrolic.