Jurnal Teknik Kebumian

Oleh Yudha G U S T I Wibowo

278,6 KB 5 tayangan 0 unduhan
 


Bagikan artikel

Transkrip Jurnal Teknik Kebumian

Jurnal Teknik Kebumian, Vol. 1 No.1, Oktober 2017 RANCANGAN TEKNIS SISTEM PENIRISAN TAMBANG PIT DONGGANG SELATAN PT MANGGALA ALAM LESTARI KECAMATAN BAYUNG LENCIR PROVINSI SUMATERA SELATAN Yudha Gusti Wibowo1*, Jarot Wiratama2 2 1 Program Studi Teknik Pertambangan, Universitas Jambi Kelompok Keahlian Teknik Pertambangan, Universitas Jambi Jln. Jambi – Ma. Bulian KM.15, Mendalo, Jambi, 36361 SARI PT. Manggala Alam Lestari merupakan salah satu perusahaan yang bergerak dalam bidang industri batubara yang menggunakan metode tambang terbuka, metode ini akan menyebabkan cekungan besar sehingga air akan terakumulasi pada lantai tambang. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem penirisan tambang yang optimal untuk mengontrol air yang masuk kedalam pit tambang. Salah satu upaya dalam penirisan tambang adalah membuat desain sump.Sump merupakan sumuran yang digunakan pada metode tabang terbuka untuk menampung air pada elevasi terendah terendah pada area penambangan. Dimensi sump yang optimal diperlukan agar air dapat terkonsentrasi pada satu titik sehingga tidak menganggu kegiatan operasi produksi, input air yang masuk kedalam tambang berasal dari air limpasan permukaan, direct rainfall dengan curah hujan maksimal 30,77 mm/hari yang menyebabkan terakumulasinya air sebesar 4063,35m3, desain dimensi sump berbentuk inverted trapezium dengan luas alas 320m2, luas atas 500m2, dan dalam 10m sehingga sump mampu menampung air sebesar 4.066,66m3 Kata kunci: Pit, dimensi sump, penirisan tambang, air limpasan permukaan. ABSTRACT PT. Manggala Alam Lestari is one of the companies engaged in coal industry using open pit method. This method will cause big basin, so water will accumulate on mine floor. An optimal mining drainage system is needed to control water entering mining pit.One of attempts at mine drilling is to make a sump design. Sump is a well used open hose method to hold water at a lowest elevation in the mining area. Optimum sump dimension is needed to make water concentrated at one point and it can not disturb production operation activity, water input coming into the mine comes from surface runoff water, direct rainfall with maximum rainfall 30,77 mm/day causing accumulation of water equal to 4063, 35 m3. Sump inverted trapezium dimension design with 320 m2 base area, 500 m2 top area and deep 10 m with the result that sump can accommodate 4.066,66 m3 water. Keywords: Pit, sump dimension, mine drainage, surface runoff. PENDAHULUAN Operasi penambangan PT. Manggala Alam Lestari menggunakan metode tambang terbuka yaitu stripe mine. Metode ini akan menyebabkan terbentuknya cekungan besar yang menjadi pusat air terakumulasi, hal ini membuat elevasi yang jauh lebih rendah daripada elevasi daerah sekitar (Endrianto, 2013). Air yang masuk kedalam tambang berasal dari air limpasan permukaan, air hujan yang langsung jatuh kedalam lantai tambang dan air tanah yang menghasilkan rembesan pada dinding tambang yang memotong akuifer aktif (Badhurahan, 2017). Musim penghujan akan menyebabkan area penambangan sering tergenang, implikasinya volume air yang masuk ke dalam area penambangan sulit dikontrol karena terlalu besar sehingga dapat menyebabkan terganggunya kegiatan operasi produksi. 1 Berdasarkan pengamatan di lapangan ditemukan area tangkapan hujan yang dapat menyebabkan area penambangan tergenang sehingga akan mengganggu kegiatan operasi produksi, selain itu sump yang berfungsi sebagai pusat akumulasi air pada elevasi terendah belum optimal sehingga tidak mampu menampung air yang masuk ke dalam area penambangan sehingga air di dalam sump melimpah karena dimensi yang tidak sesuai dengan volume air yang seharusnya mampu ditampung oleh sump. Dengan adanya dimensi sump yang tepat maka diharapkan air yang masuk kedalam area penambangan dapat terkonsentrasi pada satu titik sehingga tidak mengganggu kegiatan operasi produksi. METODOLOGI PENELITIAN Peneltian dilakukan pada pit Donggang Selatan blok Akasia PT Manggala Alam Lestari Kecamatan Bayung Lencir Provinsi Sumatera Selatan. Tahapan pengolahan data yang dilakukan yaitu dengan pengukuran langsung dilapangan untuk menentukan luas area tangkapan hujan, luas lantai tambang, total head, rpm (rotasi per menit) pompa dan analisis data sekunder berupa rencana curah hujan tertinggi pada satu hari yang kemudian dianalises dengan menggunakan software Microsoft Office Excel 2007 untuk menentukan volume air maksimal yang masuk ke dalam area penambangan pada durasi waktu 1 jam sampai dengan 24 jam. Volume maksimal air yang masuk kedalam area penambangan akan dianalisis dengan memasukan variabel kapasitas pompa untuk mendapatkan desain sump yang tepat. Beberapa perhitungan yang digunakan pada penelitian kali ini adalah: 2 Air Limpasan Permukaan Gautama (1999) menyebutkan besarnya volume air yang masuk kedalam area penambangan menggunakan metode rasional (Persamaan 1). Q= 10 x C x I x A (1) Keterangan: Q = Volume air limpasan maksimum (m3/s) C = Koefisien limpasan (untuk tambang 0,6-0,9) I = hujan rencana (mm/hari) A = Luas area tangkapan hujan (Ha) a. Analisis curah hujan rencana Perhitungan curah hujan rencana menggunakan persamaan Mononobe (Persamaan 2). I=   2/3 ( )   (2) Keterangan: I = Rencana hujan (mm/jam) R24 = Curah hujan maksimal dalam satu Hari T = waktu (jam) b. Luas area (catchment area) tangkapan hujan Daerah tangkapan hujan adalah daerah yang apabila terjadi hujan maka air akan mengalir masuk kedalam lokasi penambangan. Luas area tangkapan hujan didapatkan dengan menggunakan software AutoCad 2008 dengan melakukan pengamatan pada daerah penelitian. Direct Rainfall (Hujan yang langsung jatuh ke lantai tambang) Besar volume hujan yang langsung jatuh ke lantai tambang dihitung dengan menggunakan metode rasional tanpa memasukkan variabel koefisien limpasan (Persamaan 3). Q= 10 x I x A (3) Jurnal Teknik Kebumian, Vol. 1 No.1, Oktober 2017 hs Analisis Perencanaan Sump Sump berfungsi sebagai tempat penampungan air sementara yang selanjutnya akan dipompa menuju settling pond. Sump bertujuan agar air yang masuk kedalam lokasi penambangan dapat terkonsentrasi pada satu titik sehingga tidak mengganggu kegiatan operasi produksi. Luas sump didapatkan dengan melakukan optimasi air yang masuk kedalam tambang (Qinput) dikurang dengan air yang mampu dipompa keluar sump (Qoutput) (Persamaan 4). (4) Sump= Qinput-Qoutput Dimensi sump dibuat dengan bentuk inverted trapezium karena memudahkan dalam proses pembuatan dan sesuai untuk dilakukan dengan alat gali dan muat yang tersedia di lapangan. Persamaan yang digunakan adalah frustume of cone dikarenakan memiliki nilai eror yang jauh lebih kecil dan dasar dari segala perhitungan bangun dimensi tiga dengan luas alas dan atap yang berbeda (Persamaan 5). (   √      ) V= x h(5)  Keterangan: h = tinggi Sump diletakkan pada elevasi terendah dan dibuat pada area yang tidak mengganggu kegiatan operasi produksi. Analisis Perencanaan Pompa dan Pipa Analisis perencanaan pemompaan dan pemipaan dibuat dengan mengetahuhi head total (Htotal) yang dibutuhkan (Persamaan 6). Htotal = hf+hs+hscut+Hs+Hv+Hp (6) Keterangan: Htotal = Julang total, julang yang harus disediakan oleh pompa. hf = Julang friksi, kerugian julang yang diakibatkan gesekan pipa hscut Hs Hv Hp = Julang shock, kerugian julang yang diakibatkan belokan pipa = Julang isap, kerugian julang pada katup isap = Julang static, julang yang digunakan untuk mengatasi perbedaan ketinggian = Julang kecepatan, julang yang digunakan untuk mengatasi perbedaan kecepatan pada katup isap dan keluaran = Julang tekanan, julang yang diakibatkan adanya perbedaan tekanan pada katup isap dan katup keluaran. Analisis total head a. Julang Gesekan Julang ini dihasilkan akibat adanya gesekan antara fluida dengan bagian pelapis dalam dari pipa (lining). Julang ini dapat dihitung dengan Persamaan 7. hf =     (7)  Keterangan: hf = Julang gesekan (m) f = Koefisien gesek (Dilihat pada moody chart) L = panjang pipa/saluran (m) D = Diameter saluran/pipa (m) V2 = kecepatan aliran fluida di dalam pipa/saluran (m/s) G = percepatan gravitasi (m/s2) b. Shock head lost Julang ini dihasilkan oleh percabangan, belokan dan perubahan diameter pipa. Julang ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 8.  hs = (n.f2) x () (8) Keterangan: hs = Julang shock akibat belokan (m) f = koefisien belokan pipa/saluran n = jumlah belokan pipa v = kecepatan aliran fluida di dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) 3 Nilai koefisien belokan pipa/saluran (f2) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Darcy (Persamaan 9).   f2 = 0,946.sin2() + 2,047.sin4 (  ) (9) dengan Ө adalah besar sudut belokan pada saluran/pipa (º). c. Julang pada katup isap (head lost of suction velve) Kerugian julang akibat katup isap disebabkan karena bentuk katup isap yang disesuaikan dengan kondisi operasi. Julang ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 10.  hscut = f3 x  (10) Keterangan: hscut = Kerugian julang akibat katup isap (m) f3 = koefisien katup isap v = kecepatan aliran fluida pada pipa/saluran (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) d. Julang static (static head) Julang statik (Hs) merupakan julang yang diakibatkan oleh perbedaan ketinggian antara inlet dan oulet pipa relative terhadap datum, dapat dihitung dengan Persamaan 11. (11) Hs = Zoutlet - Zinlet Zoutlet adalah elevasi relative outlet terhadap permukaan laut (mdpl) dan Zinlet merupakan elevasi relative inlet terhadap permukaan laut (mdpl). d. Julang Kecepatan (velocity head) Julang kecepatan (Hv) adalah julang yang dihasilkan karena perbedaan kecepatan fluida pada inlet dan outlet, karena kecepatan fluida pada inlet sangat kecil (dianggap nol). Julang kecepatan dapat dihitung dengan Persamaan 12.  Hv =  Keterangan: Hv = Julang kecepatan (m) v = kecepatan aliran fluida pada 4 (12) pipa/saluran (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) Dengan catatan kecepatan yang diizinkan adalah sebesar 1,00-1,25 m/s dikarenakan kecepatan lebih rendah akan menyebabkan padatan terendapkan didalam pipa sedangkan kecepatan lebih tinggi akan menyebabkan pipa cepat mengalami aus. e. Julang Tekanan (pressure head) Julang ini diakibatkan oleh perbedaan dimensi inlet and outlet, julang ini juga diakibatkan oleh perbedaan tekanan atmosfer pada inlet dan outlet. Pada kondisi julang tidak terkungkung, julang ini bernilai nol. Durasi Pompa Durasi pompa dalam satu hari direncanakan selama 22 jam pemompaan dan 2 jam maintenance sebagai upaya perawatan pompa. Jumlah Pompa dan Pipa Jumlah pompa yang digunakan adalah satu buah pompa DnD100 dengan instalasi layfleat hose sepanjang 100m. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Data Curah Hujan Analisis data curah hujan didapatkan dengan mencari distribusi hujan dengan periode ulang selama empat tahun pada periode tahun 2014-2017 untuk kemudian ditentukan sebagai hujan rencana. Hujan rencana didapatkan dengan menggunakan persamaan Mononobe (Persamaan 2) untuk mendapatkan hujan rencana pada t=1 jam sampai dengan 24 jam dengan nilai hujan maksimal 30 mm/hari. Hujan maksimal terjadi pada saat t=1 jam dengan volume hujan sebesar 27,73 mm/hari. Grafik curah hujan rencana perjam dapat dilihat pada Gambar 1. Jurnal Teknik Kebumian, Vol. 1 No.1, Oktober 2017 Volume air (mm) 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Waktu (jam) GAMBAR 1. Grafik curah hujan rencana t=1 s.d t=24 jam. Volume Permukaan. Air Limpasan Volume air limpasan permukaan yang masuk kedalam tambang dihitung dengan menggunakan Persamaan 1. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh debit air limpasan maksimal terjadi saat t=24 jam dengan volume air yang masuk ke dalam tambang sebesar 6580,16 m3. Grafik volume air limpasan permukaan terdapat pada Gambar 2. Volume Air Limpasan Permukaan Volume (m3) 8000.00 6000.00 4000.00 2000.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 161718 19 20 21 222324 Waktu (jam) GAMBAR 2. Grafik volume air limpasan permukaan. Hujan yang Langsung Masuk ke Lantai Tambang (Direct Rainfall) Hujan yang langsung jatuh ke lantai tambang tidak dapat dicegah sehingga menjadi salah satu faktor input air yang masuk kedalam area penambangan. Volume air yang masuk kedalam tambang didapatkan dengan menggunakan persamaan Manning (Persamaan 3). Seluruh variabel pada persamaan tersebut dimasukan untuk mengetahui volume air yang masuk kedalam tambang dengan rentan waku 1 sampai dengan 24 jam. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh grafik volume direct rainfall seperti terlihat pada Gambar 3. 5 Volume Air (m3) Volume Direct Rainfall 8000.00 6000.00 4000.00 2000.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Waktu (jam) Gambar 3. Grafik Volume Direct Rainfall penambangan dengan menjumlahkan total air yang masuk sama t-jam 2.6 Pemompaan dan Pemipaan dikurang dengan kapasitas pompa (Pumping and Pipping system) selama t-jam. Storage maksimal berada pada angka Air yang terakumulasi pada sump t=4 jam dengan total volume air selanjutnya akan dipompa menuju sebesar 4063,35m3. Dimensi sump settlingpond dengan instalasi pompa dan pipa berjenis DnD100 dengan harus mampu menampung air model pompa LCC-M100-400.3 dan dengan volume 4063,35 m3 dan layfleat hose dengan head maksimal berbentuk trapesium agar 90m (Chinoris, 1978). Debit pompa memudahkan dalam proses sebesar 283,4m3/jam didapatkan pembuatan dengan menggunakan dengan melakukan pengukuran pada alat gali yang tersedia di perusahaan, volume trapesium didapatkan dengan outlet hose. Debit total pompa mencari hasil kali antara luas dan didapatkan dengan melakukan perkalian antara debit pompa dan kedalaman sehingga didapatkan volume yang harus lebih besar dari jumlah pompa, kemudian dilakukan analisis untuk mendapatkan volume volume yang harus mampu ditampung oleh sump. Setelah air yang mampu dipompa selama t-1 sampai dengan t-24 jam. dilakukan perhitungan didapatkan luas atas dimensi sump berbentuk 3 Qoutput = Debit pompa (m /jam) x inverted trapezium bernilai 500 m2 Jumlah pompa x waktu (jam). (50 m x 10 m) dan luas alas sebesar Didapatkan volume air maksimal 320 m2 (32 m x 10 m) dengan yang dikeluarkan pada saat t=24 jam kedalaman 10 m (Gambar 5) mampu dengan total air yang mampu menampung air dengan volume 3 dipompa sebesar 13603,2 m /jam. sebesar 4.066,66m3. Rancangan 2.7 Dimensi Sumuran (Sump) dimensi sump dibuat dengan melakukan variasi slope sebesar 45º Sump berfungsi sebagai tempat pada salah satu sisi guna penampungan air sementara agar air memudahkan meletakkan pompa dan yang masuk kedalam area memudahkan dalam melakukan penambangan dapat terpusat maintenance apabila sump sehingga tidak mengganggu kegiatan mengalami pendangkalan karena operasi produksi. Volume sump masuknya material lumpur kedalam harus mampu menampung volume sump. Line merah pada grafik air yang masuk kedalam area 6 Jurnal Teknik Kebumian, Vol. 1 No.1, Oktober 2017 optimasi sump dibawah menujukkan volume air yang mampu dikeluarkan dengan proses pemompaan, sedangkan line biru menunjukkan volume air yang masuk kedalam tambang dan line hijau menunjukkan volume air yang mampu ditampung sump dari t=1 jam hingga t=24 jam. Terlihat pada grafik bahwa nilai storage maksimum berada pada t=5 jam sehingga sump harus dibuat mampu menampung volme air maksimal pada saat t=5 jam (Gambar 4). Volume Sump (m3) Optimasi Sump 16000.00 14000.00 12000.00 10000.00 8000.00 6000.00 4000.00 2000.00 0.00 -2000.00 -4000.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 Durasi Hujan (jam) Input Output Storage GAMBAR 4. Grafik Optimasi Sump. GAMBAR 5. Rancangan Dimensi Sump. KESIMPULAN Berdasarkan analisis data diatas maka dapat disimpulkan bahwa sump harus dibuat dengan luas atas 500m2 dan luas alas sebesar 320m2 serta memiliki tinggi 10m sehingga sump mampu menampung volume air yang masuk kedalam tambang sebesar 4.066,66 m3 dan dibuat slope pada salah satu sisi agar memudahkan proses maintenance sump. REFERENSI Badhurahman, A. (2017): Penirisan Tambang, Laboratorium Lingkungan Tambang, CoRE Mining 7 Enviromental and Mine Closure, Institue Teknologi Bandung. Endrianto, M. (2013): Perencanaan Sistem Penyaliran Tambang Terbuka, Universitas Hasanudin. Gautama, R.S. (1999): Penyaliran Tambang Terbuka, Bandung: ITB. Chinoris (1978): Multiflow Heavy Duty Mine Dewatering Pumps.Weir Mineral Company 8

Judul: Jurnal Teknik Kebumian

Oleh: Yudha G U S T I Wibowo


Ikuti kami