Acara 6 Praktikum Peledakan UPN V YK [PDF]

Citation preview

BAB XII EFEK PELEDAKAN & FRAGMENTASI BATUAN



12.1 Latar Belakang Kriteria operasi peledakan yang paling baik pada kegiatan penambangan adalah efisien, murah dan aman. Adapun penjabaran untuk memenuhi kriteria tersebut adalah : - Sasaran produksi terpenuhi - Efisiensi bahan peledak tinggi yang dinyatakan dalam blasting ratio atau powder factor - Tidak banyak terjadi kehilangan (looses) - Fragmentasi hasil peledakan seragam - Tidak mengganggu lingkungan, antara lain:  tingkat getaran kecil  tidak terjadi batu terbang  gangguan suara Efek peledakan yang dimaksud adalah pengaruh adanya peledakan terhadap lingkungan sekitarnya dengan keamanan, yaitu: - Ground vibration (getaran tanah) - Air blast (suara ledakan) - Fly rock (batu terbang) 12.2 Tujuan Praktikum Tujuan dari praktikum ini antara lain: 1. Memahami efek yang ditimbulkan akibat peledakan 2. Memahami efek peledakan tersebut terhadap lingkungan 3. Memahami Standar Nasional Indonesia yang berkaitan dengan efek peledakan.



Afrinia Irawati /112.160.064



1



12.3. Dasar Teori 12.3.1 Ground Vibration (Getaran Tanah) Getaran tanah (ground vibration) terjadi pada daerah elastis. Pada daerah ini tegangan yang diterima mineral lebih kecil dan kuat tarik mineral sehingga hanya menyebabkan bentuk dan volume. Sesuai dengan sifat elastismaterial maka bentuk dan volume akan kembali pada keadaan semula setelah tidak ada tegangan yang bekerja. Perhitungan besarnya getaran yang ditimbulkan akibat dari peledakan menurut teori Berta (1990). Tinjuan hukum Scaled Distance pada kegiatan peledakan menyangkut beberapa faktor yang berhubungan dengan perkiraan tingkat getaran peledakan berdasarkan pada berat isian bahan peledak dan jarak suatu bangunan atau daerah dari tempat peledakan. Cara praktis dan efektif untuk mengontrol getaran adalah dengan menggunakan Scaled Distance yang memungkinkan pelaksana di lapangan menentukan jumlah isian bahan peledak atau jarak aman yang digunakan agar menghasilkan getaran peledakan yang diijinkan. Peledakan tunda (delay blasting) adalah suatu teknik peledakan dengan cara meledakkan sejumlah muatan bahan peledak tidak sebagai suatu seri dari muatanmuatan yang lebih kecil. Getaran yang dihasilkan dari getaran tunda merupakan kumpulan dari getaran-getaran kecil dan bukan satu getaran besar. Peledakan tunda mengurangi tingkat getaran setiap waktu tunda menghasilkan masing-masing gelombang seismik yang kecil dan terpisah. Gelombang hasil peledakan tunda pertama telah merambat pada jarak tertentu sebelum peledakan tunda selanjutnya terjadi. Dalam menentukan jumlah muatan bahan peledak agar tidak menimbulkan getaran yang dapat merusak suatu struktur banguan harus diperhatikan dua hal : 



Besaran getaran yang merupakan fungsi dari jumlah bahan peledak, jarak



struktur dari titik ledak, dan sifat media penghantar gelombang.



Afrinia Irawati /112.160.064



2







Kriteria kerusakan struktur itu sendiri, misalnya peerpindahan maksimum



yang masih diijinkan, kecepatan dan percepatan partikel maksimum. Mengingat belum adanya teori yang tepat dalam menentukan besarnya getaran pada berbagai jarak dengan memperhitungkan sifat-sifat penting batuan, maka salah satu jawaban yang dapat diambil adalah penyelesaian secara empiris, dengan mengambil asumsi : 



Massa batuan bersifat elastis, homogen, dan isotrop.







Rambatan gelombang yang terjadi mempunyai bentuk muka gelombang yang







Datar dengan pulsa berbentuk sederhana (bujur sangkar atau persegi empat).







Jenis gerakan partikel yang terjadi adalah gerak harmonis sederhana.







Energi yang dihasilkan bahan peledak setara dengan beratnya. Berdasarkan asumsi diatas, dengan melakukan analisis dimensional



berdasarkan teori Buckingham, terlihat bahwa ada hubungan antara jarak dari titik ledak dengan energi yang dihasilkan dalam peledakan, yaitu pengaruh jarak akan setara dengan akar pangkat tiga dari energi peledakan. Apabila energi dalam hal ini diekuivalensikan dengan jumlah bahan peledak, maka parameter yang dihasilkan yaitu SD (Sceled Distance) dapat digunakan sebagai salah satu variabel penentu dalam perkiraan getaran akibat peledakan. Hukum SD untuk kontrol getaran akibat peledakan ada dua macam : 1.



Menurut analisis dimensional, SD dinyatakan sebagai : 𝐶𝑅𝑆𝐷 =



𝑅 𝑊 1/3



Keterangan: CRSD = cube root scaled distance, ft/𝑙𝑏 ⅓ R



= jarak dari sumber ledak, feet



W



= berat isian bahan peledak per delay, lb



Hukum CRSD ini digunakan untuk pendugaan kerusakan struktur bangunan akibat peledakan pada jarak < 20 meter dari sumber ledakan. 2.



Menurut USBM (United State Bereau of Mine), SD dinyatakan sebagai : 𝑆𝑅𝑆𝐷 =



𝑅 𝑊 1/2



Keterangan :



Afrinia Irawati /112.160.064



3



SRSD = square root scaled distance, fb/𝑙𝑏 ½ R



= jarak dari sumber ledak, feet



W



= berat isian bahan peledak per delay, lb



Hukum SRSD ini digunakan untuk pendugaan kerusakan struktur bangunan akibat peledakan pada jarak > 20 meter dari sumber ledakan. Perhitungan SD akan menghasilkan suatu angka tertentu yang digunakan untuk memperkirakan tingkat getaran peledakan, apabila tidak ada pengukuran seismik. Menurt Nicholls, Johnson, dan Duval dalam Buletin USBM, 656 (1971) SD yang disarankan sebagai batas aman adalah minimal 50, jika alat seismograf tidak dipergunakan atau tidak tersedia. Tingkat getaran pada SD tersebut berkisar antara 0,08 – 0,15 ips. Secara umum harga SD yang besar (SD > 50) menunjukkan kondisi getaran yang aman atau kerusakan yang terjadi kecil. Tabel 12.1 Pengaruh Getaran Tanah terhadap Kerusakan berdasarkan Kecepatan Partikel Kecepatan (inch/second)



Kerusakan



< 2,8



No damage



4,3



Fine cracks



6,3



Cracking



9,1



Serious cracking



Kecepatan partikel dapat juga ditentukan dengan persamaan dari konya sebagai berikut : v = 100 (d/𝑊 0,5 )−1,6 Keterangan : v



= kecepatan partikel (ips)



d



= jarak dari pusat ledakan ke bangunan, (ft)



w



= berat isian bahan peledak per delay (lb)



12.3.2 Air Blast (Suara Ledakan) Suara ledakan (Air Blast) adalah suara yang ditimbulkan oleh atau pada saat terjadi ledakan. Air Blast tidak seperti yang didengarkan seperti biasa, tetapi merupakan



Afrinia Irawati /112.160.064



4



gelombang tekanan yang terjadi pada atmosfer yang terindikasikan oleh frekuensi tinggi, frekuensi rendah bahkan yang tidak terdengar sekalipun. Air Blast diukur dengan satuan dB atau psi, dihitung dengan rumus : dB = 20 log (P/Po) Keterangan : dB = level suara (dB) P



= overpressure (psi),



Po = overpressure pada suara yang paling lemah dapat terdengar 2,9 x 10−9psi atau 2 x 10−10 bar P



= pressure, psi atau bar 25,57 (𝑊 ⅓ / d), psi atau P = 0,7 (𝑊 ⅓ / d), bar



W



= berat bahan peledak per delay, (lb) atau (kg),



d



= jarak aman dari pusat ledakan ke bangunan (ft) atau (m) Tabel 12.2 Batas Level Suara Condition



dB



psi



Safe



128



0,007



Coution



128-136



0,007-0,018



Limit



> 136



> 0,18



dB



kPa



Airblast effect



177



14



All windows break



170



6,3



Most windows break



150



0,63



Some windows break



140



0,20



Some large plate glass windows may break



Afrinia Irawati /112.160.064



5



136



0,13



USBM interim limit for allowable



128



0,05



Complaints likely



Gambar 12.1 Sources of Air Blast 12.3.3 Fly Rock (Batu Terbang) Batu terbang yaitu batu yang terlempar secara liar pada saat terjadi peledakan. Batu terbang dapat terjadi oleh beberapa sebab, antara lain karena : 



penempatan lubang bor tidak tepat







kesalahan pola penyalaan







lantai jenjang kotor







evaluasi pemboran tidak tepat







kesalahan penyambungan







jumlah isian terlalu banyak







karena ada struktur retakan, kekar, dan sebagainya.



Swedish Detonie Research Foundation (1975) mengemukakan teorinya dalam menghitung jarak maksimum yang terjadi pada fragmentasi batuan pada kondisi



Afrinia Irawati /112.160.064



6



optimum. Pada gambar 12.2 diperlihatkan hubungan antara jarak maksimum lemparan batuan dengan specific charge (loading density). Untuk contoh perhitungan, jika specific charge 0,5 kg/m³ maka lemparan maksimum yang terjadi adalah :



Lmax = 50 x De = 150 m



Dan diameter lubang ledak 4 inch maka : Lmax = 50 x 3” = 150 m Diameter fragmen batuan : Tb = 0,1 x D²∕3 = 0,1 x 3²∕3 = 0,21 m



Gambar 12.2 Grafik Jarak Maksimum Lemparan Batuan dengan Specific charge



Gambar 12.3 Effect of Correct/Incorrect Stemming



Afrinia Irawati /112.160.064



7



12.3.4 Fragmentasi Batuan Fragmentasi adalah istilah umum untuk menunjukan ukuran setiap bongkah dari batuan hasil peledakan. Ukuran fragmentasi tergantung pada proses selanjutnya. Adapun ketentuan umum tentang hubungan fragmentasi dengan lubang ledak yaitu : - Ukuran lubang ledak yang besar akan menghasilkan bongkahan fragmentasi maka dikurangi dengan menggunakan bahan peledak yang lebih kuat. - Penambahan bahan peledak akan menambah lemparan. - Batuan dengan intensitas tinggi dan jumlah bahan peledak sedikit dikombinasikan dengan jarak spasi pendek akan menghasilkan fragmentasi kecil.



Terdapat dua prinsip yang harus digunakan untuk mengontrol ukuran fragmentasi yaitu cukupnya jumlah energi yang dihasilkan bahan peledak terpakai di dalam massa batuan dan saat pelepasan energi juga tepat agar terjadi interaksi yang tepat. Lebih jauh, distribusi energi di dalam massa batuan terpecah ke dalam dua tahap yang berbeda. Pertama harus ada energi yang cukup untuk menghancurkan massa batuan dengan menggunakan jumlah bahan peledak yang tepat. Bahan peledak juga harus ditempatkan dalam suatu konfigurasi geometri sehingga energi optimum untuk fragmentasi. Konfigurasi geometri ini biasanya disebut dengan pola peledakan. Pelepasan energi pada waktu yang salah dapat mengubah hasil akhir, bahkan meskipun sejumlah energi yang tepat ditempatkan dengan strategis diseluruh massabatuan dalam pola yang tepat. Jika waktu inisiasi tidak tepat, maka dapat terjadi perbedaan pada pecahan batuan, getaran, airblast, flyrock dan backbreak. Perbandingan hasil fragmentasi batuan hasil ledakan dengan bahan peledak ANFO dan Bulk Emulsion menggunakan metode perhitungan Kuz-Ram. Perhitungan teoritis fragmentasi batuan Kuz-Ram menghasilkan persentase massa fragmen batuan yang lolos dari ayakan dengan ukuran tertentu. Metode Kuz-Ram



Afrinia Irawati /112.160.064



8



memiliki dua perhitungan yaitu Kuznetsov dan Rossin-Rammler dimana persamaan Kuznetsov untuk menghitung nilai fragmentasi dengan persamaan : 𝑉



𝐸



𝑋 = 𝐴x (𝑄)0.8 x Q0.17 x (115)-0,63 Dimana : X = Ukuran fragmentasi rata-rata (cm) A = Faktor batuan Vo = Volume batuan per lubang ledak (B x S x L dalam m3) Q = Jumlah bahan peledak ekivalen per lubang ledak (kg) E = RWS bahan peledak, ANFO = 100, TNT = 115



Indeks n adalah indeks keseragaman, artinya jika nilai n semakin besar maka kemungkinan fragmentasi yang dihasilkan semakin seragam, dengan persamaan :



Dimana : B = Burden (m) D = Diameter lubang (mm) W = Standar deviasi dari keakuratan pengeboran (m) A = Ratio spasi/burden L = Panjang muatan (m) H = Tinggi jenjang (m)



Persamaan Kuznetzov juga menghitung persentase material yang tertahan pada ayakan sebagai berikut :



Distribusi fragmentasi batuan hasil peledakan menggunakan persamaan RossinRammler, yaitu :



Afrinia Irawati /112.160.064



9



Dimana : X = Ukuran ayakan (cm) Xc = Karakteristik ukuran (cm) n = Indeks keseragaman



12.4 Pelaksanaan Praktikum Pada praktikum acara VI ini dilaksanakan pada



:



Hari, tanggal : Rabu, 14 November 2018 Sesi / jam



: II / 10.00 – 12.30 WIB



Tempat



: Laboratorium Pemboran dan Peledakan Teknik Pertambangan, F



dsssssssssssss Fakultas Teknologi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta Urutan percobaan : 



Memperhatikan design peledakan yang telah dilakukan pada praktikum



sebelumnya  Berapa muatan per delay  Menghitung scaled distance jika jarak terdekat dengan struktur 1 km  Menentukan jarak aman jika ditentukan SD=50  Menghitung berapa jarak lemparan maksimum untuk batu terbang dan berapa diameternya



12.5 Pembahasan Suara ledakan (Air Blast) adalah suara yang ditimbulkan oleh atau pada saat terjadi ledakan. Jarak maksimum lemparan batu dapat ditentukan berdasarkan diameter lubang ledak dan specific charge dengan menggunakan grafik. a. Jarak Sumber Ledakan (R) = CRSD x W1/3 CRSD = 50 Berat bahan peledak per delay (W)



Afrinia Irawati /112.160.064



10



1 𝑡𝑜𝑛



= 600 kg x 1000 𝑘𝑔 x



2200 𝑙𝑏 1 𝑡𝑜𝑛



= 1322,7734 lb Maka, R = 50 ft/𝑙𝑏 1⁄3 x (132,7734)1⁄3 = 548,8645 m 𝑑



Kecepatan rambat (Vmax) Vmax = 100 (√𝑊)−1,6 = 100 (15,0911)−1,6 = 1,3 inch per second = 33,02 mm per second



Kelas dan Jenis Bangunan serta Peak Vektor Sum (RSNI) Kelas



Jenis bangunan



Peak vector sum (mm/detik)



Bangunan kuno yang dilindungi undang1



undang benda cagar budaya (undang –



2



undang no .6 tahun 1992) Bangunan dengan pondasi pasangan batu 2



dan adukan semen saja termasuk bangunan dengan produksi dari kayu dan



3



lantainya diberi adukan semen Bangunan dengan pondasi pasangan bata 3



dan adukan semen diikat dengan slope



5



beton Bangunan dengan pondasi pasangan bata 4



dan adukan semen slope beton, kolom dan



7-20



rangka diikat dengan ring baja Banguna dengan pondasi, pasangan bata 5



dan adukan semen, slope beton, dan diikat



> 20



dengan rangka baja Kelas



Frekuensi



PPV(mm/s)



1



0-5



2



Afrinia Irawati /112.160.064



11



2



3



4



5



5-20



3



20-100



5



0-5



3



5-20



5



20-100



7



0-5



5



5-20



7



20-100



12



0-5



7



5-20



12



20-100



20



0-5



12



5-20



24



20-100



40



Berdasarkan nilai Vmax 1,3 inch 33,02 mm/s maka peledakan tersebut dapat dikategorikan kelas 5 dengan jenis bangunan : dengan pondasi, pasangan bata dan adukan semen, slope beton, dan diikat dengan rangka baja.



Pengaruh Getaran Tanah terhadap Kerusakan berdasarkan Kecepatan Partikel (Langesfors, dkk) Kecepatan (inch/second)



Kerusakan



< 2,8



No damage



4,3



Fine cracks



6,3



Cracking



9,1



Serious cracking



Berdasarkan tabel pengaruh getaran tanah terhadap kerusakan berdasarkan kecepatan patikel menurut Langefors, Vmax dengan nilai 1,3 inchi per second termasuk ke dalam kategori no damage.



Afrinia Irawati /112.160.064



12



Flying rock adalah lemparan batuan yang muncul, sebagai akibat dari proses peledakan. Ukuran rata-rata flying rock dapat dikira-kira menggunakan persamaan Kuznetsov 𝑉



𝐸



𝑋 = 𝐴x (𝑄)0.8 x Q0.17 x (115)-0,6



Dari perhitungan praktikum sebelumnya dapat diketahui Ax = 7 V



= 638,5033 m3



Q



= 7,2323 kg



E = 100 Sehingga didapat perhitungan sebagai berikut 𝑋 = 7(



638,5033 0.8 ) x 7,2323



100



7,2323 0.17 x (115)-0,63



X = 156,8964 cm



Dari perhitungan Kuznetsov dapat diperkirakan ukuran flying rock



adalah



156,8964 cm. Selanjutya perlu dilakukan perhitungan indeks keseragaman(n). Indeks keseragaman merupakan tingkat kesamaan ukuran fragmentasi batuan. Semakin besar nilai indeks keseragaman (n) maka ukuran fragmentasi batuan semakin homogen. Besarnya indeks keseragaman dapat dihitung dengan persamaan =



Dari praktikum sebelumnya diketahui geomteri peledakan sebagai berikut. B = 2,09 m D = 88,9 m A = 1,3521m W = 0,1 L = 7,2322 H=8 Sehingga didapat perhitungan indeks kesragaman sebagai berikut :



Afrinia Irawati /112.160.064



13



𝑛 = (2,2 − 14



(1,3521 − 1) 7,2322 2,0959 0,1 ) (1 − ) (1 + ) 88,9 2,099 2 8



n = 1,832



Selanjutnya ditentukan nilai persentase material yang tertahan (Xc) pada ayakan 1,89322 inch 156,8964



Xc =



1



(0,693)1,1893



Xc = 190, 432 Nilai R80



atau distribusi



fragmentasi batuan dapat dihitung dengan



menggunakan rossin ramler sebagai berikut : R80 = 𝑒



−(



80 )1,8932 190,432



= 0,8239 / 82,39 %



12.6 Kesimpulan Area bebas (clear area) untuk aktivitas peledakan adalah :  Untuk manusia jarak minimal 500 m dari titik peledakan  Harus menempatkan shelter tidak di depan bidang bebas dengan jarak minimum 200 m  Untuk juru ledak dapat berada pada jarak minimal 200 m dari titik peledakan dengan syarat berada pada tempat berlindung yang aman dari lontaran batu  Untuk jarak aman alat ditentukan oleh kepala teknik  Menggambarkan jarak-jarak aman (posisi road guard) tersebut ke dalam peta kerja  Suatu sistem (memakai peta yang dicantumkan radius 200 m dan 500 m, mengukur secara fisik di lapangan, misalnya) harus dilakukan untuk memperoleh jarak area bebas yang benar di lapangan.



Afrinia Irawati /112.160.064



14



DAFTAR PUSTAKA



[1] Barlian Dwinagara. 2013. Buku Petunjuk Praktikum Teknik Peledakan. Laboratorium Pemboran & Peledakan Program Studi Teknik Pertambangan, FTM, UPN ‘Veteran’ Yogyakarta. [2] Koesnaryo S. 2001. Pemboran Untuk Penyediaan Lubang Ledak. Program Studi Teknik Pertambangan, FTM, UPN “Veteran” Yogyakarta. Yogyakarta. [3] R. Hariyanto. 2015. Buku Panduan Praktikum Teknik Peledakan. Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknoloigi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta. Yogyakarta.



Afrinia Irawati /112.160.064



15



LAMPIRAN



Afrinia Irawati /112.160.064



16