Tugas 5 TEKNIK TEROWONGAN [PDF]

Citation preview

TEKNIK TEROWONGAN TUGAS 5



OLEH : NALENSIUS SITUMORANG 201763022



PROGRAM STUDI S1 TEKNIK PERTAMBANGAN JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN UNIVERSITAS PAPUA SORONG 2020



2



RANCANGAN STRUKTUR TEROWONGAN 1.1



Metode Penggalian Terowongan Dalam penggalian terowongan ada beberapa metode yang umum



digunakan,akan tetapi metode penggalian terowongan yang akan dipilih disesuaikan oleh keadaaan alam sekitar dengan segala pertimbangan dan analisis, Rai Made Astawa Rai (1988), membagi beberapa metode penggalian terowongan yang biasa diterapkan dilapangan sebagai berikut : 1.



Metode Full Face Metode  full face adalah suatu cara dimana seluruh penampang



terowongan digali secara bersamaan. Metode ini sangat cocok untuk terowongan yang mempunyai ukuran penampang melintang kecil hingga terowongan dengan diameter 3 meter. Cara penggaliannya yaitu dimana seluruh bidang muka setelah dibor untuk tempat detonator kemudian diledakkan seluruh bidang muka. Ini umumnya dilakukan pada adit yang mempunyai diameter kecil yaitu kurang dari 10 feet. Keuntungan : 



Pekerjaan akan lebih cepat karena penampang permukaan terowongan digali secara bersamaan,







Proses tunneling dapat dilakukan dengan kontinyu.



Kerugian :



2.







Banyak membutuhkan alat – alat mekanis







Metoda ini tidak dapat digunakan apabila kondisi tanah tidak stabil,







Hanya untuk terowongan dengan lintasan pendek Metode Heading and Bench Metode “ Heading” and “ Bench” adalah cara penggalian dimana bagian



atas penampang terowongan digali terlebih dahulu sebelum bagian bawah penampangnya. Setelah penggalian bagian atas mencapai panjang 3 – 3,5 meter (heading), penggalian bawah penampang dikerjakan (bench cut) sampai



Tugas 5 Teknik Terowongan



3



membentuk penampang terowongan yang diinginkan. Ini diterapkan bila bridging capacity rendah terutama pada adit yang mempunyai diameter besar. Untuk kondisi batuan yang buruk, cara penggalian dapat dimodifikasi menjadi “top heading” → heading diperpanjang sampai 25 m – 35m atau lebih, kemudian pasangi penyangga, baru kemudian bench cut dibuat. Keuntungan dari menggunakan cara ini adalah memungkinkan pekerjaan pengeboran dan pembuangan sisa peledakan dilakukan secara simultan, efektif untuk ukuran terowongan penampang besar dan lintasan, dan dapat diterapkan untuk setiap kondisi batuan. Sedangkan kerugian dari menggunakan cara ini adalah metoda ini membutuhkan waktu yang lebih lama bila dibandingkan metoda full face.



Gambar 1 Metode Heading and Bench 3.



Metode Drift Cara yang digunakan dalam metoda ini adalah dengan menggali terlebih



dahulu lubang bukaan yang berukuran kecil sepanjang lintasan terowongan, kemudian diperbesar sampai membentuk penampang yang direncanakan. Berdasar posisi lubang terhadap sumbu terowongan : a) Center Drift



Gambar 2 Center Drift



Diawali dengan penggalian lubang berukuran 2.5 m x 2.5 m – 3m x 3m



Tugas 5 Teknik Terowongan



4



dari portal ke portal. Perluasan dimulai setelah penggalian center drift selesai, dengan membuat lubang untuk bahan peledakan yang dibor melingkar pada selimut drift dari sumbu terowongan. Keuntungan dari posisi lubang terhadap sumbu terowongan ini adalah sistem ventilasinya baik, tidak memerlukan sistem penyangga sementara, dan



mucking



dapat



dikerjakan



bersama



dengan



pekerjaan



penggalian.Sedangkan kerugiannya adalah pekerjaan perluasan harus menunggu center drift selesai secara keseluruhan, dan alat bor dipasang dengan pola tertentu, seringkali spasi alat bor dirubah sesuai dengan kondisi batuan yang diledakan. b. Side Drift



Gambar 3 Side Drift Dua drift digali sekaligus pada sisi-sisi penampang, sepanjang lintasan terowongan. Selanjutnya penggalian bagian arch diikuti dengan pemasangan penyangga



sementara.



Selesai



penyangga dipasang,



penggalian bagian tengah dikerjakan. Keuntungan dari cara ini adalah proses lining dapat dikerjakan sebelum penggalian bagian tengah dilaksanakan, metoda ini efektif untuk terowongan besar dengan kondisi batuan yang buruk. Sedangkan kerugiannya adalah pekerjaan perluasan harus menunggu drift selesai dikerjakan. c. Top Drift



Tugas 5 Teknik Terowongan



5



Gambar 4 Top Drift Digunakan untuk penggalian endapan. Metodanya mirip dengan heading and bench. d. Bottom Drift



Gambar 5 Bottom Penggalian dimulai dengan membuka bagian bawah penampang. Pembuatan lubang – lubang bahan peledak untuk membuka bagian atas penampang dilakukan dengan membor dari Bottom drift vertikal ke atas.



4.



Sumuran Vertikal Awal dibuat lubang vertikal sampai pada terowongan yang akan digali.



Dengan demikian akan terbentuk tiga buah heading face. Sumuran dapat bersifat sementara atau permanen. Sumuran sementara berfungsi



saat



pelaksanaan



→



membantu



pembuangan



pelaksanaan



pembuangan sisa – sisa peledakan (mucking), salah satu jalur untuk mensuplai peralatan dan material, dsb. Sumuran permanen → bila masih tetap berfungsi setelah terowongan mulai digunakan untuk keperluannya, misal sebagai sarana ventilasi.



Tugas 5 Teknik Terowongan



6



Gambar 6 Sumuran Vertikal 5.



Metode Pilot Tunnel



Gambar 7 Pilot Tunnel Pilot tunnel digali paralel pada jarak ± 25 meter dari sumbu terowongan yang direncanakan dengan ukuran 2 x 2 m2 – 3 x 3 m2. Penggalian pada terowongan utama sendiri dilakukan dengan metoda drift. Pada interval tertentu dibuat cross cut memotong sumbu utama rencana. Bila cross cut mencapai drift, proses pelebaran dimulai dari titik ini dengan dua heading face. Bila cross cut mencapai titik dimana drift belum mencapai titik ini, maka drift heading dilakukan dengan titik potongan melintang. Keuntungannya adalah efektif untuk terowongan yang lintasannya panjang, dengan topografi yang tidak memungkinkan untuk membuat sumuran, pilot tunnel dengan sendirinya merupakan sistem ventilasi, mucking dapat dilakukan dengan cepat. Sedangkan kerugiannya adalah pekerjaannya memerlukan lebih banyak waktu, biaya dibandingkan dengan metoda penggalian lainnya. 1.2



Penyanggan Terowongan



1.2.1 Deformasi Terowongan Tanpa Penyangga Bila massa batuan cukup kuat menahan runtuhan, maka yang terjadi adalah perpindahan elastis. Terjadinya perpindahan elastis yang menyusul



Tugas 5 Teknik Terowongan



7



perpindahan plastis tidak berarti serta merta terowongan akan runtuh. Massa batuan masih mempunyai kekuatan yang cukup, karena tebal zona plastis relatif kecil dibandingkan dengan radius terowongan. Yang akan terjadi hanyalah retakan-retakan baru dan sejumlah kecil batuan di dinding yang lepas dan jatuh (spalling). Runtuhan yang sebenarnya akan terjadi jika zona plastis yang tebal dan terjadi perpindahan ke arah dinding, massa batuan yang terlepas dan berjatuhan akan semakin bertambah dan terowongan tanpa penyangga akan runtuh. 1.2.2 Kurva Beban – Deformasi Tujuan utama merancang penyangga pada lubang bukaan di bawa tanah adalah untuk membantu massa batuan menyangga dirinya sendiri. Contoh suatu terowongan yang digali dengan seluruh permukaan kerja (full face) dengan pemboran dan peledakan, menggunakan penangga besi baja (stell set support) yang dipasang sesudah pembersihan dan pengeluaran asap (mucking) dari terowongan. Tegangan in-situ horizontal dan vertikal dianggap sama = Po. a)



Pada tahap I, permukaan kerja terowongan belum mencapai potongan x – x. Massa batuan yang berada pada bagian dimana terowongan akan dibuat dalam keadaan seimbang dengan massa batuan disekelilingnya. Tekanan yang diberikan oleh penyangga P1 pada profil yang akan digali sama dengan tegangan in-situ Po  (titik A Gambar 9.2)



b)



Pada tahap 2, permukaan kerja terowongan sudah melewati potongan x-x dan tekanan penyangga P1 , yang sebelumnya diberikan oleh batuan yang berada didalam terowongan turun menjadi 0. Bagaimanapun juga, terowongan tidak akan runtuh karena reformasi radial u dibatasi oleh ujung permukaan kerja terowongan dengan pengendalian  yang cukup baik. Jika pengendalian u oleh permukaan kerja tidak ada, tekanan penyangga P1 yang diberikan oleh titik B dan C pada Gambar 9.2. yang dibutuhkan untuk membatasi u adalah sama. Tekanan penyangga P 1 yang dibutuhkan untuk membatasi u pada atap (roof) adalah lebi besar dari yang dibutuhkan untuk membatasi u pada dinding (side wall) karena berat dari daerah yang tidak stabil (zone of loosened rock) diatas atap



Tugas 5 Teknik Terowongan



8



terowongan harus ditambahkan untuk penghitung tekanan penyangga yang dibutuhkan untuk membatasi tegangan yang menyebabkan perpindahan (displacement) pada atap. c)



Pada tahap 3, terowongan sudah mulai selesai di “mucking” dan steel set sudah dipasang dekat dengan permukaan kerja. Pada tahap ini, penyangga belum terbebani seperti ditunjukkan oleh titik D pada Gambar 9.2, karena tidak ada deformasi yang terjadi pada terowongan. Jika batuan mempunyai sifat deformasi yang tidak tergantung pada waktu, maka deformasi radial terowongan masih ditunjukkan oleh titik B dan C.



d)



Pada tahap 4, permukaan kerja terowongan maju kira-kira 1,5 x diameter dari potongan  x- x dan pengendalian deformasi didekat permukaan kerja sudah berkurang sekali. Oleh karena itu regangan radial selanjutnya dari dinding dan atap dinyatakan oleh kurva C E G dan B B H pada Gambar 9.2. Deformasi radial atau konvergen dari terowongan menyebabkan penyangga terbebani. Tekanan penyangga P1 yang tersedia dari steel set bertambah dengan deformasi radial terowongan seperti digambarkan oleh garis D E F.



e)



Pada tahap 5, permukaan kerja terowongan maju jauh dari potongan x – x sehingga tidak ada lagi pengendalian untuk massa batuan pada potongan x – x. jika tidak ada penyangga – penyangga yang dipasang maka deformasi radial pada terowongan bertambah seperti digambarkan oleh kurva E G dan F H pada Gambar 9.2. Untuk dinding, tekanan yang dibutuhkan untuk membatasi deformasi turun menjadi 0 pada titik D dan dalam hal ini dinding akan stabil jika tidak ada lagi gaya yang dapat menyebabkan regangan. Di pihak lain, penyangga yang dibutuhkan untuk membatasi deformasi



pada atap turun sampai minimum dan akan mulai lagi bergerak naik. Ini karena perpindahan kebawah atap dari daerah batuan lepas ini diatap terowongan menyebabkan tambahan batuan yang menajdi tidak stabil dan berat dari tambahan batuan yang tidak stabil, ini ditambahkan untuk tekanan penyangga yang dibutuhkan. Pada contoh diatas, atap akan runtuh jika tidak ada penyangga yang dipasang dalam terowongan.



Tugas 5 Teknik Terowongan



9



1.2.3 Penentuan Tinggi dan Muatan Beban Suatu alternatif pada pendekatan teoritik untuk penyanggaan batuan adalah memanfaatkan pengalaman sebelumnya, sebagai suatu dasar untuk memperkirakan penyanggaan yang diperlukan untuk penggalian bawah tanah. Pendekatan ini terus berkembang tanpa arah yang jelas sebelum munculnya penggunaan klasifikasi batuan. Pada bagian ini diberikan prinsip-prinsip dari klasifikasi massa batuan. Sebagian dari klasifikasi ini adalah suatu pekerjaan deskripsi murni dan klasifikasi ini patut dihargai dengan mendefenisikan beberapa parameter yang tampak mampu mendefenisikan secara benar massa batuan. Kemudian akan digunakan untuk pemilihan jenis penyangga yang akan digunakan untuk lubang bukaan atau terowongan. Untuk pemilihan jenis penyanggaan yang akan digunakan, ada hal yang sangat mendasar dan perlu untuk diperhitungkan ialah perhitungan tinggi beban yang akan disangga. K. Terzaghi (1946) menyatakan bahwa sejumlah batuan atau tanah tinggi beban (Hp) menyerupai suatu topi di atas terowongan.



1.2.4 Jenis-jenis Penyangaan Secara mekanik dalam pembuatan terowongan dan pembukaan tambang bawah tanah, jenis-jenis penyangga dapat dikelompokkan kedalam dua bagian : 1. 



Penyangga Alamiah (Natural Support) Natural Support dapat digolongkan kedalam penyangga sementara



dikarenakan dalam penyanggaan, penyangga yang dipakai berupa ore, low grade ore, atau barren rock  yang ditinggalkan dalam bentuk pillar. Sistem penyangga sementara yang direncanakan dapat menahan seluruh massa batuan sampai penyangga permanen dipasang, atau pillar-pillar (ore) yang digunakan sebagai penyangga itu sendiri akan ditambang dan tidak perlu dipasang penyangga permanen. 2.



Penyangga Buatan (Artificial Support) Artificial Support merupakan penyangga buatan dimana material untuk



penyangga dibuat sesuai dengan bentuk, susunan dan cara pemasangan tergantung dari kebutuhan.



Tugas 5 Teknik Terowongan



10



Beberapa jenis artificial support yang sering dijumpai didalam suatu sistem penyanggaan, yaitu : 1)      Penyangga kayu 2)      Baut batuan (rock bolt) 3)      Penyangga beton 4)      Penyangga baja 5)      Penyangga khusus



1.3



Sistem Ventilasi untuk Terowongan Sistem ventilasi merupakan metode aplikasi dari prinsip fluida dinamik



(dalam hal ini udara) terhadap laju udara pada bukaan tambang bawah tanah. Sistem ventilasi ini diperlukan tidak hanya untuk memberikan asupan udara bersih bagi pekerja tambang tapi juga bagi alat-alat mekanis di lokasi tersebut. Hal ini sangat diperlukan dalam proses penambangan bawah tanah karena penambangan ini tidak berhubungan langsung dengan udara (underground). Ventilasi dalam tambang bawah tanah salah satu factor yang harus dipertimbangkan secara mantang serta ditentukan dengan sangat hati-hati. Sistem ventilasi di terbagi menjadi dua bagian menurut fungsinya, yaitu Sistem Ventilasi Utama (Main Ventilation System) dan Sistem Ventilasi Bantu (Auxiliary Ventilation System). 1.



Main Ventilation System Sistem ventilasi utama yang menggunakan fan dengan memiliki kekuatan



(HP) yang besar untuk menjalankan sistem ventilasi tambang secara keseluruhan dimana ada yang menggunakan metode exhaust dan metode intake, dan yang umumnya dipakai pada tambang bawah tanah PT. Freeport Indonesia adalah yang bersifat exhaust sistem ini didukung dengan main fan yang dipasang pada mulut lubang bukaan yang berfungsi untuk menghisap udara kotor dari dalam tambang. 2.



Auxiliary Ventilation System Sistem ventilasi bantuan yang juga menggunakan fan dan di peruntukkan



pada lokasi-lokasi yang memerlukan tambahan pressure diakibatkan karena



Tugas 5 Teknik Terowongan



11



turunnya pressure main fan pada jarak-jarak tertentu ataupun lokasi yang tidak memungkinkan udara bersih masuk ke suatu daerah tanpa auxiliary fan seperti pada daerah stope dan terutama untuk heading-heading baru. 1.3.1



Kontrol Ventilasi Selain dari Main Fan dan Auxiliary Ventilation System, ada juga



beberapa kontrol sistem ventilasi, diantaranya :



1.



Bulkhead Bulkhead berfungsi untuk menghalangi aliran udara dan mencegah



adanya perputaran aliran udara. Pemasangan bulkhead dilakukan pada lubang bukaan yang dianggap sudah tidak akan ada lagi kegiatan produksi dan bukan merupakan jalur jalan udara dari rencana ventilasi yang akan dilakukan. Untuk itu supaya udara tidak mengalami kehilangan dalam alirannya bulkhead harus dibuat kedap terhadap udara dan tanpa ada sedikitpun kebocoran-kebocoran. 2.



Vent Door Pintu digunakan didalam drift yang memerlukan kontrol ventilasi tetapi



harus dilewati kendaraan. Pintu ventilasi merupakan pintu yang dibuat untuk mencegah aliran udara masuk atau untuk memisahkan aliran udara bersih (intake air) dengan aliran udara keluar (exhaust air). 3.



Regulator Regulator adalah perlengkapan untuk membuat shock loss atau



kehilangan udara buatan akibat adanya belokan dan pembesaran/pengecilan penampang yang dipasang seri dengan tahanan sebenarnya yang terdapat pada lubang bukaan jalan udara sehingga jalan aliran udara pada suatu sirkuit dapat dibatasi kuantitasnya.Pada prinsipnya pengoperasian regulator dilakukan tergantung tahanan pada jalur aliran udara dan jumlah tekanan yang dihasilkan dari masukan udara ke keluaran udara. Regulator yang merupakan tahanan



Tugas 5 Teknik Terowongan



12



yang dipasang pada jalur jalan udara tersebut dapat mengurangi luas penampang aliran pada saat udara melintas. 4.



Booster Booster fan digunakan untuk menambah atau meningkatkan jumlah



udara ventilasi utama ke bagian tambang. Booster fan digunakan untuk membantu main fan. Fan ini harus dirawat dengan hati-hati karena kipas ini bias mengurangi jumlah udara ventilasi ke bagian tambang yang lain dan menyebabkan kualitas udara menjadi buruk. Jika booster fan dipasang di tempat yang salah dapat menyebabkan sirkulasi balik, yang bisa menyebabkan kualitas udara di bagian tambang tersebut semakin buruk. 1.3.2 Persamaan Sistem Ventilasi Jalur survey pada infrastuktur ventilasi utama dari suatu tambang yang sudah dibangun menyediakan skematik. Cabang tambahan dapat ditambahkan sebagai hambatan sebanding untuk merepresentasikan jalur udara. Ada beberapa metode yang dipakai untuk mendapatkan besar hambatan pada jaringan dasar atau jaringan yang akan dibuat. Semua program software ventilasi memerlukan R untuk digunakan pada perhitungan distribusi udara. Jika p dan Q diketahui maka R dapat dihitung dengan menggunakan square law. Data p dan Q didapat berdasarkan pengukuran dilapangan.



Tugas 5 Teknik Terowongan



13



DAFTAR PUSTAKA Brostito, A. 2017. METODE DAN KLASIFIKASI TEROWONGAN. https: //www.academia.edu/5543015/Metode_dan_Klasifikasi_Terowongan Nagbyrbat, U. 2017. JENIS-JENIS PENYANGGA TEROWONGAN. https ://scribd.com/document Koibur, O. 2016. PERENCANAAN SISTEM VENTILASI. https://scribd. com/document



Tugas 5 Teknik Terowongan