BAB III

7

BAB IILANDASAN TEORI

2.1 TEORI PEMBORAN

Pemboran adalah penembusan dan penetrasi secara mekanis pada formasi batuan. Prinsip dari pemboran adalah untuk mendapatkan kualitas lubang tembak yang tinggi yang dihasilkan oleh pemboran yang cepat dan dalam posisi yang tepat. Kegiatan pemboran dimaksudkan untuk membuat lubang tembak dengan pola tertentu sebagai tempat pengisian bahan peledak yang kemudian diledakkan untuk menghancurkan atau melepas suatu bahan galian dari batuan induknya.

Pemboran dapat dilakukan dengan 3 (tiga) macam alat bor:

1. Top Hammer Drilling

2. Down The Hole (DTH) Drilling

3. Rotary Drilling

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pemilihan alat bor antara lain; Ukuran lubang ledak, Kedalaman lubang ledak, Jenis batuan dan kondisi lapangan.2.1.1 Arah lubang Pemboran

Arah pemboran lubang tembak yang biasa digunakan dalam kegiatan peledakan jenjang di tambang terbuka adalah arah lubang tembak tegak lurus atau vertical dan arah lubang tembak miring. Tetapi dalam pelaksanaannya dilapangan yang umum digunakan adalah lumbang tembak vertical.

Keuntungan dari lubang tembak vertical:

Kegiatan pemboran dapat dilakukan dengan mudah

Distribusi energinya kecil sehingga dapat mengurangi Flyrock Tidak memerlukan ketrampilan khusus

Kerugian dari lubang tembak tegak lurus:

Potensi terjadinya Boulder sangat besar

Dapat menghasilkan Toe pada lantai bawah jenjang

Jenjang tidak stabil

2.1.2 Pola PemboranPola pemboran adalah pengaturan susunan lubang tembak dengan pola tertentu yang disesuaikan dengan ukuran burden dan spacing dari hasil geometri peledakan. Pola pemboran pada tambang terbuka ada 3 macam, yaitu:

1. Pola bujursangkar (square pattern)

Merupakan pola yang mempunyai jarak burden dan spasi sama.2. Pola persegipanjang (rectangular pattern)Merupakan pola yang mempunyai jarak spasi dalam satu baris lebih besar dibanding burden. 3. Pola Zigzag (Staggered Pattern)Merupakan pola yang dibuat zigzag atau selang-seling yang berasal dari pola bujursangkar maupun persegipanjang.2.2 TEORI PELEDAKAN

2.2.1 Mekanisme Pecahnya Batuan

Menurut Teori Konya:

Proses Pemecahan Tahap I

Pada saat bahan peledak meledak, tekanan tinggi yang ditimbulkan akan menghancurkan batuan di daerah sekitar lubang tembak. Gelombang kejut (shockwave) yang meninggalkan lubang tembak merambat dengan kecepatan 3.000 5.000 m/det sehingga akan mengakibatkan tegangan yang memiliki arah tegak lurus dengan dinding lubang ledak. Dari tegangan tersebut maka akan menimbulkan rekahan radial yang merambat di sekitar lubang ledak. Rekahan radial pertama terjadi dalam waktu 1 1 ms.

Proses Pemecahan Tahap II

Tekanan akibat gelombang kejut yang meninggalkan lubang tembak pada proses pemecahan tahap I adalah positif. Apabila gelombang kejut mencapai bidang bebas (free face), gelombang tersebut akan dipantulkan. Bersamaan dengan itu tekanannya akan turun dengan cepat dan kemudian berubah menjadi negative serta menimbulkan gelombang tarik (tension wave). Gelombang tarik (tension wave) ini merambat kembali di dalam batuan. Oleh karena kuat tarik batuan lebih kecil daripada kuat tekan, maka akan terjadi rekahan (primary failure rocks) karena tegangan tarik (tensile stress) yang cukup kuat sehingga menyebabkan terjadinya scrabbing atau spalling pada bidang bebas.

Proses Pemecahan Tahap IIDibawah pengaruh tekanan yang sangat tinggi dari gas-gas hasil peledakan maka rekahan radial utama (tahap II) akan diperlebar dan diperbesar secara cepat oleh efek kombinasi dari tegangan tarik yang disebabkan kompresi radial (radial compression) dan pneumatic wedging (pembajian). Apabila massa di depan lubang tembak gagal mempertahankan posisinya dan bergerak ke depan maka tegangan tekan (compressive stress) tinggi yang berada dalam batuan akan dilepaskan (unloaded), seperti spiral kawat yang ditekan kemudian dilepaskan.Akibat pelepasan tegangan tekan ini akan menimbulkan tegangan tarik yang besar di dalam massa batuan. Tegangan tarik inilah yang melengkapi proses pemecahan batuan yang sudah dimulai pada tahap II. Rekaahan yang terjadi dalam proses pemecahan tahap II merupakan bidang-bidang lemah yang membantu fragmentasi utama pada proses peledakan.

2.3 KLASIFIKASI BAHAN PELEDAK

Peledakan bertujuan untuk membongkar batuan dari tempat asalny. Penggunaan bahan peledak dalam operasi peledakan penting untuk diketahui, sehingga ketepatan pekerjaan peledakan dapat tercapai.

Karena pemakaian bahan peledak dari sumber kimia lebih luas dibanding dari sumber energi lainnya, maka pengklasifikasian bahan peledak kimia lebih intensif diperkenalkan. Pertimbangan pemakaiannya antara lain, harga relative murah, penanganan teknis lebih mudah, lebih banyak variasi waktu tunda (delay time) dan disbanding nuklir tingkat bahayanya lebih rendah. Bahan peledak dari sumber kimia merupakan bahan peledak yang kebanyakan digunakan dalam industri pertambangan.

Secara umum penggolongan bahan peledak antara lain:

1. berdasarkan komposisinya

Berdasarkan komposisinya, bahan peledak dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu:

a. Senyawa tunggal, yaitu bahan peledak yang terdiri dari satu macam senyawa.

Contoh: PETN (Penta Erythritol Tetra Nitrat), TNT (Tri Nitro Toluena).b. Campuran, yaitu bahan peledak yang terdiri dari berbagai senyawa tunggal. Contoh: Dynamite, Black Powder, ANFO (Ammonium Nitrate Fuel Oil).

Untuk bahan peledak yang mempunyai senyawa kimia lebih dari satu agar menghasilkan reaksi ledakan maksimum dan tidak menimbulkan gas yang berbahaya setelah peledakan perlu diperhitungkan oxygen balancenya (OB). Misalnya pada ANFO apabila kelebihan unsur FO yang disebut overfuelled akan menghasilkan konsentrasi CO yang berlebih, sedangkan bila kekurangan FO atau underfuelled akan menambah jumlah NO2. Untuk mencapai zero oxygen balance sebaiknya kandungan AN = 94,3 % dan FO = 5,7 %.2. Berdasarkan Kecepatan Perambatan Reaksi

Berdasarkan kecepatan perabatan reaksinya, bahan peledak dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu:

a. Bahan Peledak Lemah (Low Explosive)

Bahan peledak lemah (Low Explosive) adalah bahan peledak yang mempunyai kecepatan detonasi yang rendah, pada umumnya lebih kecil dari 1000 m/sec. Bahan peledak lemah (low explosive), pada umumnya adalah campuran potassium nitrate atau sodium nitrate, sulphur dan charcoal yang disebut dengan black powder.b. Bahan Peledak Kuat (High Explosive)

Bahan peledak kuat (high explosive) adalah bahan peledak yang mempunyai kecepatan detonasi yang tinggi, pada umumnya mempunyai kecepatan rambat lebih besar dari 1500 m/sec. Berdasarkan fungsinya bahan-bahan (ingredients) yang dipergunakan untuk membuat bahan peledak kuat diklasifikasikan sebagai berikut: bhan peledak dasar (explosive bases), bahan bakar (combustibles), pembawa oksigen (oxygen carriers), antacids dan penyerap.3. Berdasarkan Kepekaannya

Berdasarkan sifat kepekaannya, bahan peledak dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu:

a. Initiating Explosive, yaitu bahan peledak yang mudah meledak karena adanya api, panas, benturan dan gesekan.

b. Non Initiating Explosive, yaitu bahan peledak yang tidak mudah meledak karena adanya api, panas, benturan dan gesekan. Bahan peledak jenis ini hanya akan meledak karena adanya ledakan yang mendahuluinya. Biasanya dipakai sebagai main charge, base charge atau bursting charge.

2.4 KARAKTERISTIK BAHAN PELEDAK

Karateristik bahan peledak yang sangat mempengaruhi operasi peledakan pada tambang terbuka adalah, kekuatan, kecepaytan detonasi, kepekaan, bobot isi, tekanan detonasi, sifat gas beracun dan ketahanan terhadap air.

Sifat sifat bahan peledak yang harus diketahui antara lain:

1. Strength

Strength atau kekuatan adalah ukuran untuk mengukur energi yang terkandung dalam bahan peledak dan kerja yang dapat dilakukan oleh bahan peledak. Dua macam ukuran strength yang dipakai untuk menilai bahan peledak komersial, yaitu : weight strength dan bulk strength.

a. Weight Strength

Weight Strength adalah membandingkan kekuatan bahan peledak dengan dasar berat yang sama. Menurut versi baru (Scott, 1996), strength atau energi yang dilepaskan oleh suatu bahan peledak dapat dibandingkan dengan energy yang diberikan oleh ekivalen berat bahan peledak ANFO. Weight strength berguna untuk membandingkan potensi kinerja suatu bahan peledak dengan basis faktor energi. b. Bulk Strength

Bulk strength suatu bahan peledak dinyatakan sebagai perbandingan energi suatu bahan peledak terhadap energi yang diberikan oleh volume ekivalen bahan peledak ANFO. Bulk strength berguna untuk membandingkan potensi kinerja suatu bahan peledak dengan basis volume ekivalen lubang tembak, atau panjang muatan untuk diameter lubang yang sama.

Bobot isi ANFO Energi tersedia tidak memberikan indikasi laju pelepasan energi (Energy Release Rate = ERR) atau proporsi suatu bahan peledak untuk bekerja secara efektif dalam pembongkaran dan pemindahan batu. Weight dan Bulk strengths tidak memberikan data energi tersedia secara langsung melainkan hanya perkiraan kerja efektif yang dapat dilakukan oleh suatu bahan peledak. Oleh karena itu timbul suatu istilah baru yang disebut sebagai Energi Efektif.c. Energi Efektif

Berdasarkan pengamatan pergerakan burden, pada akhirnya menyebabkan gas ledakan bahan peledak keluar dari lubang tembak dan merekahkan massa batuan. Gas ini mengandung sejumlah besar energi. Energi bahan peledak sesungguhnya terdiri dari Energi Aktivasi dan pelepasan energi dalam bentuk Energi Kejut dan Energi Gelombang.

Energi Efektif (EE) adalah energi yang berguna dalam proses detonasi atau energi yang dilepaskan oleh bahan peledak begitu tekanan gas ledakan menurun dan berhenti dimana tekanan gas keluar dari massa batuan dan oleh karena itu berhenti melakukan kerja efektif. Energi tersedia dapat diplot dalam bentuk energi kumulatif dengan menurunnya tekanan gas. Energi Efektif adalah kumulatif pelepasan energi hingga berhenti, yaitu pada tekanan sekitar 100.000 kPa atau 1.000 Bar.

Nilai Energi Efektif lebih kecil daripada Energi Total atau Energi Tersedia, dan bergantung kepada karakteristik kurva Energi -Tekanan. Tampak bahwa Energi Total atau Energi Tersedia ANFO lebih besar daripada Heavy ANFO. Namun, kurva juga menunjukkan bahwa pada tekanan 100.000 kPa, pelepasan energi Heavy ANFO lebih besar daripada ANFO, sehingga akan akan mempunyai Energi Efektif yang lebih besar.2. Velocity of detonation (Kecepatan perambatan detonasi)

Adalah ukuran kecepatan gelombang yang merambat sepanjang kolom peledakan, dinyatakan dalam m/s atau ft/s. Kecepatan detonasi bervariasi tergantung dari diameter, bobot isi, dan ukuran partikel bahan peledak serta tekanan pengungkungan. Kecepatan detonasi dari berbagai produk bahan peledak ditunjukkan pada Tabel berikut :Tabel 2.1 Kecepatan Detonasi (VOD) Berbagai Tipe Bahan Peledak (Konya,1990) TipeBobot isi

(ton/m3)Kecepatan detonasi (m/s)

De = 1,25 inciDe = 3 inciDe = 9 inci

Granular Dinamit0,8 - 1,42240 6080

Gelatin Dinamit1,0 - 1,63840 8000

Cartridge Slurry1,1 - 1,34160 60804480 6080

Bulk Slurry1,1 - 1,64480 60803840 6080

AirEmplaced ANFO0,8 - 1,02240 - 32003840 96004480 4800

Poured ANFO0,8 - 0,851920 - 22403200 35204480 4800

Packaged ANFO1,1 - 1,23200 - 38404480 4800

Heavy ANFO1,1 - 1,43520 - 6080

Keterangan : De = diameter muatan bahan peledak3. Density

Merupakan nisbah kerapatan gahan peledak terhadap kerapatan air pada kondisi baku. Density mempunyai satuan gr/cc atau lb/cuft.

a. Detonation Pressure (Tekanan Detonasi)

Kecepatan detonasi menghasilkan gelombang kejut yang merupakan tegangan tekan dimana tekanan tersebut merupakan tekanan detonasi yang merupakan fungsi dari bobot isi, kecepatan detonasi dan kecepatan partikel dari bahan peledak. Menurut Bandhari (1997) tekanan detonasi dapat diperkirakan dengan persamaan berikut.

Pd = 2,5 VOD2 ( Keterangan:

Pd= tekanan detonasi (MPa)

VOD= kecepatan detonasi (m/s)

(= bobot isi (ton/m3)

4. Water resisstance (Ketahanan Terhadap air)

Ketahanan bahan peledak terhadap air adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan peledak berada dalam air dengan tidak merusak atau mengurangi kepekaannya (sensitivity).2.5 POLA PELEDAKAN

Pola peledakan adalah pengaturan penyalaan lubang - lubang tembak. Untuk mendapatkan hasil peledakan sesuai dengan yang diinginkan, pola peledakan harus direncanakan dengan sebaik baiknya. Beberapa factor yang harus diperhatikan dalam merencanakan pola peledakan adalah:

1. Bidang bebas yang ada serta arah jatuhnya batuan.

2. Jenis bahan peledak yang akan digunakan, yaitu mengenai kecepatan rambat peledakannya dan kerapatan bahan peledak.3. Kuat tekan batuan yang akan diledakkan.

4. Jumlah baris dari lebar area yang akan diledakkan dan dihubungkan dengan produksi yang diharapkan.Pola peledakan yang biasa diterapkan adalah:

1. Box Cut

Pola peledakan yang dimulai dari bagian tengah suatu jenjang dan mempunyai dua bidang bebas.

2. Corner Cut

Pola peledakn yang dimulai dari sudut suatu jenjang dan mempunyai tiga bidang bebas.2.6 GEOMETRI PELEDAKAN R.L AshGeometri peledakan meliputi burden, spacing, kedalaman lubang tembak, steming, dan subdrilling. Banyak cara (metode perhitungan) yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai variabel geometri peledakan tersebut. Salah satu cara yang akan diuraikan adalah perhitungan geometri peledakan menurut R.L Ash (1968).2.6.1 BurdenBurden adalah dimensi terpenting dalam menentukan keberhasilan suatu pekerjaan peledakan. Burden didefinisikan sebagai jarak tegak lurus dari lubang terhadap bidang bebas yang terdekat saat terjadi peledakan.

Dalam rancangan geometri peledakan, terdapat dua definisi burden, yaitu burden efektif dan apparent burden. Burden efektif menyatakan jarak burden sesungguhnya setelah dirangkai pola inisiasinya dan arah peledakannya. Apparent burden menyatakan jarak burden yang sesuai dengan pola pemboran sebelum dilakukan pengaturan inisiasinya.

Untuk menentukan burden perlu diketahui burden ratio (KB). bobot isi batuan standar

Menurut R.L Ash harga KB adalah sebagai berikut.

KB = KBstd x AF1 x AF2

Keterangan :

Konstanta R.L Ash meliputi:

KBstd = 30

Bobot isi bahan peledak standar = 1,2 ton/m3Kecepatan detonasi bahan peledak standar = 12000 fps = 3660 m/s

Bobot isi batuan standar = (r = 160 lbs/cuft = 2,82 ton/m3Hubungan burden dengan KB dapat dilihat dalam persamaan 3.8 berikut.

Keterangan:

B = burden (m)

De = diameter bahan peledak (m)

Dalam penentuan KB ada pendekatan yang biasa digunakan di lapangan berdasarkan pengalaman, yaitu:

Bahan peledak lemah di batuan kuatKB = 20 Bahan peledak kuat di batuan lemahKB = 40 Bahan peledak lemah di batuan sedang KB = 25 Bahan peledak lemah di batuan sedang KB = 35Berkaitan dengan rancangan burden perlu diperhatikan mengenai nisbah kekakuan burden (burden stiffness ratio). Nisbah kekakuan burden dinyatakan sebagai perbandingan antara tinggi jenjang dengan panjang burden. Semakin besar nilai nisbah kekakuan burden suatu blok peledakan semakin mudah blok tersebut untuk diledakkan dan semakin baik fragmentasi batuan hasil peledakannya (untuk powder factor yang sama). Hal ini dikarenakan momen lengkung (bending) pada blok batuan yang diledakkan semakin kecil sehingga semakin mudah diatasi oleh energi peledakan.

Dyno Nobel dan Blast Dynamics Inc. memberikan nilai acuan untuk nisbah kekakuan burden hubungannya dengan fragmentasi hasil peledakan sebagai berikut.

Nisbah kekakuan burden < 2 fragmentasi hasil peledakan buruk

Nisbah kekakuan burden antara 2 - 3,5 fragmentasi hasil peledakan baik

Nisbah kekakuan burden > 3,5 fragmentasi sangat baik

2.6.2 Kedalaman Lubang TembakKedalaman lubang tembak merupakan perjumlahan antara tinggi jenjang (L) dengan sub drilling (J). Kedalaman lubang bor tidak boleh lebih kecil daripada burden. Hal ini untuk menghindari terjadinya overbreak. Disamping itu letak primer menentukan juga kedalaman lubang bor. Dalam prakteknya harga KH = 1,5 4,0.

.. (3.5)Keterangan:

KH = nisbah kedalaman lubang2.6.3 Subdrilling

Adalah tambahan kedalaman dari lubang bor di bawah rencana lantai jenjang, diperlukan untuk menghindari tonjolan pada lantai dan batuan bisa diledakkan secara full face.

Keterangan :

KJ = nisbah subdrilling

Pada kebanyakan batuan KJ tidak boleh lebih dari 0,2 biasanya dipakai KJ = 0,3 untuk batuan massif. Besar KJ tergantung dari struktur batuan dan jenis batuan serta arah lubang bor.2.6.4 Stemming

Stemming adalah material penutup didalam lubang bor di atas kolom isian bahan peledak. Stemming berfungsi untuk mengurangi gas ledakan dan memaksimalkan hasil peledakan. Untuk mendapatkan stress balance maka T = B. pada batuan kompak, jika KT kurang dari satu akan terjadi air blast atau back air blast dan stress balance. Berdasarkan rumus RL. Ash :

T = KT x BKeterangan :T = stemming (m)

KT= Nisbah stemming

B= Burden (m)

2.6.5 Spacing

Spacing adalah jarak antara dua lubang tembak yang berdekatan dalam satu baris. Spacing merupakan fungsi daripada burden dan dihitung setelah burden ditetapkan terlebih dahulu. Secara teoritis optimum spacing (S) berkisar antara 1,1 1,4 burden (B). jika spacing lebih kecil daripada burden cenderung mengakibatkan stemming ejection lebih dini. Akibatnya hasil gas peledakan dihamburkan ke udara diikuti dengan noise dan air blast. Sebaliknya jika spacing terlalu besar diantara lubang ledak, maka fragmentasi yang dihasilkan tidak akan sempurna.

Yang perlu diperhatikan dalam memperkirakan spacing adalah apakah ada interaksi antara charges yang berdekatan. Bila masing masing lubang bor diledakkan sendiri dengan interval waktu yang cukup panjang, untuk memungkinkan setiap lubang bor meledak dengan sempurna dan tidak akan terjadi interaksi antar gelombang energi masing masing. Kalau waktu tunda diperpendek maka akan terjadi interaksi, sehingga akan menyebabkan efek yang kompleks. Penentuan nilai spacing menurut RL. Ash sebagai berikut :S= KS x BKeterangan :- KS= Nisbah Spacing

- S= Spacing

- B= BurdenBesarnya KS menurut waktu delay yang dipergunakan adalah sebagai berikut :

Long interval delayKS = 1

Short periode delayKS = 1 2

Normal

KS = 1,2 1,8

Prinsip dasar penentuan spacing adalah sebagai berikut :

a. Apabila lubang lubang bor dalam satu baris diledakkan secara sequence delay, maka KS = 1, S = B

b. Apabila lubang lubang bor dalam satu baris diledakkan secara simultan, maka KS = 2, S = 2B

c. Apabila dalam multiple row lubang lubang bor dalam satu baris diledakkan secara sequence delay lubang lubang bor dalam arah lateral dari baris yang berlainan diledakkan secara simultan maka pola pemborannya harus dibuat square arrangement

d. Apabila dalam suatu multiple row lubang lubang bor dalam satu baris diledakkan secara simultan, tetapi antar baris yang satu dengan yang lainnya beruntun, maka harus digunakan pola staggered.2.6.6 Kolom Isian (PC)

Panjang kolom isian dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

PC = H TKeterangan :PC= Panjang kolom isian (m)

H= Kedalaman lubang tembak (m)

T= Stemming (m)

2.6.7 Powder Factor

Powder factor didefinisikan sebagai perbandingan jumlah bahan peledak per kolom lubang ledak yang dipakai dengan volume batuan tiap lubang ledak, jadi satuannya kg/m.

PF=

Perhitungan untuk mendapatkan % boulder setelah peledakan didapat pendekatan seperti di bawah ini.Volume (LCM)=

Volume Boulder= Jumlah boulder x dimensi boulder% Boulder= x 100 %3.6.8Fragmentasi Batuan

Ukuran fragmentasi batuan hasil peledakan sangat dipengaruhi oleh desain geometri peledakkannya. Dengan pembuatan desain yang tepat serta dengan pemakaian jumlah bahan peledak yang sesuai, maka akan didapatkan fragmentasi batuan yang baik. Untuk menentukan besarnya fragmentasi batuan hasil peledakan secara teoritis dapat dihitung dengan memakai persamaan Cunningham, yaitu :X = A x (Q/V) x (Q) x (115/E)

Keterangan :

A= Faktor batuan

V= Volume batuan yang terbongkar

Q= Jumlah bahan peledak dalam satu lubang ledak

E= Energi potensial relative2.7 PERALATAN DAN PERLENGKAPAN PELEDAKANPeralatan peledakan adalah suatu komponen dari kegiatan peledakan yang tidak habis dipakai dalam satu kali kegiatan peledakan, macamnya antara lain :

Blasting machine, merupakan alat pemicu peledakan listrik sebagai sumber energi penghantar arus listrik menuju detonator. Blasting ohmmeter, berfungsi untuk mengukur besarnya tahanan dalam rangkaian sebelum peledakan.

Leading wire atau Bus wire, kabel yang menghubungkan antara blasting machine dan connecting wire pada rangkaian peledakan.

Perlengkapan peledakan adalah bagian komponen peledakan yang habis dipakai. Jenisnya antara lain :

Detonator non - listrik

Detonator adalah alat pemicu awal yang menimbulkan inisiasi dalam bentuk letupan kecil sebagai bentuk aksi yang memberikan efek kejut terhadap bahan peledak bahan peledak peka detonator atau primer. Detonator non-listrik terdiri dari dua macam yaitu instantaneous detonator dan delay detonator. Perbedaan pada kedua detonator ini adalah pada delay element yang berfungsi memberikan delay interval (waktu tunggu) pada detonator.4PAGE

_1137268289.unknown

_1286215636.unknown

_1286216110.unknown

_1286216202.unknown

_1460938172.unknown

_1286216166.unknown

_1286215791.unknown

_1286215486.unknown

_1137053633.unknown

_1137268113.unknown

_1137053479.unknown

_1137053569.unknown