SONYDEPUTR.ART: TEKNIK PENGGALIAN TEROWONGAN

Pendahuluan

Pengertian Tambang Bawah Tanah

Tambang bawah tanah adaalah suatu sistem penambangan dimana seluruh aktifitas kerjanya tidak berhubungan dengan langsung terhadap atmosfer atau udara luar,seluruh aktivitas penambangannya dilakukan di bawah permukaan bumi. Penambangan bawah tanah dapat dibagi menjadi beberapa metode.Berdasarkan dengan cara penyanggaannya, tambang bawah tanah dapat dibagi menjadi beberapa metode,baik itu untuk penambangan batubara ataupun untuk penambangan endapan bijih. Untuk penambangan batubara terdiri dari dua metode, yaitu long wall methods dan room and pillar methods. Sedangkan untuk penambangan endapan bijih terdiri dari tiga metode, yaitu open stope methods, supported methods, dan caving methods.

Disini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai metode panambangan bawah tanah untuk batubara.

Pengertian Terowongan

Terowongan adalah lubang bukaan yang dipersiapkan untuk kelancaran produksi tambang bawah tanah.

Dibawah ini merupakan Fungsi terowongan :

1. Sebagai jalan masuk dan keluar bagi karyawan dan jalan angkut.

2. Membawa keluar produksi tambang (brocken ore).

3. Mengangkut material trava system telekomunikasi, pipa air dan pipa lumpur

4. Lubang khusus ventilasi

5. Untuk saluran air / drainage / penirisan sumur.

6. Untuk keselamatan kerja (penyelamatan jika terjadi kecelakaan)

Penggalian Terowongan

Dalam pelaksanaan penggalian terowongan, pertama kali yang dilakukan adalah membuat terowongan uji di bagian hulu dan hilir terowongan tersebut untuk selanjutnya terowongan uji ini dapat dibuat untuk pembuatan portal terowongan (tunnel portal).

Penggalian "Exploratory Adit“

Maksud dari pekerjaan ini adalah untuk membuat "exploratory adit" atau terowongan uji, yaitu terowongan berukuran kecil (kurang lebih 2 m x 2 m) untuk tujuan :

§ Mengetahui keadaan geologi bawah permukaan di tempat lintasan rencana terowongan.

Pengujian lapangan ("insitu test), antara lain: "loading test", "shear test", "flat jack test" dan lain sebagainya.

Data yang diperoleh adalah log "exploratory adit", yaitu deskripsi geologi dinding kiri, kanan, dan atap "exploratory adit", yang antara lain memuat: litologi berikut sifat fisiknya, diskontinuitas, rembesan air tanah, hasil-hasil pengujian yang dilakukan dan lain sebagainya.

Metode Penambangan Bawah Tanah

Hasil penelusuran dari beberapa buku menunjukkan bahwa metode

penambangan bawah tanah untuk batubara terdiri dari

a. Sistem room and pillar (ruang dan pilar)

b. Sistem long wall (lorong panjang).

Pada sistem lorong panjang ini terbagi lagi menjadi metode penambangan batubara sistem maju, metode penambangan batubara sistem mundur, penambangan batubara steel prop - kappe ± pick, dan penambangan batubara steel prop - kappe ± peledakkan.

a. Metode penambangan batubara sistem ruang dan pilar (room and pillar method)

Merupakan metode penambangan batubara yang menetapkan suatu panel atau blok penambangan tertentu, kemudian menggali maju dua sistem (jalur) terowongan, masing-masing melintang dan memanjang, untuk melakukan penambangan batubara dengan pembagian pilar batubara. Metode penambangan ini terdiri dari metode penambangan batubara yang hanya melalui penggalian maju terowongan, dan metode penambangan secara berurutan terhadap pilar batubara yang diblok tadi, mulai dari yang terdalam, apabila jaringan terowongan yang digali tersebut telah mencapai batas maksimum blok penambangan.

Kondisi yang menghasilkan efisiensi tinggi metode ini telah dijelaskan. Keunggulan metode penambangan batubara sistem ruang dan pilar :

1) Lingkup penyesuaian terhadap kondisi alam penambangan lebih luas dibanding dengan sistem lorong panjang yang dimekanisasi.

2) Hingga batas-batas tertentu, dapat menyesuaikan terhadap variasi kemiringan (kecuali lapisan yang sangat curam), tebal tipisnya lapisan batubara, keberadaan patahan serta sifat dan kondisi lantai dan atap.

3) Mampu menambang blok yang tersisa oleh penambang sistem lorong panjang, misalnya karena adanya patahan.

4) Dapat melakukan penambangan suatu blok yang berkaitan dengan perlindungan permukaan (seperti perlindungan bangunan terhadap penurunan permukaan tanah).

5) Selain itu, cukup efektif unyuk menaikkan recovery sedapatnya, pada blok yang tidak cocok ditambang semua, misalnya penambangan bagian dangkal di bawah dasar laut.

Kelemahan metode penambangan batubara sistem ruang dan pilar :

1. Recovery penambangan batubara yang sangat buruk. (sekitar enam puluh sampai tujuh puluh persen).

2. Bila dibandingkan dengan metode penambangan batubara sistem lorong panjang, banyak terjadi kecelakaan, seperti atap ambruk.

3. Ada batas maksimum penambangan bagian dalam, yang antara lain disebabkan oleh peningkatan tekanan bumi (batasnya sekitar lima ratus meter di bawah permukaan bumi).

4. Karena banyak batubara yang disisakan, akan meninggalkan masalah dari segi keamanan untuk penerapan di lapisan batubara yang mudah mengalami swabakar.

Tadinya, recovery metode penambangan batubara sistem ruang dan pilar

sangat rendah, namun akhir-akhir ini ada juga tambang batubara yang berhasil menaikkan recoverynya.

b. Metode penambangan batubara sistem lorong panjang (long wall stoping)

Metode penambangan ini adalah metode penambangan batubara yang digunakan secara luas pada penambangan bawah tanah.

Ø Ciri-ciri metode penambangan batubara sistem lorong panjang : Recoverynya tinggi, karena menambang sebagian besar batubara.

Ø Permuka kerja dapat dipusatkan, karena dapat berproduksi besar di satu permuka kerja.

Ø Pada umumnya, apabila kemiringan landai, mekanisasi penambangan, transportasi dan penyanggaan menjadi mudah, sehingga dapat meningkatkan efisiensi penambangan batubara.

Ø Karena dapat memusatkan permuka kerja, panjang terowongan yang dirawat terhadap jumlah produksi batubara menjadi pendek.

Ø Menguntungkan dari segi keamanan, karena ventilasinya mudah dan swabakar yang timbul juga sedikit.

Ø Karena dapat memanfaatkan tekanan bumi, pemotongan batubara menjadi mudah.

Ø Apabila terjadi hal-hal seperti keruntuhan permuka kerja dan kerusakan mesin, penurunan produksi batubaranya besar.

Ada empat cara penambangan batubara dengan menggunakan sistem lorong

panjang yaitu :

a) Cara maju

b) Cara mundur

c) Cara steel ± kappa ± pick

d) Cara steel ± kappa ± peledakan

a) Metode penambangan batubara sistem maju

Pada penambangan batubara sistem maju, penambangan dimulai dari mulut masuk suatu blok penambangan batubara, dan diteruskan penambangan maju mengarah ke dalam sampai ke ujung panel penambangan, yang dilakukan secara bersamaan untuk terowongan dan permuka kerja, sambil mempertahankan terowongan di gob. Hal ini seperti terdapat pada skema penambangan sistem maju (Gambar 1).

Gambar 1. Skema penambangan si stem maju

Kelebihan dan kekurangan sistem maju :

§ Setelah permuka kerja penambangan dibuat, dapat segera memulai penambangan batubara, sehingga tidak memerlukan waktu yang panjang untuk persiapan penambangan batubara.

§ Pada blok yang banyak perubahan patahan atau lapisan batubara, atau pada blok yang banyak gas, sulit melakukan eksplorasi dan drainase gas.

§ Karena tali gate dan head gate di gob harus dipertahankan sampai selesai penambangan, maka semakin maju pemuka kerja, semakin tinggi biaya perawatan karena terowongan yang dirawat semakin panjang.

§ Mudah terjadi swabakar akibat kebocoran angin di terowogan gob, dan apabila perawatan terowongan tidak baik, penampang terowongan menjadi sempit, sehingga menjadi halangan bagi ventilasi dan transportasi.

a) Metode penambangan batubara sistem mundur

Pada penambangan batubara sistem mundur, pertama digali seam road dari mulut masuk blok penambangan, dan pada waktu terowongan tersebut mencapai garis maksimal, dibuat permuka kerja sepanjang garis batas tersebut untuk memulai penambangan batubara menuju mulut masuk

Kelebihan dan kekurangan sistem mundur

§ Waktu yang diperlukan untuk persiapan terowongan penambangan batubara lama.

§ Dapat mengetahui kondisi lapisan batubara pada tahap penggalian maju, serta dapat melakukan drainase gas pada daerah yang banyak emisi gas(semburan gas), sebelum penambangan batubara.

§ Pemeliharaan terowongan mudah, dan menguntungkan juga bagi ventilasi dan transportasi.

§ Karena tidak ada kebocoran angin ke dalam gob, resiko terhadap swabakar kecil.

Sistem maju dan sistem mundur masing-masing mempunyai keunggulan dan kekurangan, sistem mana yang akan digunakan, ditentukan antara lain oleh kondisi lapisan batuan, masalah keamanan dan sulit tidaknya pemeliharaan terowongan. Penambangan batubara juga lebih mudah dilakukan kalau ketebalan lapisan sekitar satu koma dua sampai tiga meter.

1. Penambangan lapisan batubara tebal

Gambar 2. skema penambangan lapisan batubara tebal

Akhir-akhir ini untuk lapisan batubara dengan ketebalan lebih dari 3m, yakni hingga hampir empat meter mampu ditambang karena perkembangan self advancing support. Namun, sebelumnya yang umum dilakukan adalah membagi lapisan tersebut menjadi lebih dari dua tingkat, kemudian ditambang satu per satu.

Dalam hal ini, pertama yang ditambang adalah tingkat atas, kemudian dibuat atap buatan bagi tingkat bawah dengan menggelar atas seperti steel band, baja profil, jala logam dan kayu pada gob, dan selanjutnya bagian bawah ditambang mengejar tingkat atas. Namun bisa juga tingkat bawah yang pertama ditambang, kemudian di bekas penambangannya dilakukan pengisian, baru dilakukan penambangan bagian atas.

1. Penambangan pada kemiringan curam

Penambangan pada kemiringan curam adalah metode penambangan batubara yang umumnya digunakan pada lapisan batubara dengan kemiringan lebih dari empat puluh lima derajat, di mana hingga sekitar tahun seribu sembilan ratus dua puluhan digunakan metode bertingkat sistem pilar atau sistem ruang dan pilar mengarah ke atas. Akan tetapi, dengan bertambahnya kedalaman penambangan, timbul banyak masalah seperti turunnya recovery, sehingga lama kelamaan diganti dengan metode penambangan kemiringan semu dengan pengisian penuh.

Pada metode penambangan ini, kemiringan permuka kerja yang tadinya sekitar empat puluh derajat dijadikan dua puluh lima sampai tigapuluh derajat, dimana batubara yang ditambang dan bahan pengisi dialirkan turun melalui saluran besi yang digelar. Pada sistem ini, pola kerja shift yang lazim adalah satu shift yang melakukan peledakan dan penambangan, kemudian shift berikutnya melakukan pengisian. Karena pekerjaan di bagian bawah berbahaya, maka belakangan metode ini diperbaiki menjadi step advance mining, yaitu kemiringan permuka kerja dibuat empat puluh tiga sampai empat puluh lima derajat dan di sepanjang permuka kerja dibuat beberapa tingkat tangga, dimana pada setiap tingkat dilakukan pemotongan batubara dan pemasangan tiap penyangga.

Dengan demikian gangguan oleh batubara yang diluncurkan dari bagian atas dapat ditiadakan dan panjang permuka kerja juga menjadi lebih dari seratus meter. Metode penambangan yang disebut belakang adalah step advance mining, sedangkan yang disebut di depan adalah align mining. Align mining dan step advance mining.

Gambar 3 penambangan pada kemiringan curam

Keuntungan dari penambangan pada kemiringan curam adalah pengangkutan di dalam permuka kerja hampir tidak memerlukan tenaga penggerak karena dapat berjalan sendiri, misalnya melalui trough. Sedangkan kerugiannya adalah memerlukannya tenaga kerja yang banyak untuk membawa masuk bahan pengisi, sehingga volume produksi tergantung dari volume pengisian.

c) Penambangan batubara steel prop ± kappe ± pick

1) Pemotongan

Mengetahui sifat dan kondisi lapisan batubara adalah sangat penting untuk melakukan pemotongan, terutama pada penambangan dengan pick. Oleh karena itu, di sini akan diuraikan sedikit mengenai hal tersebut. Pada umumnya, di dalam lapisan batubara terdapat banyak retakan halus yang menjalar sejajar. Ini disebut kekar batubara atau cleat. Kekar batubara terbentuk karena tekanan atau tarikan akibat pergerakan kerak bumi, di mana kemiringannya sekitar lima puluh sampai sembilan puluh derajat terhadap atap, dan pada lapisan batubara yang sama arahnya hampir tetap. Jarak kekar batubara di dalam lapisan batubara adalah satu sampai sepuluh meter, dan ada juga kekar batubara yang terbentuk karena tekanan sekunder dari penambangan batubara.I ni disebut sebagai kekar tekanan (retakan yang terjadi pada lapisan batubara karena tekanan batuan) yang timbul sejajar permuka kerja.

Hubungan antara kekar batubara dan permuka kerja ada tiga macam,

seperti gambar di bawah. Pada kekar yang sejajar permuka kerja, batubara

menjadi lunak, sehingga baik penambangan maupun penggalian maju

menjadi mudah. Pada kekar yang tegak lurus pemuka kerja, menjadi keras

sehingga sulit digali. Sedangkan pada kekar yang membentuk sudut

tertentu terhadap permuka kerja, kemudahan penggalian berada di tengah-

tengahnya. Pada penambangan dengan pick atau plough, antara kekar

sejajar dan kekar tegak lurus terdapat perbedaan yang besar dalam hal

efisiensi penambangan batubara.

Gambar 4. Hubungan antara kekar dan permuka kerja

1) Lapisan batubara dan kondisi yang sesuai untuk penambangan pick

ü Banyak gas yang timbul, apalagi bila terjadi peledakan.

ü Tidak dapat menggunakan mesin pemotong karena penambangan batubara di tempat curam.

ü Apabila tidak memerlukan peledakan atau pemotongan dengan mesin, karena batubaranya lunak.

ü Apabila atap langsung lapisan batubara bersifat rapuh, sehingga dikhawatirkan atap akan ambruk kalau digunakan peledakan atau metode penambangan mesin.

Cara penambangan batubara dengan pick

Yang paling penting dalam penambangan batubara dengan pick adalah pemanfaatan tekanan bumi dan cara memakai pick. Selain kekar batubara yang telah ada, di dalam lapisan batubara akan terjadi kekar tekanan akibat tekanan atap dan lantai yang menyertai penambangan batubara.

Semakin banyak kekar tekanan yang timbul, berarti pick dapat

mengeluarkan kemampuan maksimum. Oleh karena itu, yang penting adalah mempercepat pertumbuhan kekar tekanan yang paling sesuai untuk penambangan dengan pick, dengan mempertimbangkan kedalaman lapisan batubara, sifat atap dan lantai, metode pengisisan kembali, serta menjaga kecepatan gerak maju permuka yang sesuai. Sedapat mungkin pick digunakan menghadap ke bawah. Usahakan terbentuk bongkahan batubara yang besar, urutan penambangannya.

Gambar 5. Urutan pemotongan pada penambangan dengan pick

Teknik Penggalian dan Cara Penerowongan

Penggalian untuk terowongan ini hampir sama dengan penggalian untuk pondasi bendungan yaitu bisa dengan cara penggalian secara konvensional, dengan menggunakan bahan peledak atau menggunakan alat mekanik.

Macam - macam teknik penggalian untuk terowongan bisa dilihat pada tabel di bawah :

1. Full-face exacation merupakan metode penggalian dimana kemajuan pembongkarannya adalah satu face/penampang, sederhana, dan cocok untuk tunnel ukuran = < 3m.

2. Full-face exacation method with auxiliary bench

Merupakan metode penggalian yang sama dengan full-face method, namun metode ini menggunakan tambahan yaitu bench penyokong atau pembantu yang dibuat sedikit diluar area muka kerja.

3. Bench cut method

· Top heading mehod

Merupakan teknik pembongkaran tunnel yang dilakukan pada unsur heading atau bagian atas.

· Multibench method

Merupakan teknik pembongkaran tunnel yang dilakukan pada bench/jenjang.

Kedua metode diatas biasanya pengerjaannya dilakukan sekaligus atau bersamaan, dimana unsur-unsur pekerjaan pembongkaran saling bergantian, separuh penampang pada headingnya separuh lagi pada bench.

Cara ini merupakan kombinasi, dimana mula-mula heading digali kemudian diteruskan menggali bagian bench, baru sesudah itu bersama- sama diledakkan (blasting dan diangkat), dibuang materialnya. Cara ini umumnya digunakan untuk adit yang bridging capacity pendek dan dimensi adit besar.

Metode ini diterapkan apabila :

§ Ukuran penampang tunnel besar

§ Alat bor merupakan hand hold drill (Nama-nama alat bor yang termasuk pada kelompok ini antara lain Jackhammer, Jackdrill, Drifter dan Stoper.)

4. Drift advancing method