Kamis, 30 Juni 2011

Genesa Bahan Galian

GENESA BAHAN GALIAN

Genesa bahan galian adalah Ilmu yang memperlajari pertumbuhan / pembentukan serta asal usul bahan galian, baik logam maupun non logam dan bahan galian industri.

Tujuan Untuk mengetahui dengan lebih baik gejala-gejala alam/ proses alam/ proses geologi dan hasil dari proses tersebut berupa bahan galian. Hal ini perlu diketahui untuk operasi penambangan.

PROSES PENGENDAPAN BAHAN GALIAN

1. 2. 3. 4.

ENDAPAN PRIMER ENDAPAN SEKUNDER ENDAPAN SEDIMENTER ENDAPAN METAMORF

ENDAPAN PRIMER
Endapan yang terjadi berhubungan langsung dengan magma

Macamnya :
1. 2. 3. 4. 5. Konsentrasi magmatis Metasomatis kontak Hidrotermal Vulkanis Pegmatit

1.

Konsentrasi magmatis
´EARLY MAGMATICµ Tipe ´Disseminasiµ Segregasi Injeksi Proses Kristalisasi, disseminasi tanpa konsentrasi Differensiasi dan akumulasi Differesiasi dan injeksi Contoh Corondum, diamond Chromite, diBuskveld. Fe, di Kiram, Swedia

´LATE MAGMATICµ Tipe Proses Contoh Regregasi residu Diferensiasi, kristalisasi dan Pt, Buskveld Titan, magnesite, Buskveld akumulasi residu Injeksi dilarutan residu Injeksi Differensiasi dan akumulasi Differesiasi dan injeksi Chromite, diBuskveld.

Fe, di Kiruna, Swedia

‡ ‡ ‡ ‡ ‡

Endapan konsentrasi magmatis dapat terjadi karena : Kristalisasi magma Segregasi Regregasi Injeksi Syngenetik

Biasanya mineralnya sederhana (monomineral) mineral berat

2. Metasomatis Kontak
Kontak antara magma dengan batuan samping dimana ada penambahan unsur dari magma. Misalnya : AB & CD ACy & BDz ‡ Umumnya terjadi pada batu kapur, bisa terjadi pada proses pembentukan mineral secara hidrotermal. ‡ Sering juga disebut : ´pyrometasomaticµ.

Proses Pembentukan
Terjadi pada intrusi dalam, pada T & P yang tinggi (500 s/d 1100 ºC). 2. Terjadi penambahan dan penguapan unsure-unsur yang ada pada batuan samping. 3. Batuan yang di intrusi harus reactive. 4. Magma harus membawa unsure-unsur logam yang berharga. 1.

Terjadi perubahan susunan kimia, rekristalisasi + rekombinasi + unsure-unsur baru.
‡ AB & CD ABx & CDy Relative tidak ada perubahan volume.

Urutan Pembentukan
1. Silikat + magnetite dan hematite. 2. Magmatite + hematite. 3. Mineral-mineral sulfide » Pyrite + arsenopyrite » Pyrotite, molibdenite, shpalerite, chalcopyrite, galeana. » Garam-garam sulfo. Urutan pembentukan ini Berdasarkan temperatur. Meskipun ada beberapa perkecualian yaitu sulfide lebih dahulu dari silikat + oksida.

3. Endapan Hidrotermal
Membentuk mineral-mineral ubahan ´epigeneticµ, berasal dari larutan sisa magma yang kaya akan logam-logam berharga.Temperatur 50- 500 ºC (100- 500 ºC).

Endapan hidrotermal dibagi menjadi tiga bagian, yaitu : ‡ Hypotermal : 300- 500 ºC. ‡ Mesotermal : 200- 300 ºC ‡ Epitermal : 50- 200 ºC

Dalam perjalanan kepermukaan melalui batuan-batuan, larutan hidrotermal akan mengendapkan unsure-unsur yang dibawanya menjadi : ² Cavity filling deposites (mengisi rongga-rongga pada batuan samping). ² ´Replacement depositesµ (proses metasomatisme kontak). Terjadi pergantian unsur-unsur pada mineral yang sudah ada.

PrinsipPrinsip-prinsip proses Hidrotermal ‡ Proses hidrotermal menghasilkan paling banyak mineralmineral metal. ‡ Diantaranya : emas dan perak, tembaga, timbel dan seng, air raksa antimon, molibden dan bermacam-macam logam atau mineral-mineral non logam lainnya.

SyaratSyarat-syarat
1. 2. 3. 4. 5. Harus terdapat larutan yang kaya akan logam-logam berharga, yang akan diendapkan. Harus terdapat saluran saluran atau celah-celah untuk mengalirkan larutan tersebut. Harus terdapat tempat untuk mengendapkan logam-logam berharga / mineral-mineral berharga. Terjadi proses kimia yang menghasilkan mineral-mineral barharga. Terjadi konsentrasi yang cukup untuk membentuk cadangan mineral yang berharga dan ekonomis.

Ukuran butir dan sifat permukaan. ‡ Ukuran butir yang halus menghasilkan ruang pori yang kecil, sehingga permeabilitas juga kecil. ‡ Untuk permukaan yang luas atau untuk butir-butir yang kasar/ besar memberi kesempatan reaksi antara larutan dengan batuan lebih besar, begitu juga kecepatan aliran yang pelan, sehingga terjadi kesempatan pengendapan yang lebih baik.

Pengaruh batuan asal source rock ‡ Batuan yang reaktive akan menghasilkan endapan yang lebih baik, seperti batu lempung. ‡ Disini proses replacement lebih dominan dari cavity filling.

FactorFactor-faktor yang mempengaruhi pengendapan
1. 2. 3. 4. 5. Perubahan kimia dari reaksi-reaksi kimia, disini harga P & T menjadi arti yang sangat penting. Dalam ´replacementµ subitusi ion-ion lama oleh ion-ion baru dari larutan akan menghasilkan mineral-mineral baru. Pertemuan antara larutan dengan batuan asal membuat ketidak seimbangan kimia, sehingga terjadi reaksi kimia, menjadi setimbang lagi dan menghasilkan mineral baru. Temperature juga mempunyai arti yang sangat penting baik dalam perubahan fase maupun kecepatan raksi. Tekanan yang berkurang bisa mengendapkan logam-logam, gasgas atau uap.

Tempat mineralisasi hidrotermal. Pengendapan larutan hidrotermal dikontrol oleh : 1. Sifat-sifat kimia dan fisika daripada batuan asal 2. Struktur batuan asal 3. Intrusi 4. Kedalaman formasi 5. Pergantian ukuran bukaan atau rongga-rongga 6. Atau gabungan sebab diatas

Parageneses
Urutan-urutan pengendapan dari pada mineral-mineral umumnya adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. Dalam magmatik dan metasomatik kontak, gangue mineral mengendap pertama kali, kemudian mineral-mineral oksida dan terakhir mineral-mineral sulfide. Pada endapan hidrotermal sering terjadi pengalangan dan ´overlapµ yang khas untuk endapan-endapan pada rongga atau endapan replacement. Urutan ini terjadi karena mineral-mineral yang telah / mudah larut akan mengendap belakangan. Dalam ´cavity fillingµ bijih mengendap sekaligus atau lapisan demi lapisan, disebut ´crustificationµ.

Alterasi batuan dinding (wall rock) Proses hidrotermal menghasilkan alterasi pada batuan dindingnya, terutama batuan tersebut reaktif atau permeable.

ALTERASI BATUAN DINDING
Kondisi Epiteral -silifikasi -alumate, chlorite,pyrite, siricite, clay mineral. -batuan beku intrusi -Chlorite, epidote, calcite, kwarsa, sericite, clay mineral -silifikasi sampai gasperoid, dolomite siderite -silifikasi, clay mineral. -sebagian besar seridite, kwarsa dan sedikit clay mineral -serpentinisasi, epidote, allorite Grisen, topase, mika putih, tourmaline, pyroxene, amphihole. Wall rock -lime stone -Lava Hasil alterasi

Mesotermal -lime stone -shale, lava -batuan beku asam -batuan beku basa Granit, lava, schist

Hypotermal

Cavity filling deposites (mengisi rongga-rongga pada batuan samping).

PEMBENTUKAN REKAHAN

a. blende b. quartz c. flourite + barit d. quartz e. blende f. quartz g. Norcite
a b c de f g e dcb a

Freiberg, Jeman ´CRUSTIFIED VEIN SIMETRISµ

a c bde

b h a

a. selvage b. clay porting c quartz + flourite d. quartz + calchopyrit e. quartz + copper ore f. quartz + float g. quartz + vuge h. quartz + vuge

´CRUSTUFIED VEIN NON SIMETRIS

´COMB STRUKTURµ

Chambered vein

dilatation vein (pada schict)

sheeted vein (Ripper creek, Colombia)

En echelon vein

linked vein (pada schist)

MACAM-MACAM FISSURE VEIN

PELEBARAN FISSURE

A. paralel B. fan C. radial D. interesecting cognate E. interesecting F. conjugate

FISSURE SISTIM

FISSURE VEIN PADA BATUAN

Endapan timah di Attenberg, Jerman ´STOCK WORKµ

Endapan emas, Bendigo (Australia) ´SADDLE REEFµ

Morning star dike Hord Pomit, Victoria

³LADDER VEIN´

G-galana, LS.-lime stone, UF-upper flat. Lf-lower flat, TL-treton lime stone. Mississippi Valley (Pb-Zn) ´PITCH AND FLATµ

Breksi pada bagian bawah sinklin FOLD CRACK

rekahan sepanjang antiklin

Metasomatik replacement Replacement Adalah suatu proses pembentukan mineral-mineral dimana terjadi perubahan daripada mineral-mineral yang lama yang terdapat pada ´hast rockµ. Penambahan ini terjadi karena adanya penambahan unsure-unsur baru dan unsure-unsur lama menguap, jadi disini terjadi reaksi kimia.

Temperatur dimana proses ini berlangsung bisa:
1. Sangat tinggi (metasomatis kontak). 2. Sedang/ tidak terlalu tinggi (replacement hidrotermal). 3. Rendah atau temperature permukaan (replacement supergone). ² ² ² ² Tidak adanya perubahan volume Volume unsure-unsur yang baru = volume yang diganti Bukan pergantian molekul-molekul dengan molekul-molekul Kristal-kristal pseudomorf.

Replacement

PROSES PEMBENTUKAN REPLACEMENT

PERTUMBUHAN ´REPLACEMENTµ

Single Fissure

shear fissure

interesection fissure

´SINGLE, SHEAR DAN INTERSECTION FISSUREµ

4. Endapan Vulkanis
‡ Hasil kegiatan vulkanisme antara lain aliran lava, bahanbahan valatil (uap air) dan sumber-sumber air panas. ‡ Hasil penguapan/ exahalasi yang diakibatkan oleh kegiatan vulkanisme ini adalah : ² Fumarol, mengandung uap air (H2O) ² Solfatar, mengandung gas S2, SO2 ² Mofet, mengandung gan CO2 ² Soffroni, mengandung bahan borak (Be)

EndapanEndapan-endapan yang bernilai ekonomis dari hasil pembentukan vulkanisme : Kristal-kristal belerang , akibat sublimasi uap belerang. Dan lumpur belerang yaitu campuran sisa belerang lempung pasir. 2. Air panas sering membawa endapan-endapan limonit (untuk bahan cat), jarosite (K2SO4 ² bahan pupuk), terosite (KFeSO4 ² bahan pupuk) dan lain-lain. 1.

5. Endapan Pegmatis
Pegmatis ‡ Adalah batuan beku yang terbentuk dari hasil injeksi magma, kristalisasi dari suatu magma menyebabkan suatu perubahan konsentrasi dari bahan-bahan uap. ‡ Jadi factor yang menyebabkan injeksi ini adalah adanya uap.

SifatSifat-sifat daripada endapan pegmatis: pegmatis: 1. Seperti dike 2. Kristal-kristalnya (pseudomorf) berukuran sangat besar, hal ini disebabkan, a) Pada waktu magma membeku magma banyak mengandung uap yang mengandung unsure silica. b) Kristalisasi yang lamban. 3. Bersifat asam, berasal dari magma asam (± 98% asam) 4. Mineral-mineralnya kwarsa, orthoklas dan mika.

EndapanEndapan-endapan pegmatis yang ekonomis: 1. 2. 3. 4. Logam-logam ringan :Li, De, Al-silikat. Logam-logam berat : Sn, W, Ho, Au. Permata : beryl, ruby, topaz, shaper Mika

ENDAPAN SEKUNDER
Endapan sekunder adalah : Endapan-endapan bijih yang tidak berasosiasi langsung dengan Endapanaktivitas magma, tetapi merupakan hasil dari proses pelapukan-transfortasipelapukan-transfortasi-sedimentasi, yang merupakan proses kimia, fisika atau gabungan dari kedua proses tersebut.

PROSES PELAPUKAN
Proses yang terjadi: ‡ Disintegrasi ‡ Oksidasi ‡ Hidrasi ‡ Reaksi antara larutan dengan larutan ‡ Reaksi antara larutan dengan gas ‡ Reaksi antara larutan dengan zat padat ‡ Penguapan ‡ Atau gabungan dari beberapa hal diatas.

Pelapukan bisa dibagi menjadi dua yaitu :
² Pelapukan mekanis:



Menghasilkan endapan placer, tetapi tidak menghasilkan mineral-mineral baru (tetap mineral primer).
² Pelapukan kimia

‡ Dapat menghasilkan mineral-mineral baru, yang berasal dari aktivitas-aktivitas kimia terhadap
² ² ² ² Endapan-endapan mineral yang belum tersingkap Endapan-endapan mineral dengan kadar logam yang rendah Gangue mineral Batuan (beku, sediment, metamorf).

Umumnya proses pelapukan merupakan gabungan dari kedua proses tersebut (kimia + mekanis)

Pelapukan mekanis banyak terjadi di daerah yang kering (padang pasir) atau arid region dimana perbedaan panas dan dingin sangat besar, juga didaerah kutub. Sedangkan pelapukan kimia dapat berjalan dengan baik didaerah yang lembab atau daerah tropis Agen-agen yang mempercepat dekomosisi adalah : air, oksigen, CO2, panas, asam-asam, alkali-alkali, vegetasi, bakteri. Hasil daripada pelapukan batuan dapat berupa sisa-sisa pelapukan yang berupa mineral-mineral yang stabil (sukar larut) dan mudah larut. Yang sukar larut bisa menjadi endapan konsentrasi residu atau endapan-endapan placer, sedangkan yang mudah larut akan mengendap lagi ditempat yang lebih jauh (membentuk mineralmineral baru)

Macam endapan sekunder

Terdiri dari : 1. Endapan konsentrasi residu 2. Endapan konsentrasi mekanis

Endapan konsentrasi residu Konsentrasi residu merupakan hasil dari pengumpulan daripada mineral-mineral berharga setelah mineralmineral lain ( gangue) yang terdapat dalam batuan atau endapan bijih terbawa pergi selama pelapukan. Peningkatan kadar terjadi karena adanya pengumpulan volume yang disebabkan oleh proses kimia/ pelapukan. Pengumpulan ini berlangsung terus sampai membentuk suatu endapan yang ekonomis.

Proses pembentukan
Untuk dapat terbentuknya endapan-endapan jenis ini diperlukan sarat-sarat: 1. Terdapat batuan asal atau endapan-endapan yang mengandung mineral / unsur-unsur mineral berharga, disana mineral berharga sukar larut dan gangue mineralnya mudah larut pada kondisi atmorfis. 2. Kondisi/ iklim yang memungkinkan terjadinya proses-proses kimia. 3. Morfologi yang landai / tidak terlalu curam sehingga mineral-mineral region tidak tercuci habis oleh erosi (pelapukan kimia lebih kuat daripada erosi pada daerah tersebut) 4. Kestabilan permukaan yang continue dan dalam waktu lama (tidak ada pengangkatan / penurunan) sehingga bisa terjadi pengumpulan mineral-mineral baerharga yang cukup besar.

Residu brown iron, East Texas

Clubhause mine, Batesville Arkansas

Bauxite bed, Arkansas JEBAKAN KONSENTRASI RESIDU

Elluvial gold, San Antonio

FAKTOR TRANFORMASI DAN TEMPAT PENGENDAPAN DARI PLACER DEPOSITE

ENDAPAN KONSENTRASI MEKANIS (PLACER DEPOSITE) Proses pembentukan endapan ini terdiri dua tahap, yaitu : 1. Pembebasan daripada mineral-mineral stabil dari matrixnya. 2. Proses konsentrasi Dengan sarat berat mineral-mineral tersebut harus
1. Mempunyai berat jenis yang tinggi 2. Tahan Terhadap pelapukan kimia 3. Mempunyai kekerasan yang tinggi

OKSIDASI DAN PENGKAYAAN SUPERGENE
Jika suatu endapan bijih (vein, stock work dll) terexpose dipermukaan oleh erosi, maka mereka akan mengalami proses pelapukan, air permukaan akan mengoksidasi mineral-mineral dan menghasilkan larutan, akan melarutkan pula mineral-mineral lainnya. Daerah dimana oksidasi ini berlangsung disebut zone oksidasi, tetapi akibat dari proses oksidasi ini dapat pula disaerah-daerah yang terdapat dibawahnya. Larutan hasil oksidasi yang turun kebagian bawah ini akan membentuk suatu zone yang disebut zone pengkayaan (enriched zone), yang mempunyai kadar logam tinggi (lebih tinggi dari sebelumnya) dan sibagian yang paling jauh terdapat zone primer/ supergene.

FaktorFaktor-faktor yang mengontrol dan membatasi oksidasi
1. Muka air tanah Diatas muka air tanah proses oksidasi akan berjalan dengan lancar karena banyak terdapat oksigen, sedangkan di bawah muka air tanah tidak terdapat/ sedikit oksigen yang bebas sehingga tidak / sukar terjadi reaksiKarena muka air tanah umumnya sejajar dengan muka tanah maka dasar dari zone oksidasi juga sejajar dengan muka air tanah, terutama didaerah datar. Morfologi Daerah pegunungan, sirkulasi air tanah lebih cepat sehingga didaerah ini didapat suatu dasar zone oksidasi yang tidak rata (bergerigi). Hal ini terjadi karena cepatnya sirkulasi air maka ada oksigen-oksigen bebas yang terbawa oleh air kebagian yang lebih dalam sehingga bisa terjadi oksidasi

2.

3. Perubahan muka air tanah Posisi daripada muka air tanah adalah tidak tetap, sehingga mempengaruhi proses oksidasi. Penurunan muka air tanah ini bisa terjadi karena erosi maupun berubahnya iklim dari daerah yang lembab menjadi kering. 4. Waktu Waktu juga sangat berpengaruh terhadap pembentukan endapanendapan dengan cara ini. Umumnya endapan-endapan terbentuk pada jaman tersier sedangkan pada post glacial hampir tidak ada. 5. Batuan Batuan-batuan yang bersifat poreus/ permeable lebih mudah mengalami oksidasi daripada batuan yang kompak/ masif. Juga pada batuan-batuan yang brittle mudah karena banyak mempunyai crack-crack didalamnya.

6. Struktur Struktur juga banyak berpengaruh terhadap erosi, misalnya : ² Pada daerah patahan akan terkumpul air sehingga proses oksidasi dapat berlangsung dengan kedalaman yang sangat dalam. ² Pada patahan yang impermeable maka oksidasi yang efektif terjadi pada bagian hanging wall. ² Patahan yang impermeable berfungsi sebagai penghalang terjadinya oksidasi pada bagian bawahnya.

SKETSA DARI SUATU VEIN YANG TEROKSIDASI

1. FeS2 + 7O + H2O H2SO3- + Fe2O4 2. 2FeS4 + H2SO4 + O2 Fe2(SO)3 + H2O atau 3. 6FeSO4 +3O +3H2O 2Fe2(SO4)3 +2Fe(OH)2 4. Fe2(SO4)3 +6H2O 2Fe(OH)2 +3H2SO4 Kemudian jika Fe2(SO4)3 ini bertemu dengan FeS2 atau sulfide lain, kembali akan terjadi reaksi-reaksi yang akan menghasilkan lebih banyak lagi larutan forro sulfat. 3FeSO4 +2S 5. Fe2(SO4)3 + FeS2

Reaksi-reaksi agar mineral-mineral sulfide yang menghasilkan Reaksimineralferro sulfat antara lain
‡ Pyrite FeS2 + Fe2 (SO4)3 Chalcopyrite Cu2S2 + 2Fe2 (SO4)3 Chalconite Cu2S + Fe2 (SO4)3

3FeSO4 +2S



CuSO4 + 5FeSO4 + 2S



CuSO4 + 2FeSO4 + CuS

Reaksi-reaksi agar mineral-mineral sulfide yang menghasilkan Reaksimineralferro sulfat antara lain
‡ Covellite CuS + Fe2(SO4)3 Sphalerite ZnS + 4Fe2 (SO4)3 + 4H2O Galena PbS + Fe2 (SO4)3 + H2O + O Perak 2Ag + Fe2(SO4)3 CuSO4 + 2FeSO4 + S



ZnSO4 + 8FeSO4 + 4H2SO4



PbSO4 + 2FeSO4 + H2SO4



Ag2SO4 + 2FeSO4

Contoh Ni

Contoh Cu

ENDAPAN SEDIMENTER
‡ Proses sedimentasi tidak saja menghasilkan batuan-batuan batuansedimen saja, tetapi juga bisa membentuk endapan-endapan bijih endapanyang ekonomis, misalnya endapan-endapan besi, magan, tembaga, endapanfosfat, batubara, oil shale, karbonat, clay, tanah diatomea, dan lainlainlain EndapanEndapan-endapan bijih ini sebenarnya sama saja dengan batuan sedimen biasa, hanya karena sifat-sifat fisik dan kimanya (kadar, sifatjumlah dan lain-lain) berbeda maka endapan ini merupakan lainendapan yang ekonomis. Endapan ini bisa terdiri dari bahan-bahan anorganik maupun bahanorganik dan batuan asalnya adalah batuan-batuan lain yang sudah batuanmengalami disintegrasi.





Pembentukan endapan-endapan sedimen terdiri dari endapan1. Bahan-bahan yang diendapkan (dari batuan lain) 2. Pengumpulan bahan-bahan tersebut oleh larutan atau proses-proses lain. 3. Transfortasi ketempat pengendapan 4. Deposisi (pengendapan) bahan-bahan tersebut dicekungan (sedimentary bacin). 5. Mungkin juga terjadi :
1. Pengompakan 2. Alterasi kimia 3. Dan lain-lain

LARUTAN DAN TRANSFORTASI Larutan Larutan yang mengandung bahan-bahan yang membentuk endapan sedimen terjadi/ terbentuk pada waktu pelapukan.

Pelarut-pelarutnya adalah air karbonat, asam humus (asam organis), larutan-larutan sulfat. 1. Air karbonat Sangat efektif untuk melarutkan besi, mangan, dan phosphorus. Untuk besi (Fe) :
² Larut. Sebagai larutan ferro (ferro lebih mudah larut dibandingkan ferri didalam air kaebonat). ² Supaya bisa larut dalam air karbonat, feeri diubah menjadi ferro dulu dengan bantuan bahan-bahan pelarut, sehingga mudah larut. ² Endapan-endapan Fe jaman precambium ( belum ada tumbuhtumbuhan) mungkin tadinya sudah berupa larutan ferro bikarbonat.

2. Asam humus dan asam-asam organis Merupakan pelarut yang baik (asam-asam organis yang lemah juga merupakan pelarut yang baik). Berasal dari dekomposisi tumbuhan-tumbuhan (vegetasi) 3. Larutan sulfat Efektif untuk melarutkan Fe dan Mn, terutama dalam bijih sulfida. Terbentuknya larutan-larutan sulfat ini dimulai dengan bereaksinya FeS2­ dengan air dan udara yang kemudian berantai dengan reaksi terhadap sulfida-sulfids yang lain. Larutan ini jarang terdapat dalam umlah yang sangat beasr.

Transfortasi Hampir semua jenis endapan sedimen termasuk yang berharga/ tidak menuju ketempat pengendapannya yang baru. Transfortasi ini umunya melalui sungai-sungai/ banjir. Pengendapan terjadi disungai, danau-danau, laut-laut (dangkal atau dalam).

ENDAPAN METAMORFISME
Proses metamorfisme adalah keadaan dimana mineral-mineral yang telah ada secara menyeluruh berubah menjadi endapan mineral baru. Media yang menyebabkan perubahan adalah : ‡ Temperatur ‡ Tekanan ‡ Air Bahan yang berubah adalah endapan mineral atau batuan. Bila larutan dalam proses ini mengalami perubahan tekstur dan mineralogis maka endapan mineral bijih jarang sekali berubah dengan suatu susunan mineral baru

Macam endapan metamorfisme Yang paling ekonomis: 1. Endapan Asbestos 2. Endapan Grafit

ENDAPAN ASBESTOS Ada dua golongan mineral asbes : 1. Golongan serpentin 2. Golongan amphibole. Golongan serpentin adalah silikat-silikat magnesium bikabonzida, seperti crysotil, picrolit (komposisinya sama dengan serpentin). golongan amphibole adalah silikat-silikat kalsium, magnesium, besi, natrium dan alumunium, seperti anasit, crosidolit, tremolit, actinolit, antophilit

1. Asbes serpentin
² ² Asbes crysotil batuan ultra basa, misal dunit atau peridolit. Batu gamping bermagnesium atau dolomit.

Asbes crysotil dari perubahan batuan ultra bisa basa merupakan endapan yang terbanyak didapatkan. Tekstur asbestos crysotil adalah cross fiber, slip fiber, dan asa fiber. 2. Asbes amphibole. Terdapat pada batuan slate sekis dan kumpulan batuan yang mengandung besi (di Transval, Afrika Selatan). Tekstur asbes amphibole juga sama dengan asbes crysotil, yang terpenting dari jenis ini ialah asbes crocidolit atau achmolit (panajng sarat dapat mencapai 30 cm, tetapi kwalitet kurang baik dibanding asbes crysotil). Asbes antophilit umumnya bertekstur ´cross fiberµ dengan bebrapa ´slip fiberµ, terdapat sebagai kantong-kantong atau lensa-lensa pada perodotit dan pyroconite di U.S.A.

Terjadinya asbes crysotil. Hanya terdapat pada serpentin dan serpentin ini terbatas pada jenis serpentin serat (serabut). Asbes crysotil bersamaan terjadinya dengan proses srpentinisasi batuan. Sebaliknya serpentinisasi belum tentu menghasilkan asbes crysotil. Menurut Cooke (penyelidik akhir), batuan serpentin berasal dari batuan gamping dan terjadi perubahan atau alterasi yang disebabkan oleh larutan sisa yang panas (berasal dari intrusi). Cristal-cristal asbes yang tumbuh, makin mendesak dinding rekahan disertai tekanan dinding akibat pemanasan batuan dari intrusi.

ENDAPAN GRAFIT Grafit terdapat dalam dua jenis : ‡ Kristalin, terdiri dari lembar-lembar tipis hitam, asli, murni. ‡ Amorf, jenis ini ridak murni

Terjadinya sebagai berikut :
1. 2. 3. 4. Metamofis regional Kristalisasi asli berasal dari batuan beku (granit, syenit dan basal) Proses metamorfisme kontak. Dari penambahan larutan hidrotermal pada batuan sebelumnya (misalnya pada jenis batuan urat pada pegmatis dan daerahdaerah geseran pada batuan sekis). Jenis grafit pada ´2µ, ´3µdan ´4µ dapat dianggap dari proses magmatiknya, ia berasal dari gas-gas persenyawaan karbon yang terlepas dari magma atau karbon yang berasal dari batuan sedimen yang mengalami intrusi dan kemudian karbon diendapkan.

Jenis regional metamorfisme mungkin berasal dari :

Bahan-bahan organis yang mengalami perubahan dan ini berasal dari sedimen. 2. Merupakan penguraian dari CaCO3 seprti pada batuan gamping berkarbon dan mengalami metamorfose.

1.

Hidrokarbon asli pada batuan gamping terurai, langsing mengendap atau lebih dahulu berubah menjadi CO dan CO2 dan dioksidasikan kembali menjadi C.

‡ Teori asal karbon dari batuan sedimen ini banyak diterima meskipun didapat kelainan-kelainan pendapat tentang apakah karbon ini berasal dari bahan organis atau anorganis. ‡ Grafit terdapat pada batuan marmer, gnesis, sekis, kwarsit, dan lapisan batu bara yang berubah, batuan beku (urat pegmatit). ‡ Jenis kristalin biasanya tersebar merata didalam seluruh batuan metamorf.. grafit umunya hanya merupakan 7 % dari volume batuan metamorf. ‡ Mineral-mineral asosiasi kwarsa, chlorit, rutit, titanit, silimanit.

³cross fiber´ Serat melebar sejajar Dengan lebar urat

³slip fiber´ serat diagonal atau tegak lurus pada dinding urat tetapi kwalitas tidak baik

³masa fiber´ serat teratur radial

³CROSS FIBER, SLIP FIBER, MASA FIBER´

MINYAK BUMI
Berasal dari bahan organis. Teori-teori terbentuknya yang bersifat organis disebut ´hypotese abysaalµ.

TERJADINYA MINYAK BUMI

Minyak, gas dan air mengisi ruang-ruang antar pada batuan baik sebagian maupun keseluruhan. Ruang-ruang antara itu berupa lubang antara butir-butir batuan, crack, fissure. Jadi minyak terdapat pada batu Resevoair (batuan dimana minyak, air dan gas ini terdapat).

MIGRASI DAN AKUMULASI Migrasi adalah perpindahan minyak bumi dari batuan primer kebatuan resesoair. Migrasi selanjutnya adalah dalam batuan resevoair itu sendiri menuju zone atau terpisahnya gap, minyak dan air menjadi tiga zone.

BATU BARA
Batu bara merupakan batuan sedimen

TERJADINYA BATU BARA Semua batu bara berasal dari bahan-bahan tanaman. Bahan ini diendapakan dalam rawa-rawa (cekungan) yang diatasnya (daerah-daerah law land).

1. Aktivitas O2 dalam daerah masih ada. ‡ Oksidasi (dibawa oleh bakteri dan organisme). ‡ Hasil asam humus (perubahan tanaman dalam oksidasi) ‡ Sifat, aerobic 2-3 meter, kedalam lebih 3 meter, tidak ada oksigen, bakteria anverobic (tidak terjadi pengubahan tanaman). 2. Akumulasi kedua ‡ Terbentuknya secara autochtonous yaitu akumulasi pada tempattempat dimana tumbuh-tumbuhan/ tanaman kembali, bukti adanya stigmaria (daerah / zone akar pada lapisan batu bara). ‡ Perubahan/ pembusukan berjalan terus timbul gas-gas. Akumulasi terjadi dalam rawa yang terus turun (goosinklinal).

ProsesProses-proses yang terjadi :

Proses terbentuknya batu bara dari sisa-sisa tenaman sisadisebut proses ´coal ficationµ. Proses ini mula-mula mulamemperbanyak jumlah C serta mengurangi H2O.

1. Tahap pertama ‡ Dimulai dengan raf peat. ‡ Tanaman terdiri dari sellulose dan ligmin (cyclic structur). Ligmin mudah dirusak bahan kimia atau organisme sedangkan sellulode stabil (hanya dapat dorusak oleh bakteri). ‡ Ligmin humus peat ‡ Peat adalah bahan sebagian besar masih menunjukan struktur tanaman(daun, akar, cabang). ‡ Ground masa, bersufat amorf plastis, berwarna kehitaman. Mudah larut dalam alkali (KOH), larutan berwarna coklat.

2.Tahap kedua ‡ Pembentukan batu bara muda (brown coal). ‡ Masa amorf, stroktur tanaman dapat terlilat, larut dalam alkali (KOH)-phenol-alkohol dan sangat sukar larut dalam air. ‡ Taraf batu muda ini berakhir bila proses pengolahan tersebut akhirnya tidak dapat lagi melarutkan bahan amorf dalam alkali (brown coal). ‡ Brown coal tidak selalu berwarna coklat, yang muda coklat yang tua kehitam-hitaman . dalam brown coal masih ada struktur tanaman. ‡ Bagian ini disebut ´lignitµ atau ´Xylitµ, yaitu batu bara yang masih muda = brown coal yang muda. ‡ Brown coal menunjukan sedikit/ banyak perlapisan, biasanya kompak dan sering Earthly (seperti tanah), yang muda hampir tidak ada luster.

3. Taraf batu bara ‡ Batu bara muda dala proses coal fication/ pengubahan, ini akan berkurang isi asam humusnya dan akhirnya hilang sama sekali. Batu bara berwarna hitam dengan luster vitreous. ‡ Fructure : tudak teratur sampai datar, sedangkan antrasit dengan pecahan cocoidal, biasanya menunjukan perlapisan.

TERDAPATNYA BATU BARA
‡ Batu bara terdapat dalam perlapisan (coal measurs) yang terdiri dari pergantian perlapisan batu pasir, shale dan clay yang kebanyakan berasal dari endapan air tawar. ‡ Hal ini umumnya menunjukan pergantian sedimentasi. ‡ Lapisan batu bara umumnya merupakan lensa yang besar dan datar (ada pula yang meluas dan datar/ lebar), tebal lapisan dar beberapa milimeter sampai 30-35 meter. ‡ Batu bara terdapat pada formasi mulai devon, penyebaran luas terdapat pada formasi umum carbon ferous ‡ Lignit terdapat dalam formasi vertical ‡ Batu bara banyak tersebar dibelahan bumi bagian utara, terutama: Amerika, Canada, Rusia, Inggris, Jerman, China, India

Teknik Eksplorasi

Teknik Eksplorasi

1. PENDAHULUAN
Seluruh kegiatan eksplorasi pada dasarnya bertujuan untuk meningkatkan potensi sumber daya mineral (resources) yang terdapat dibumi menjadi cadangan terukur yang siap untuk di tambang (miniable reserve).
Tahapan eksplorasi ini mencakup kegiatan untuk mencari dimana keterdapatan suatu endapan mineral, menghitung berapa banyak dan bagaimana kondisinya, serta ikut memikirkan bagaimana sistem pendayagunaannya.

Kajian ekonomi pada kegiatan eksplorasi ini perlu dilakukan terutama pada :
- Tahap menuju eksplorasi rinci (analisis ekonomi eksplorasi)
- Tahap sebelum penambangan (analisis ekonomi endapan)
- Mineral / studi kelayakan, (ekonomi makro)
Beberapa ilmu penunjang yang mendukung kegiatan eksplorasi ini antara lain :
- Geologi, mineral, genesa bahan galian
- Teknik eksplorasi, geofisika, geokimia
- Analisis cadangan, geostatistik
- Hidrogeologi, geoteknik
- Ekonomi endapan mineral
Secara umum aliran kegiatan/eksplorasi endapan bahan galian dimulai dengan kegiatan prospeksi atau eksplorasi pendahuluan yang meliputi kegiatan persiapan di kantor (kompilasi foto udara, citra landast, GIS, peta-peta yang sudah ada, atau laporan yang tersedia) sampai kepada survei geologi awal yang terdiri dari peninjauan lapangan, pemetaan geologi regional, pengambilan contoh (scout sampling) serta memetakan mineralisasi endapan untuk mengetahui apakah kegiatan eksplorasi ini bisa dilanjutkan atau tidak.
Kegiatan selanjutnya adalah melakukan eksplorasi detail (rinci) yang meliputi pemetaan geologi rinci serta pengambilan contoh dengan jarak yang relatif rapat sesuai dengan sifat endapan bahan galian termaksud. Contoh-contoh yang diperoleh kemudian dianalisis di laboratorium untuk ditentukan kadar, sifat fisik lain yang menunjang kegiatan penambangan.
Perhitungan cadangan dilakukan dengan berbagai metode perhitungan yang sesuai untuk jenis endapan tertentu, antara lain dengan cara area of influence, triagular grouping,cara penampang, cara block system dan lain sebagainya. Secara konvensional sampai kepada cara geostatistik (kriging).
2. GENESA BAHAN GALIAN
Bahan galian selalu dihubungan dengan material di alam yang dapat ditambang secara ekonomis. Bahan galian tersebut bisa berupa bijih (mengandung logam) ataupun mineral industri (mineral berharga), baik yang terdapat di bawah permukaan maupun yang tersingkap di permukaan.
Selanjutnya akan diuraikan secara singkat bagaimana terbentuknya (genesa) bahan galian tersebut baik yang primer (terjadinya berhubungan langsung dengan aktivitas pembekuan magma) ataupun yang sekunder (terbentuk akibat proses-proses selanjutnya yang umumnya terjadi di permukaan).
Endapan primer dapat diklasifikasikan dalam bermacam-macam jenis menurut urutan-urutan pembekuan magma, yang secara umum dapat disederhanakan sebagai berikut :
- Endapan magmatik cair
- Endapan pegmatitik
- Endapan pneumatolitik
- Endapan hidrothermal
Endapan magmatik cair terbentuk pada awal pembekuan magma yang umumnya di endapkan mineral-mineral dengan titik beku/leleh yang tinggi (>600 0C). misalnya endapan bijih kromit, magnetit, nikel dan lain-lain. Pada tahap ini memungkinkan suatu endapan bahan galian terbentuk secara homogen dan relatif mempunyai penyebaran yang luas serta berdimensi besar. Hal ini bisa terjadi akibat pemisahan/segresi suatu mineral tertentu terhadap mineral lainnya yang mungkin belum stabil pada lingkungan ini.
Pada endapan pegmatilitik yang mempunyai temperatur pembekuan sekitar 400-500 0C. Memungkinkan terbentuknya mineral-mineral dengan kristal yang besar akibat pembekuan magma yang relatif lambat.
Ciri utama dari endapan pneumatolitik adalah adanya pengaruh gas dominan sehingga memungkinkan terbentuknya mineral-mineral bijih berharga.
Endapan hidrotermal terbentuk relatif di dekat permukaan yang umumnya berbentuk urat (vein) atau veinlet yang banyak mengandung mineral berharga.
Endapan hidrotermal ini dapat dibagi lagi dalam :
- Katatermal (300-400 0C)
- Mesotermal (200-300 0C)
- Epitermal (100-200 0C)
- Teletermal (<100 0C)
Setiap batuan atau endapan bahan galian/endapan bijih mempunyai lingkungan pengendapan tertentu yang selanjutnya jika terjadi perubahan lingkungan, maka endapan tersebut akan membentuk mineral/endapan baru yang sesuai dengan lingkungan tersebut dan akan membentuk endapan sekunder.
Proses-proses penting dalam pembentukan endapan sekunder tersebut antara lain adalah proses pelapukan (mekanis, kimia) yang akan memberikan endapan-endapan seperti :
- Endapan aluvial (eluvial, koluvial, aluvial, placer)
- Endapan sedimen
- Endapan akibat proses evaporasi
- Endapan lateritik
- dll
Klasifikasi suatu endapan bahan galian yang telah dibuat oleh para pakar terdahulu umumnya identik dengan apa yang telah dibahas di atas, perbedaannya terutama hanya pada penekanannya. Ada yang cenderung membagi atas dasar keterdapatannya dan ada yang dihubungkan dengan komoditi yang dibahasnya. Ada lagi klasifikasi yang didasarkan atas tectonic setting.
Beberapa pakar tersebut antara lain :
- Lindgren
- Scgneiderhorn
- Niggli
- Petrascheck
Klasifikasi Endapan Bahan Galian Menurut Petrascheck
1. Endapan bijih magmatogen
a. Endapan magmatik cair (intra magmatik)
b. Endapan pegmatitik (peri magmatik)
c. Endapan pneumatolitik (peri magmatik)
d. Endapan hidromtermal (apo magmatik)
e. Endapan vulkano-sedimenter (kuroko)
2. Endapan hasil pelapukan
a. Endapan hasil pelapukan mekanis (mis. Eluvial Pt)
b. Endapan hasil pelapukan kimiawi (mis. laterit)
c. Endapan hasil larutan pelapukan (mis. Ni-hidrosilikat)
3. Endapan sediamenter
a. Endapan sediameter mekanis ( Aluvial Au, Sn)
b. Endapan sediameter kimiawi dan sin diagenetik
1. Endapan hasil larutan pelapukan yang terkonsentrasi di daerah kering ( Endapan Cu Red Bed)
2. Endapan hasil pembentikan larutan garam yang termigrasi (Endapan Pb-Zn Mississippi)
3. Endapan oolitik marine (Fe oolitik, Meningitis oolitik)
4. Endapan sulfida sediameter (Kupfershiefer)
5. Endapan akibat pengaruh pemisahan bakteri (Bog iron area, end. danau)
4. Endapan metamorfosa
a. Endapan metamorfosa kontak
b. Endapan metamorfosa regional
5. Endapan metamorfosa
a. Endapan metamorfosa-hidratogen
b. Endapan metamorfosa-magmatogen
c. Endapan granitisial (End. Sulfida berbentuk skelet)
6. Endapan kenegerasi
a. Endapan hidrotermal sekunder (End. Pb/Zn di batuan gamping,)
b. Endapan regenerasi palingen (End. Sn-Ag-Sb )
3. PEMETAAN (Mapping)
Pemetaan : Suatu pekerjaan pemindahan atau pencatatan gejala/fakta geologi di lapangan ke suatu peta, dengan skala tertentu.
Pekerjaan pemetaan ini biasanya dilakukan pada tiap awal dan kegiatan eksplorasi yang sangat bermanfaat untuk orientasi pada daerah penyelidikan (Dari foto udara), disamping juga untuk peta dasar, peta untuk desain eksplorasi dan lain-lain.

4. PROSES & CARA PENAMBANGAN (AMDAL)

A. Proses
Melakukan penambangan yang berwawasan lingkungan dan berkelanjutan perlu direncanakan dan dilaksanakan proses (tahapan/langkah-langkah) sebagai berikut :

1. Studi Kelayakan tambang
2. Perencanaan Sistem Manajemen Lingkungan (SML)
3. Analisis Mengenai Dampak Lingkungan (AMDAL)
- Kerangka Acuan
- Analisis Dampak Lingkungan (AMDAL)
- Rencana Pengelolaan Lingkungan (RKL)
- Rencana Pemantauan Lingkungan (RPL)
Bila tanpa AMDAL perlu dilakukan
- Upaya Pengelolaan Lingkungan (UKL)
- Upaya Pemantauan Lingkungan (UPL)
4. Audit Lingkungan
B. Cara Penambangan
1. Tambang Terbuka
2. Tambang Tertutup

C. Laporan Teknis dan atau Laporan Ilmiah
5. PETUNJUK KE ARAH BIJIH (guide to are)
Mencari suatu endapan bahan galian tertentu perlu diketahui terlebih dahulu lingkungan pengendapan/terbentuknya endapan tersebut, sehingga eksplorasi dapat berjalan lebih efisien. Faktor utama yang perlu diperhatikan adalah mengenai asosiasi batuan (metallogentic province), dimana setiap jenis batuan akan memberikan lingkungan pengendapan unsur/endapan bahan galian tertentu.
- Batuan asam, terdapat mineral-mineral sulfida yang umumnya mengandung logam-logam berharga seperti lembaga (Cu), timbal (Pb), seng (Zn), air raksa (Hg), atau mineral-mineral oksida : timah (Sn).
- Batuan sedang,umumnya mengandung emas (Au) dan perak (Ag) dan mineral-mineral hidroksida seperti aluminium (Al).
- Batuan basa atau ultra basa akan membeikan lingkungan pengendapan yang baik untuk intan, nikel (Ni), kobalt (Co), platina (Pt), kromit (Cr) serta bebeapa jenis batu permata seperti garnet dll.
- Batuan sedimen bisa menghasilkan asosiasi dengan karbonat (CaCo3 ataupun MnCO3), sedangkan yang berbentuk endapan aluvial biasanya akan memberikan endapan bijih yang relatif tahan terhadap pelapukan seperti timah (kasiterit/SnO2), emas (Au dalam bentuk nugget), perak (Ag), pasir besi (Fe). Sedangkan untuk endapan laut bisa dijumpai antara lain nodula nikel.
Mengetahui letak/akumulasi suatu endapan bahan galian, ada beberapa petunjuk yang perlu diperhatikan (lihat gambar A,B,C,D) adalah :
- Petunjuk fisigrafis
- Petunjuk mineralogis
- Petunjuk statigrafis dan litologis
- Petunjuk strukturil
- Geokimia/biokimia
- Geobotani
- Air tanah

Pada kegiatan eksplorasi, korelasi gejala-gejala geologi yang terdapat di daerah penyelidikan penyelidikan sangat penting untuk mendapatkan petunjuk-petunjuk ke arah daerah mineralisasi. Korelasi ini (lihat gambar E, F, G, H, I, J ) di dasarkan atas :
1. Tipe batuan yaitu korelasi outcrops, litologis, paleontologis, vegetasi, topografis
2. Sturktur geologi yaitu perlipatan (folding) dan patahan.sesar (fault)
3. Prinsip-Prinsip Geologi dan Dimensi yaitu Diskontinuitas dan kontinuitas, Dinamik Geoproses model (dimensi), Analisis dan Pemodelan (elemen numerik) lihat gambar K,L,M,N
6. ¬EKSPLORASI PENDAHULUAN/PROPEKSI
Menurut sifat penyelidikannya terhadap suatu endapan bahan galian, kegiatan eksplorasi ini dapat dibedakan atas eksplorasi tidak langsung yang terdiri dari eksplorasi geofisika dan eksplorasi geokimia serta eksplorasi langsung.
Eksplorasi Tidak Langsung
Ada dua cara prospeksi tidak langsung, yaitu cara geofisika dan cara geokimia/geobotani. Cara geofisika dapat dilakukan dengan menggunakan pesawat terbang (air borne), mobil (car borne), ataupun dengan jalan kaki
Eksplorasi Geofisika
Penyelidikan ini pada prinsipnya hanya menggunakan sifat-sifat dari endapan bahan galian yang akan dicari terutama yang berada di bawah permukaan. Untuk suatu endapan yang tersingkap di permukaan cara ini tetap diperlukan untuk mengetahui bentuk geometri endapan bahan galian tersebut secara keseluruhan,
Mengingat tidak semua endapan atau vein dan lainnya mempunyai singkapan di permukaan, maka cara penyelidikan geofisika (prospeksi tak langsung) menjadi sangat penting.
Cara penyelidikan geofisika terdiri atas :
a. Cara magnetik
b. Cara listrik
c. Cara gravitasi
d. Cara seismik
e. Cara redioaktif

a. Cara magnetik
- Dalam cara ini yang penting adalah adanya sifat-sifat anomal medan magnet yang ditimbulkan oleh suatu badan bijih
- Terutama dipakai untuk mencari endapan bijih yang bersifat magnet, sepertu endapan bijih besi, kompleks sulfida yang mengandung pirotit
- Cara magnetik ini bisa dilakukan dengan air borne, jalan kaki
- Diperlukan koreksi-koreksi terhadap ketinggian dan waktu
- Hasil baru merupakan interpretasi, yang selanjutnya harus duteruskan dengan sampling dan perhitungan cadangan/kadar
b. Cara listrik
• Potensial diri (self potential)
- Cara ini dipakai pada endapan yang sifatnya menghasilkan arus listrik karena proses elektrokimia (terjadi polarisasi muatan)
- Pengukuran ditunjukan pada potensial spontan yang timbul karena proses oksidasi
- Umumnya untuk vein-vein sulfida (kecuali ZnS), grafit
- Dari hasil pengukuran dibuat profil-profil dan peta kontur, yang dapat menunjukkan adanya anomali
- Setelah daerah anomali ditentukan, penyelidikan lanjutan yang harus dilakukan ialah sampling (pemboran), penentuan kadar, dan perkiraan cadangan
- Cara ini hanya dapat dilakukan di permukaan (on ground surface)
• Tahanan jenis (resistivity)
- Terutama untuk endapan yang terkandung pada suatu masa dengan tahanan jenis yang kontras dengan sekitarnya
- Dapat juga digunakan pada prospeksi endapan sulfida base metal : Pb, Cu, Zn
Eksplorasi Geokimia
Eksplorasi geokimia ini dilakukan melalui pengukuran yang sistematik terhadap satu atau lebih unsur jejak (trace elements) pada batuan, tanah, stream sediments,vegetasi, air, atau gas. Tujuannya adalah untuk mencari anomali geokimia berupa konsentrasi unsur-unsur tertentu yang kontras terhadap lingkungannya atau blackground geokimia. Anomali-anomali ini dihasilkan dari mobilitas dan dispersi unsur-unsur yang terkonsentrasi pada zone mineralisasi.
Dispersi geokimia dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu :
- Dispersi primer, yang berhubungan dengan fenomena konsentrasi mineral sepereti pada alterasi hidrotermal.
- Dispersi sekunder, yang dihubungkan dengan fenomena pelapukan dan geomorfologi.
Eksplorasi Cara Langsung
Cara-cara prospeksi yang dipakai di permukaan (langsung) adalah :
• Penyelidikan singkapan (out-crop)
Dilakukan dengan cara mencari singkapan-singkapan vein, badan bijih atau batuan-batuan pembawa bijih, yaitu pada :
- Lembah-lembah sungai (hasil erosi air)
- Bentuk-bentuk menonjol di permukaan
• Penjejakan (Tracing) float
- Float adalah fragmen-fragmen/potongan-potongan bijih yang berasal dari penghancuran outcrop (oleh erosi)
- Oleh gaya gravitasi dan aliran air, float ini ditranspor ke tempat-tempat yang lebih rendah (ke hilir)
- Dengan berjalan melawan arah aliran (ke hulu) dapat di trace tempat asal float tersebut
- Jarak float terhadap source (asalnya) dapat di duga dari ukuran dan bentuk butiranya, serta sifat-sifat sungainya (banjir, dan lain-lain), juga keadaan penyebarannya
- Float yang ditemukan diplot dipeta serta dicatat sifat-sifatnya (ukuran, bentuk permukaan, dan komposisinya)
• Tracing dengan panning (mendulang)
- Caranya sama dengan tracing float
- Dilakukan untuk ukuran butiran yang (lebih) halus
- Biasanya untuk mencari mineral berat
Keduanya cara tracing ini biasanya diteruskan dengan cara trenching atau test pitting, yaitu mulai di tempat dimana float hilang ke arah atas tebing
• Trenching (pembuatan parit)
- Terbatas pada overburden yang tipis saja
- Kedalaman efektif/ekonmis 2-2,5 m (dengan sekop)
- Dibuat tegak lurus terhadap jurus ore body atau formasi
- Dibuat mulai dari bagian yang rendah sehingga terjadi self draining (pengeringan langsung)
• Test pitting (pembuatan sumur uji)
- Untuk endapan yang terlalu dalam bila dibuat parit
- Overburden harus bebas dari bongkah-bongkah besar dan air
- Penyanggaan sesedikit mungkin agar tidak mudah longsor
- Barisan sumur uji dibuat tegak luruh (strike)
- Kedalaman sumur uji dapat mencapai 30 m, hal ini tergantung pada kestabilan dinding dan kemampuan pekerja/peralatan
Untuk tubuh atau badan bijih (ore body) yang tidak tersingkap atau tidak terlihat tanda-tandanya di permukaan dipakai cara-cara :
- Geofisika (tak langsung)
- Pemboran (drilling)
- Pembuatan shaff (shaff shinking)
- Memperhatikan Korelasi Fenomena Geologi
- Mendesain dimensi mineralisasi dengan memperhatikan prinsip-prinsip geologi (gambar K,L,M,N)
Prospeksi di Daerah Endapan Aluvial (Placer)
Endapan aluvial : ialah endapan yang terbentuk akibat proses konsentrasi mekanis dari hasil pelapukan batuan asal
Endapan aluvial dapat terbentuk bila mineral bijih tersebut :
- Mempunyai berat jenis tinggi
- Kekerasan tinggi
- Daya tahan terhadap pelapukan kimia tinggi
Contoh mineral atau native element yang terdapat pada endapan aluvial antara lain :
Emas (Au)
Perak (Ag)
Kasiterit (SNO2)
Intan (C)
Platina (Pt)
Ilmenit (FeTiO3)
Magnetik (Fe3O4)
Teknik Pemboran
Tujuan dari pemboran ini bisa bermacam-macam, antara lain bisa digunakan untuk :
- Pengambilan contoh (sampling) pada kegiatan eksplorasi
- Produksi/kontruksi (Pada air tanah, minyak bumi)
- Peledakan (pada kegiatan penambangan material keras)
Faktor-faktor yang mempengaruhi di dalam pemilihan cara pemboran ini adalah :
- Tujuan
- Topografi dan geografi
- Litologi dan struktur geologi
- Biaya yang tersedia (dan waktu)
- Peralatan dan keterampilan
Jenis pemboran atau jenis bor (berdasarkan mekanisme pemecahan batuannya) :
- Perkusif (tumbukan)
- Rotasi
- Perkusif-rotasi
Jenis-jenis mesin bor dan cara bekerjanya :
- Cable, tool machine (bor mesin tumbuk percusive)
- Jet drilling
- Rotary drilling with mud
- Air rotary method
- Down the hole drilling method
- Reserve circulation drilling

Tabel 1. Komponen Pemboran dan Fungsinya

A l a t F u n g s i
Mesin bor Memutar roda
Mengangkur rod
Transportasi
Mesin pompa Mengatur sirkulasi fluida bor (pembilas)
Derek / menara Menyangga beban
Hoist - Mengangkat rod, casing, core barrel
- Transpor alat
Rod - Mengantar rod dan bit
- Meneruskan tenga ke bit
- Menyalurkan fluida
Bit Memotong / menghancurkan batuan
Core barrel Menampung core (single, double, triple core barrel)
Core box Penyimpangan core
Fluida bor - Mengangkut cutting ke permukaan
- Mendinginkan bit
- Membantu memecah batuan
- Menyangga dinding agar tidak ambruk
- Meredam getaran
Casing - Menyangga dinding
- Mencegah kebocoran fluida
- Mencegah pengotoran
Reiming shell Memperbesar lubang
Chuck Memegang rod
Pompa hidraulik Mengatur WOB
Drill collar Menambah WOB
Core lifter Menahan core dalam core barrel
Stabilizer Merendam getaran
Tabel 2. Persoalan-Persoalan Dalam Pemboran

Lokasi - Jalan transportasi
- Alat transportasi
- Mesin yang sesuai
Biaya dan waktu - Efisien kerja
- Logistik
- Pemanfaatan tenaga dan waktu
Batuan keras - Bit yang cocok
- RPM
- WOB
Runtuhan dinding • Casing
• Fluida bor : - Kecepatan <<
- Viskositas
- BJ >>
- Bentuk mud cake
Water loss - Casing
- Penambahan mud (lumpur bor)
Bit leleh - RPM <<
- WOB <<
- Fluida >
Kedalaman - Tenaga cukup
- Rod cukup
- Casing cukup
- Debit dan tekanan pompa cukup
- Fluida bor tersedia
Benda jatuh/rod putus Fishing tools
Terjepit - Viskositas fluida bor diperbesar
- Tekanan fluida >>
- Tarik pakai hoist
- Putaran rendah dan kuat
- Dibantu dengan dongkrak
Eksplorasi Bawah Permukaan
Eksplorasi bawah permukaan dilakukan bila :
- Keadaan permukaan memungkinkan (Tidak mudah ambruk)
- Eksplorasi permukaan tidak dapat memberikan informasi yang baik
Hal-hal yang perlu diperhatikan (syarat-syarat) :
- Pekerjaan harus berlangsung tetap di dalam badan bijih (ore body)
- Pekerjaan di mulai dari daerah-daerah dengan singkapan yang baik
- Biaya tidak boleh terlalu tinggi, sebab resiko yang dihadapi cukup besar
Eksplorasi bawah permukaan dilakukan dengan cara membuat :

- Tero wongan (tunnel)
- Shaft
- Raise
- Winze
- Drift
- Adit
- Cross cut
- Dan lain-lain

7. DESAIN EKSPLORASI DAN PERHITUNGAN CADANGAN
Penentuan pola eksplorasi pada pekerjaan eksplorasi suatu endapan mineral memegang peranan yang sangat penting. pola ini sangat tergantung sekali terhadap keadaan mineralisasi suatu endapan. Pola umum yang sangat sering digunakan adalah bujur sangkar, empat persegi panjang, segitiga, dan bentuk sembarang.
Disamping pola perlu ditentukan kerapatan pengambilan contoh (grid density) yang sangat tergantung pada variabel endapan. Endapan dengan variabilitas kadar yang besar memerlukan contoh yang relatif banyak (jarak antar titik pengambilan contoh harus relatif lebih rapat dibandingkan dengan suatu endapan yang homogen).
Besaran yang menyatakan variabilitas endapan secara kuantitatif dapat diekspresikan dalam koefisien varisi (coefficient of variation, CV)

contoh : - Endapan pasir besi mempunyai sebaran kadar sebagai berikut : 54 46 5* 45 39 48 62 50 51 44 %
 = 7,18 %
CV = 0,14
- Endapan emas aluvial mempunyai sebaran kadar sebagai berikut : 5 6 22 20 31 6 1 2 4 ppm

 = 10,39 ppm
CV = 1,04
Untuk beberapa besarnya cadangan suatu endapan bahan galian, ada beberapa metode perhitungan cadangan yang pemilihnya tergantung dari jenis endapan bahan galiannya. Beberapa perhitungan cadangan yang sering digunakan adalah :
- Cara isoline (dihitung berdasarkan garis kontur)
- Cara penampang
- Area of influenca :
• Extended area
• Include area
- Triangular grouping
- Blok system
- Cara geotatistik (kringing)

Jumat, 17 Juni 2011

Teknik terowongan

Terowongan adalah lubang bukaan yang dipersiapkan untuk kelancaran produksi tambang bawah tanah.
Fungsi terowongan :
1. Sebagai jalan masuk dan keluar bagi karyawan dan jalan angkut.
2. Mengangkut material trava system telekomunikasi, pipa air dan pipa lumpur
3. Lubang khusus ventilasi
4. Untuk penirisan sumur dan open channel
5. Untuk keselamatan kerja (penyelamatan jika terjadi kecelakaan)
Bentuk-bentuk terowongan
1. Bentuk lingkaran
2. Bentuk segi empat
3. Bentuk Travesium
4. Bentuk Tapal kuda
5. Bentuk Poligon
Dalam bentuk terowongan dilihat dari :
1. Sifat fisik dari material itu sendiri
2. Struktur yang terjadi didaerah tersebut
3. Posisi
Perbedaan terowongan tambang dengan terowongan sipil :
1. Dari sifatnya, pada tambang sifatnya temporer sedang sipil (aua gellap kaga tau aq soalnya terlambat ka menyalin jadi tidak dgr na bilang ibu dosen heheheheheheh)
2. Dari penggunaan pada tambang untuk sarana penambangan, sedang sipil untuk sarana umum
3. Lokasi untuk tambang dibuat dimana terdapat cadangan bijih, untuk sipil dipilih batuan baik.
4. Kondisi batuan, untuk tambang kondisi dapat diketahui secara baik karena aktivitas bertahun-tahun, untuk sipil memerlukan eksplorasi secara rinci
5. Kondisi, untuk tambang berubah-ubah karena sifatnya dinamis, untuk sipil karena sifatnya statis maka kondisinya tetap.
Secara filosofis

Tujuan dasar setiap rancangan untuk penggalian dibawah tanah harus menggunakan massa batuan itu sendiri sebagai massa utamanya.
Selama penggalian harus menghasilkan gangguan kemantapan yang sekecil mungkin dan sedikit mungkin menggunakan beton dan penyangga
Dalam keadaan asli dan buatan mengalami tegangan tekan dimana batuan keras itu lebih kuat daripada beton.

Geometri terowongan.

Ukuran kecil
Menengah 3000 meter
Besar diameter > 6 meter

Metode penggalian lubang bukaan

Metode penggalian bebas dilakukan dengan cara sederhana dengan menggunakan alat yang sederhana seperti ganco, linggis, dan sekop.
Metode mekanis sudah lebih canggih dengan menggunakan tunnel boring machine, koadheader, drum seader.
Metode pemboran dan peledakan. Pemilihan metode ini juga memperhatikan karakteristik dari batuan itu sendiri.

Siklus penggalian suatu lubang bukaan.

Penggalian
Pembersihan asap ledakan jika menggunakan peledakan.
Pembersihan atap
Pengumpulan dan pembuatan material hasil penggalian.
Pengangkutan material
Penyanggaan baik permanen atau sementara


Distribusi tegangan disekitar terowongan terbagi atas beberapa bagian

Distribusi tegangan sebelum dibuat terowongan terbagi atas 3 yaitu :

- Tegangan grafitasi yaitu tegangan yang terjadi karena berat dari tanah/ batuan yang berada diatasnya.
- Tegangan tektonik, terjadi akibat geseran-geseran pada kulit bumi yang trjadi pada waktu lampau maupun saat ini.
- Tegangan sisa adalah tegangan yang masih tersisa walaupun penyebab tegangan tersebut sudah hilang yang berupa panas ataupun pembengkakan pada kulit bumi.
Secara teoritis tegangan mula-mula dirumuskan dengan :
λo = λ.H
KET : λ = Density (ton/m2 )
H = Kedalaman/ tinggi (m)
λo = Tegangan mula-mula (ton/m2 )

Distribusi tegangan disekitar pada terowongan untuk keadaan paling deal

- Geometri dari terowongan adalah yang diperhatikan terowongan adalah sebuah lingkaran dengan jari-jari r. terowongan berada pd bidang horizontal, terowongan terletak pada kedalaman H > r, dengan syarat reaksinya H>20 r, terowongan sangat panjang sehingga dapat digunakan hipotesa tegangan bidang (plain strain).
- Keadaan batuan adalah kontinu, homogeny dan isotrop.
- Kesdaan tegangan mula-mula atau inisial stress hidroblastik atau diasumsikan ^o = 0
λo = = λo = λ . H
λθ = λo + λo . R2 / r2
yang bekerja tegangan radial dan tegangan tangensial

Distribusi tegangan terowongan mula-mula tegangan hidrostatik, dimana tegangan vertical ≠ 0 dan tegangan horizontal = 0, dimana tegangan horizontal = k tegangan vertical

Λh = k. λv dimana λv = ^. H
KET. K = - R2 x tegangan mula-mula λo
R= Dinotasikan dengan jari-jari linkaran
r = jarak antar permukaan.

Distribusi tegangan disekitar terowongan untuk batuan yang tidak isotrop.

Dalam hal elastic ortotrop dimana ada dua modus yang tegak lurus untuk system pembongkaran yang aksial. Distribusi tidak dipengaruhi hanya devormasinya, jadi distribusi tegangan yang didapat dari perhitungan sebelumnya tetap diberlakukan. Contoh batuan yang tidak isotrop yaitu batuan yang berlapis seperti sekis yang berfungsi bagaimana perkuatan batuan dan arah perlapisan.

Distribusi tegangan disekitar terowongan untuk batuan yang mempunyai perilaku plastic sempurna. Dicirikan dari akibat tegangan yang diserap oleh devormasi plastic pada daerah lingkaran yang dibatasi oleh daerah elastic dari lingkaran yang berjari-jari R dimana jari-jari ini dapat dihitung dengan

RI = R ( 2/ 1+ λ . λo (λ-1 + λoX/ λc) (1/λ-1)
R = Jari-jari lubang bukaan
λ = 1 + sin q/ 1 – sin q (q = sudut geser dalam)
λc = tegangan sekitar yang diperkirakan ada jari-jari ini dapat tak terhingga untuk batuan yang tidak (anu hehehehe) jadi kestabilan tidak akan dicapai untuk dipakai penyangga, rumus diatas dapat dipermudah jika sudut geser dalam yang diambil 19.5o sehingga λ = 2 hingga R1 = 2 R/3 (λo/ λc H)

Distribusi tegangan disekitar terowongan yang dibentuk tidak bulat untuk keadaan yang paling ideal ini berdasrkan tegangan garis-garis terowongan dengan berbagai bentuk penampang dan berbagai tegangan mula-mula untuk keadaan paling ideal. Ritasinya λH = tegangan horizontal, λv = tegangan verikal sebelum penggalian terowongan, λ Q = tegangan tangensial untuk tiap garis terowongan.

Lingkaran mor untuk mengetahui tegangan yang terjadi pada dindin.. hahhahahah

Petrologi dan pengendapanya

Batuan karbonat adalah batuan sedimen yang mempunyai komposisi yang dominan (lebih dari 50%) terdiri dari garam-garam karbonat, yang dalam prakteknya secara umum meliputi Batugamping dan Dolomit.

Proses Pembentukannya dapat terjadi secara insitu, yang berasal dari larutan yang mengalami proses kimiawi maupun biokimia dimana pada proses tersebut, organism turut berperan, dan dapat pula terjadi butiran rombakan yang telah mengalami transportasi secara mekanik dan kemudian diendapkan pada tempat lain, dan pembentukannya dapat pula terjadi akibat proses diagenesa dari batuan karbonat yang lain (sebagai contoh yang sangat umum adalah proses dolomitisasi, dimana kalsit berubah menjadi dolomite).

Seluruh proses pembentukan batuan karbonat tersebut terjadi pada lingkungan laut, sehingga praktis bebas dari detritus asal darat.

Batuan karbonat memiliki nilai ekonomi yang penting, sebab mempunyai porositas yang memungkinkan untuk terkumpulnya minyak dan gas alam, terutama batuan karbonat yang telah mengalami proses dolomitisasi, sehingga hal ini menjadikan perhatian khusus pada geologi minyak bumi. Disamping sebagai reservoir minyak dan gas alam, batuan karbonat juga dapat berfungsi sebagai reservoir airtanah, dan dengan adanya porositas dan permeabilitasnya serta mineral-mineral batuan karbonat yang mudah untuk bereaksi maka batuan karbonat dapat menjadi tempat berkumpulnya endapan-endapan bijih.

Karena pantingnya Batuan karbonat sebagai batuan yang dapat menyimpan mineral ekonomis maka penting untuk mengatahui genesa, dan energi yang mempengaruhi pembentukan batuan karbonat tersebut, sehingga dapat diperoleh gambaran untuk kegiatan eksplorasi.

Batuan karbonat adalah batuan sedimen yang mempunyai komposisi yang dominan (lebih dari 50%) terdiri dari garam-garam karbonat, yang dalam prakteknya secara umum meliputi Batugamping dan Dolomit.

Proses Pembentukannya dapat terjadi secara insitu, yang berasal dari larutan yang mengalami proses kimiawi maupun biokimia dimana pada proses tersebut, organism turut berperan, dan dapat pula terjadi butiran rombakan yang telah mengalami transportasi secara mekanik dan kemudian diendapkan pada tempat lain, dan pembentukannya dapat pula terjadi akibat proses diagenesa dari batuan karbonat yang lain (sebagai contoh yang sangat umum adalah proses dolomitisasi, dimana kalsit berubah menjadi dolomite).

Seluruh proses pembentukan batuan karbonat tersebut terjadi pada lingkungan laut, sehingga praktis bebas dari detritus asal darat.

Batuan karbonat memiliki nilai ekonomi yang penting, sebab mempunyai porositas yang memungkinkan untuk terkumpulnya minyak dan gas alam, terutama batuan karbonat yang telah mengalami proses dolomitisasi, sehingga hal ini menjadikan perhatian khusus pada geologi minyak bumi. Disamping sebagai reservoir minyak dan gas alam, batuan karbonat juga dapat berfungsi sebagai reservoir airtanah, dan dengan adanya porositas dan permeabilitasnya serta mineral-mineral batuan karbonat yang mudah untuk bereaksi maka batuan karbonat dapat menjadi tempat berkumpulnya endapan-endapan bijih.

Karena pantingnya Batuan karbonat sebagai batuan yang dapat menyimpan mineral ekonomis maka penting untuk mengatahui genesa, dan energi yang mempengaruhi pembentukan batuan karbonat tersebut, sehingga dapat diperoleh gambaran untuk kegiatan eksplorasi.

Pengertian Batuan Karbonat

Menurut Pettijohn (1975), batuan karbonat adalah batuan yang fraksi karbonatnya lebih besar dari fraksi non karbonat atau dengan kata lain fraksi karbonatnya >50%. Apabila fraksi karbonatnya <50% maka, tidak bisa lagi disebut sebagai batuan karbonat. Fraksi-fraksi yang umum dapat dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel Mineral Karbonat yang Umum Dijumpai
Mineral Rumus Kimia Sistem Kristal
Aragonit CaCO3 Orthorombik
Kalsit CaCO3 Heksagonal(rombohedral)
Magnesit MgCO3 Heksagonal(rombohedral)
Dolomit CuMg(CO3)2 Heksagonal(rombohedral)
Ankerit Ca(FeMg)(CO3)2 Heksagonal(rombohedral)
Siderit FeCO3 Heksagonal(rombohedral)

Endapan-endapan karbonat pada masa kini terutama tersusun oleh aragonite, disamping itu juga kalsit dan dolomite. Aragonite tersebut kebanyakan berasal dari proses biogenic(ganggang hijau atau calcareous green algae) atau hasilpresipitasi langsung dari air laut secara kimiawi. Aragonite ini bersifat tidak stabil, aslinya segera setelah terbentuk akan berubah menjadi kalsit. Oleh karena adanya proses substitusi Cu dan Mg, maka endapan kalsit pada endapan masa kini ada dua macam, yaitu :

Low-Mg calcite, apabila kandungan MgCO3<4% dan terbentuk pada daerah yang dingin.
High-Mg calcite, apabila kandungan MgCO3>4% dan terbentuk pada daerah yang hangat.

Komposisi Kimia dan Mineralogi Batuan Karbonat

Mineralogi dan Komposisi kimia batuan karbonat tidak memperlihatkan lingkungan pengendapan, tetapi penting sebagai derajat diagenesa rekristalisasi dan penggantian kalsium karbonat (Graha, 1987).

a. Aragonit : CaCO3 (Ortorombik)

Bentuk yang paling tidak stabil, sering dalam bentuk serabut. Jarum-jarum aragonit biasanya diendapkan secara kimiawi, dari prespitasi langsung dari air laut. Diagenesanya berubah menjadi kalsit, juga organisme membuat rumah (test) dari aragonit seperti moluska.

b. Kalsit : CaCO3 (Heksagonal)

Mineral ini lebih stabil, dan biasanya merupakan hablur yang baik. Terdapat sebagai rekristalisasi dari aragonit, sering merupakan cavity filling atau semen, dalam bentuk kristal – kristal yang jelas. Kebanyakan gamping terdiri dari kalsit.

c. Dolomit : CaMg (CO3)2

Juga merupakan mineral penting, terutama sebagai batuan reservoir, kristal sama dengan kalsit berbedanya pada bidang refraksi dari kalsit. Terjadi secara primer (precipitasi langsung dari air laut), tetapi kebanyakan hasil dolomotisasi dari kalsit.

d. High Magnesium Kalsit

Larutan padat dari MgCO3 dalam kalsit. Tidak begitu banyak terdapat, sering merupakan batuan dolomit Ls.

e. Magnesit : MgCO3

Biasanya berasosiasi denga evaporit.

Lingkungan Pengendapan Karbonat

Beberapa faktor yang penting dan sangat mempengaruhi pengendapan batuan karbonat adalah:

a. Pengaruh sedimen klasitik asal darat

Pegendapan karbonat memerlukan lingkungan yang praktis bebas dari sedimen klastik asal darat. Karena sedimen klastik dari darat dapat menghambat proses fotosintesa ganggang gampingan.

b. Pengaruh iklim dan suhu

Batuan karbonat diendapkan di daerah perairan yang bersuhu hangat dan beriklim tropis sampai subtropis.

c. Pengaruh Kedalaman

Pada umumnya dan kebanyakan, batuan karbonat diendapkan di daerah perairan dangkal dimana masih terdapat sinar matahari yang bisa menembus kedalaman air. Terdapat suatu garis yang merupakan batas kedalaman air dimana sedimen karbonat dapat ditemukan pengendapannya yang disebut dengan CCD (Carbonate Compensation Depth).

d. Faktor mekanik

Faktor mekanik yang mempengaruhi kecepatan pengandapan batuan karbonat yaitu antara lain aliran air laut, percampuran air, penguraian oleh bakteri, proses pembuatan organik pada larutan, serta pH air laut.

Penyusun Batuan Karbonat

Penyususn batugamping menurut Tucker (1991), komponen penyusun batugamping dibedakan atas non skeletal grain, skeletal grain, matrix dan semen.

1. Non Skeletal grain, terdiri dari :

a. Ooid dan Pisoid

Ooid adalah butiran karbonat yang berbentuk bulat atau elips yang punya satu atau lebih struktur lamina yang konsentris dan mengelilingi inti. Inti penyusun biasanya partikel karbonat atau butiran kuarsa (Tucker, 1991). Ooid memiliki ukuran butir < 2 mm dan apabila memiliki ukuran > 2 mm maka disebut pisoid.

b. Peloid

Peloid adalah butiran karbonat yang berbentuk bulat, elipsoid atau merincing yang tersusun oleh mikrit dan tanpa struktur internal. Ukuran peloid antara 0,1 – 0,5 mm. Kebanyakan peloid ini berasala dari kotoran (faecal origin) sehingga disebut pellet (Tucker 1991).

c. Agregat dan Intraklas

Agregat merupakan kumpulan dari beberapa macam butiran karbonat yang tersemenkan bersama-sama oleh semen mikrokristalin atau tergabung akibat material organik. Sedangkan intraklas adalah fragmen dari sedimen yang sudah terlitifikasi atau setengah terlitifikasi yang terjadi akibat pelepasan air lumpur pada daerah pasang surut atau tidal flat (Tucker,1991).

2. Skeletal Grain

Skeletal grain adalah butiran cangkang penyusun batuan karbonat yang terdiri dari seluruh mikrofosil, butiran fosil, maupun pecahan dari fosil-fosil makro. Cangkang ini merupakan allochem yang paling umum dijumpai dalam batugamping (Boggs, 1987). Komponen cangkang pada batugamping juga merupakan penunjuk pada distribusi invertebrata penghasil karbonat sepanjang waktu geologi (Tucker, 1991).

3. Lumpur Karbonat atau Mikrit

Mikrit merupakan matriks yang biasanyaberwarna gelap. Pada batugamping hadir sebagai butir yang sangat halus. Mikrit memiliki ukuran butir kurang dari 4 mikrometer. Pada studi mikroskop elektron menunjukkan bahwa mikrit tidak homogen dan menunjukkan adanya ukuran kasar sampai halus dengan batas antara kristal yang berbentuk planar, melengkung, bergerigi ataupun tidak teratur. Mikrit dapat mengalami alterasi dan dapat tergantikan oleh mozaik mikrospar yang kasar (Tucker, 1991).

4. Semen

Semen terdiri dari material halus yang menjadi pengikat antar butiran dan mengisi rongga pori yang diendapkan setelah fragmen dan matriks. Semen dapat berupa kalsit, silika, oksida besi ataupun sulfat.

Tekstur dan Struktur Batuan Karbonat

Tekstur pada batuan karbonat bervariasi, mulai dari tekstur yang terdapat pada batuan detritus seperti besar butir, pemilahan, dan rounding, hingga yang menunjukkan hasil pengendapan kimiawi. Matrixnya juga bervariasi dari lumpur karbonat berbutir padat hingga kristal-kristal kalsit atau dolomit. Tekstur juga ada yang terbentuk dari pertumbuhan organisme.

Tekstur pada batu gamping kebanyakan hampir sama dengan jenis tekstur pada batuan detritus seperti batu pasir. Hal ini menunjukkan bahwa proses pembentukan batuan karbonat dan batu pasir hampir sama.

Apabila batu gamping tersusun atas klastik, kebanyakan struktur yang terdapat pada batuan detritus juga muncul pada batuan ini. Struktur-struktur seperti cross-bedding, ripple marks, dunes, graded bedding, dan imbricate bedding banyak dijumpai pada batuan karbonat walaupun tidak mudah terlalu mudah diamati karena sedikitnya perbedaan warna pada tiap lapisan di batuan karbonat.

Tipe laminasi yang paling banyak ditemukan dibentuk oleh organisme seperti alga hijau/biru yang tumbuh di daerah berombak. Organisme ini tumbuh sebagai serat-serat dan membentuk serabut dengan memerangkap dan menyatukan mikrokristal karbonat. Adanya ombak yang datang dan menyapu butiran pasir di pantai membuat formasi laminasi yang terdiri atas material organik.

Stylolit merupakan permukaan tak beraturan dari endapan karbonat yang tertekan. Stylolit ini merepresentasikan 25% hingga 90% batuan karbonat yang terlarut.

Geologi struktur


Struktur geologi adalah struktur perubahan lapisan batuan sedimen akibat kerja kekuatan tektonik,sehingga tidak lagi memenuhi hukum superposisi disamping itu struktur geologi juga merupakan struktur kerak bumi produk deformasi tektonik .
Cabang geologi yang menjelaskan struktur geologi secara detail disebut GEOLOGI STRUKTUR,dimana geologi struktur merupakan cabang ilmu geologi yang mempelajari mengenai bentuk arsitektur kulit bumi.
Kekutan Tektonik dan orogenik yang membentuk struktur geologi itu berupa stress (Tegangan).
Berdasarkan keseragaman kekuatannya,Stress dapat dibedakan menjadi 2 yaitu :
A. Uniform stress (Confining Stress)
Yaitu tegangan yang menekan atau menarik dengan kekuatan yang sama dari atau ke segala arah
B. Differential Stress
Yaitu tegangan yang menekan atau menarik dari atau ke satu arah saja dan bisa juga dari atau ke segala arah,tetapi salah satu arah kekuatannya ada yang lebih dominan.
Pengenalan struktur geologi secara tidak langsung dapat dilakukan melalui cara-cara berikut ini :
a. Pemetaan geologi dengan mengukur strike dan dip.
b. Interprestasi peta topografi,yaitu dari penampakan gejala penelusuran sungai,penelusuran morfologi dan garis kontur serta pola garis konturnya.
c. Foto udara.
d. Pemboran.
e. Geofisika,yang didasarkan pada sifat-sifat yang dimiliki oleh batuan,yaitu dengan metode :
Grafity,
Geolectrik,
Seismik,dan
Magnetik.
Umumnya struktur geologi terbentuk oleh differential stress.
Dari aspek arah kerjanya,ada 3 macam Differential stress,yaitu :
1. Compressional stress
2. Tensional stress
3. Shear stress

III-2
Batuan bila mengalami gaya atau stress akan berubah atau mengalami perubahan,dalam geologi struktur hal ini disebut “Deformasi”.
Tahapan-tahapan Deformasi adlah sebagai berikut :
1. Elastic Deformation (Deformasi sementara)
Deformasi sementara ini terjadi jika kerja stress tidak melebihi batas elastis batuan.Begitu stress terhenti,maka bentuk atau posisi batuan kembali seperti semula.
2. Ductile Deformation
Yaitu deformasi yang melampaui batas elastis batuan.Mengakibatkan batuan berubah bentuk dan volume secara permanen,sehingga bentuknya berlainan dengan bentuk semula.
3. Fracture Deformation
Yaitu deformasi yang sangat melampaui batas elastis batuan,sehingga mengakibatkan pecah.
Seperti diketahui,bumi terdiri dari berbagai bagian yang paling luar (kerak bumi),tersusun oleh berbagai lapisan batuan.Kedudukan daripada batuan-batuan tersebut pada setiap tempat tidaklah sama,bergantung dari kekuatan tektonik yang sangat mempengaruhiya.
III-3
Adanya gaya-gaya yang bekerja menyebabkan batuan terangkat dan terlipat-lipat serta apabila terkena pelapukan dan erosi,maka batuan tersebut akan menjadi tersingkap dipermukaan bumi.
3.1. STRUKTUR KEKAR (JOINT)
Hampir tidak ada suatu singakapan dimuka bumi ini yang tuidak memperlihatkan gejala rekahan.Rekahan pada batuan bukan merupakan gejala yang kebetulan.Umumnya hal ini terjadi akibat hasil kekandasan akibat tegangan (stress),karena itu rekahan akan mempunyai sifat-sifat yang menuruti hukum fisika.
Kekar adalah Struktur rekahan dalam blok batuan dimana tidak ada atau sedikit sekali mengalami pergeseran (hanya retak saja),umumnya terisi oleh sedimen setelah beberapa lama terjadinya rekahan tersebut.Rekahan atau struktur kekar dapat terjadi pada batuan beku dan batuan sedimen.
Pada batuan beku,kekar terjadi karena pembekuan magma dengan sangat cepat (secara mendadak).
Pada batuan sedimen,Kekar terjadi karena :
a. Intrusi/ekstrusi
b. Pengaruh iklim/musim
III-4
Dalam batuan sedimen umunya kekar juga dapat terbentuk mulai dari saat pengendapan atau segera terbentuk setelah pengendapannnya.dimana sedimen tersebut masih sedang mengeras.
Struktur kekar dapat berguna dalam memecahkan masalah sebagai berikut :
• Geologi Teknik
• Geologi Minyak,terutama dengan masalah cadangan dan produksi minyak
• Geologi Pertambangan,yaitu dalam hal sistem penambangan maupun pengarahan terhadap bentuk-bentuk mineralisasi.
3.2. STRUKTUR SESAR (FAULT)
Sesar adalah suatu rekahan pada batuan yang telah mengalami pergeseran sehingga terjadi perpindahan antara bagian-bagian yang berhadapan dengan arah yang sejajar dengan bidang patahan.Hal ini terjadi apabila blok batuan yang dipisahkan oleh rekahan telah bergeser sedemikian rupa hingga lapisan batuan sediment pada blok yang satu terputus atau terpisah dan tidak bersambungan lagi dengan lapisan sediment pada blok yang lainnya.Ukuran panjang maupun kedalaman sesar dapat berkisar antara beberapa centimeter saja sampai mencapai ratusan kilometer.
Istilah-istilah penting yang berhubungan dengan gejala sesar antara lain :
1. Bidang Sesar
Merupakan bidang rekahan pada batuan yang telah mengalami pergeseran.
2. Bagian-bagian yang tersesarkan (tergeser)
Bagian ini terdiri dari Hanging Wall dan Foot Wall.
a. Hanging Wall (Atap sesar)
Adalah bongkahan patahan yang berada dibagian atas bidang sesar.
b. Foot Wall (Alas sesar)
Adalah bongkahan patahan yang berada dibagian bawah bidang sesar.
3. Throw dan Heave
a. Throw,adalah jarak yang memisahkan lapisan atau vein yang terpatahkan yang diukur pada sesar dalam bidang tegak lurus padanya.
b. Heave,adalah jarak horizontal yang diukur normal (tegak lurus) pada sesar yang memisahkan bagian-bagian dari lapisan yang terpatahkan.
Berdasarkan pada sifat geraknya,sesar dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu :
1. Sesar Normal (Gravity Fault),yaitu gerak relatif Hanging Wall turun terhadap Foot Wall.Disebut juga sebagai Sesar Turun.
2. Sesar Naik (Reverse Fault),yaitu gerak relatif Hanging Wall naik terhadap Foot Wall.Posisi Hanging Wall lebih tinggi daripada Foot Wall.Namun jika Hanging Wall bergeser naik hingga menutupi Foot Wall,maka sesar tersebut.
3. disebut Thrust Fault yang bergantung pada kuat stress horizontal dan dip (kemiringan bidang sesar).
4. Sesar Mendatar (Horizontal Fault),yaitu gerak relative mendatar pada bagian-bagian yang tersesarkan. Hanging Wall dan Foot Wall bergeser Horizontal yang diakibatkan oleh kerja shear stress.
Disamping itu juga terdapat sesar-sesar yang lain ,diantaranya :
a. Strike Dip Fault,yaitu kombinasi antara sesar turun dan sesar horizontal
b. Hing Fault,yaitu Sesar Rotasional
3.3 LIPATAN
Lipatan adalah perubahan bentuk dan volume pada batuan yang ditunjukkan oleh lengkungan atau melipatnya batuan tersebut akibat pengaruh suatu tegangan (gaya) yang bekerja pada batuan tersebut yang umunya refleksi perlengkungannya ditunjukkan oleh perlapisan pada batuan sedimen serta bisa juga pada foliasi batuan metamorf .
Secara umum,jenis-jenis lipatanyang terpenting adalah sebagai berikut :
1. Antiklin,yaitu lipatan yang kedua sayapnya mempunyai arah kemiringan yang saling berlawanan.
2. Sinklin,yaitu lipatan yang kedua sayapnya mempunyai arah kemiringan yang menuju ke satu arah yang sama.
Beberapa defenisi tentang lipatan :
a. Sayap Lipatan,yaitu bagian sebelah menyebelah dari sisi lipatan
b. Puncak Lipatan,yaitu titik atau garis yang tertinggi dari sebuah lipatan
c. Bidang Sumbu Lipatan,yaitu suatu bidang yang memotong lipatan,membagi sama besar sudut yang dibentuk oleh lipatan tersebut.
d. Garis Sumbu Lipatan,yaitu perpotongan antara bidang sumbu dengan bidang horizontal.
e. Jurus (Strike),yaitu arah dari garis horizontal dan merupakan perpotongan antara bidang yang bersangkutan dengan bidang horizontal.
f. Kemiringan (Dip),yaitu sudut kemiringan yang tersebar dan dibentuk oleh suatu bidang miring dengan bidang horizontal dan diukur dengan tegak lurus dengannya.

Lipatan
Lipatan adalah perubahan bentuk dan volume pada batuan yang ditunjukkan dengan lengfkungan atau melipatnya batuan tersebut akibat pengaruh suatu tegangan (gaya) yang bekerja pada batuan tersebut. Pada umumnya refleksi pelengkungan ditunjukkan pada pelapisan pada batuan-batuan sedimen atau foliasi pada batuan metamorf.

Kekar (Joint)
Rekahan adlah sebutan untuk struktur rekahan dalam batuan dimana tidak ada atau sedikit sekali mengalami pergeseran. Rekahan yang telah bergeser disebut sesar.
Struktur kekar merupakan gejala yang paling umum dijumpai dan justru karenanya banyak dipelajari secaras luas. Struktur-struktur ini merupakan struktur yang palinbg sukat untuk dianalisa. Struktur ini banyak dipelajari karena hubunganya yang erat dengan masalah-masalah :
Geologi teknik
Geologi minyak, terutaam dengan masalah cadangan dan produksi
Geologi pertambangan, baik dalam hal system penambangan maupun pengarahan terhadap bentuk-bentuk mineralisasi, dll.
Umumnya dalam batuan sedimen, kekar dapat terbentuk mulai saat pengendapan atau terbentuk setelah pengendapannya, dimana sedimen tersebut sedang mengeras. Struktur kekar dipelajari dengan cara statistic, mengukur dan mengelompokan dalam bentuk diagram Rosset atau dengan diagram kontur (kutub).

Sesar (Foult)
Sesar adalah satuan rekahan pada batuan yang telah mengalami pergeseran sehingga terjadi perpindahan anatara bagian-bagian yang berhadapan dengan arah yang sejajar dengan bidang patahan. P[ergeseran-pergeseran yang telah terjadi pasda sesar, ukuran panjang mauypun kedalaman sesar dapat berkisar antara beberapa sentimeter saja sampai mencapai ratusan kilometer.
Macam-macam sesar secara umum :
Sesar normal, yaitu gerak relative hanging wall turun terhadap footwall.
Sesar naik, yaitu gerak relative hanging wall terhadap footwall
Sesar mendatar, yaitu gerak relative mendatar pada bagian yang tersesarkan.

Struktur permukaan bumi selalu mengalami perubahan yang disebut deformasi. Deformasi kerak bumi dapat disebabklan oleh stree dan strain, temperature, waktu dan strain rate, dan komposisi jenis kandungan mineral batuan dabn kandungan air batuan. Deformasi akibat gaya tektonik dikelompokan dalam struktur primer dan skunder.
Adapun struktur geologi yang cukup penting untuk diingat adalah kekar, yaiut rekahan-rekahan lurus planar yang membagi batuan-batuan menjadi vblok-blok atau struktur rekahan dalam batuan-batuan. Sesar yaitu rekahan pada batuan yang mengalami poergeseran, sehingga terjadi perpindahan antara bagian-bagian yang berhadapan dengan arah yang sejajar dengan bidang patahan. Lipatan, yaitu perubahan bentuk dan volume batuan yang ditunjukan dengan lengkungan atau melipatnya batun tersebut.

Mining Operation

Selama tahap persiapan dan eksploitasi dari semua tambang jika material batuan dan tanah, bijih atau buangan ditambang dari bumi, dicatat bahw a ada sat uan operasi y ang digunakan. Satuan operasi penambangan adalah langkah dasar yang digunakan untuk memproduksi mineral dari endapan, bersama dengan langkah t ambahan yang terlibat. Langlkah-langkah ini yang mengkontribusi secara langsung ke ekstraksi mineral disebut “operasi pro duksi”, termasuk siklus produksi dari operasi. Sedangkan langkah-langkah tambahan yang mendukung siklus produksi disebut “operasi tambahan”.

Siklus produksi menggunakan satuan operasi yang secara normal didalam dua fungsi : pemecahan batuan dan penanganan material. Pemecahan batuan meliputi berbagai mekanika, tetapi untuk batuan dilengkapi dengan pemboran dan peledakan. Penanganan material meliputi pemuatan atau pengalihan dan transport asi material (transportasi horisontal), dengan option “kerekan”. Jadi siklus produksi dasar didalam tambang terdiri dari satuan-satuan operasi.

Siklus produksi = Pemboran + Peledakan + Pemuatan + Pengangkutan

Jika operasi produksi cenderung untuk memisahkan dan bersiklus secara alam iah, sedangkan kecenderungan t ambang yang modern adalah mengeliminasi atau mengkombinasikan fungsi-fungsi dalam menambahkan kekontinuitasan. Sebagai contoh tanah dapat digali dengan suatu alat gali tanpa memerlukan pemboran dan peledakan. Jika penggemburan (loosening) diperlukan, kegiatan dapat dilengkapi penggaruan (ripping) tanpa peledakan sebelum pemuatan.

Siklus operasi pada tambang terbuka dibedakan terutama oleh skala peralatan. Pada tambang terbuka yang modern, misalnya lubang tembak dengan diameter beberapa inchi dilakukan dengan mesin bor putar atau tumbuk untuk penempatan bahan peledak jika batuan keras yang akan digali.

PEMBORAN DAN PENETRASI BATUAN

Rock Breakage
Pelepasan atau pembebasan batuan dari massa batuan induknya disebut “pemecahan batuan” (rock breakage). Hal ini dapat dilakukan menggunakan api, air bertekanan tinggi, tekanan, maupun bahan peledak. Pada umumnya, ada dua tipe operasi pemecahan batuan yang dilakukan ditunjukkan dalam industri pertambangan, yaitu penetrasi batuan (rock penetration : drilling, cutting, boring, dll) dan fragmentasi batuan (rock fragmentation).

Dalam penetrasi batuan (pemboran, cutting dll) pada suatu lubang bor biasanya dilakukan secara mekanik dan kadang-kadang termik atau hidrolik. Tujuan dari penetrasi batuan antara lain untuk :

(1) Penempatan bahan peledak atau keperluan lain yang memerlukan
lubang berukuran kecil
(2) Membuat bukaan tambang atau terowongan (tunnel) final.
(3) Mengekstraksi produk mineral sesuai ukuran dan bentuk yang diijinkan
(batu dimensi).

Berlawanan dengan penetrasi batuan, fragmentasi batuan bertujuan untuk menggemburkan dan memuat menjadi fragmen-fragmen suatu massa batuan, secara konvensional dengan energi kimia, pada peledakan tetapi ditambah secara mekanik hidrolik dan aplikasi baru dari energi. Penetrasi batuan dapat diklasifikasikan pada beberapa basis. Termasuk dalam hal ini ukuran lubang, metoda mounting, tipe dari power. Pembagian/skema yang akan digunakan pada tulisan ini adalah berdasarkan bentuk dari penggempuran batuan atau jenis energi yang digunakan untuk melakukan penetrasi. Klasifikasi ini bersifat umum, dapat diaplikasikan pada seluruh jenis tambang dan mencakup seluruh bentuk penetrasi.

Teknik pemboran


Pemboran dapat dilakukan untuk bermacam-macam tujuan :

Penempatan bahan peledak; pemercontohan (merupakan metoda sampling utama dalam eksplorasi); dalam tahap development : penirisan, test fondasi dan lain-lain; dan dalam tahap eksplotasi untuk penempatan baut batuan & kabel batuan (dalam batubara pemboran lebih banyak dibuat untuk pemasangan baut batuan - bolting daripada untuk peledakan). Jika dihubungkan dengan peledakan, penggunaan terbesar adalah sebagai pemboran produksi.

Komponen Operasi dari Sistem Pemboran

Ada 4 komponen fungsional utama. Fungsi ini dihubungkan dengan penggunaan energi oleh sistem pemboran di dalam melawan batuan dengan cara sebagai berikut :
• Mesin bor, sumber energi adalah penggerak utama, mengkonversikan energi dari bentuk asal (fluida, elektrik, pnuematik, atau penggerak mesin combustion) ke energi mekanik untuk mengfungsikan sistem.
• Batang bor (rod) mengtransmisikan energi dari penggerak utama ke mata bor (bit).
• Mata bor (bit) adalah pengguna energi didalam sistem, menyerang batuan secara makanik untuk melakukan penetrasi.
• Sirkulasi fluida untuk membersihkan lubang bor, mengontrol debu,mendinginkan bit dan kadang-kadang mengstabilkan lubang bor.

Ketiga komponen pertama adalah komponen fisik yang mengontrol proses penetrasi, sedangkan komponen keempat adalah mendukung penetrasi melalui pengangkatan cuttings. Mekanisme penetrasi, dapat dikategorikan kedalam 2 golongan secara mekanik yaitu rotasi dan tumbukan (percussion) atau selanjutnya kombinasi keduanya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja pemboran :

1. Variabel operasi, mempengaruhi keempat komponen sistem pemboran (drill, rod, bit dan fluid). Variabel dapat dikontrol pada umumnya dan mencakup dua kategori dari faktor-faktor kekuatan pemboran :

(a) tenaga pemboran, energi semburan dan frekuensi, kecepatan putar, daya dorong dan rancangan batang bor dan
(b) sifat-sifat fluida dan laju alirnya.

2. Faktor-faktor lubang bor, meliputi : ukuran, panjang, inklinasi lubang bor; tergantung pada persyaratan dari luar, jad i merupakan variabel bebas. Lubang bor di tambang terbuka pada umumnya 15 - 45 cm (6-18 inch). Sebagai perbandingan, untuk tambang bawah tanah 4-17,5
cm (1,5-7 in.).
3. Faktor-faktor batuan, faktor bebas yang terdiri dari : sifat-sifat batuan, kondisi geologi, keadaan tegangan yang bekerja pada lubang bor yang sering disebut sebagai drillability factors yang menentukan drilling strength dari batuan (kekuatan batuan untuk bertahan terhadap penetrasi) dan membat asi unjuk kerja pemboran.
4. Faktor-faktor pelayanan, yang terdiri dari pekerja dan supervisi, ketersediaan tenaga, tempat kerja, cuaca dan lain-lain, juga merupakan faktor bebas.

Parameter Performansi (Unjuk Kerja)
Untuk memilih dan mengevaluasi sistem pemboran yang optimal, ada 4 parameter yang harus diukur at au dipe rkirakan,yaitu :
1. Energi proses dan konsumsi daya (power)
2. Laju penetrasi
3. Lama penggunaan bit (umur)
4. Biaya (biaya kepemilikan + biaya operasi)



Pemilihan Alat Bor

Pemilihan suatu alat produksi haruslah melalui suatu prosedur yang telah didefinisikan dengan baik. Hal ini merupakan persoalan rancangan rekayasa yang sebenarnya (true engineering design) yang memerlukan suatu pertimbangan harga. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :


1. Mendeterminasi dan menentukan spesifikasi kondisi-kondisi dimana alat bor akan digunakan, seperti faktor-faktor yang berhubungan dengan pekerjaan (pekerja, lokasi, cuaca dan lain-lain) dengan konsiderasi keselamatan kerja.
2. Menetapkan tujuan untuk fase pemecahan batuan dari siklus operasi produksi kedalam tonase, fragmentasi, throw, vibrasi dan lain-lain (mempertimbangkan batasan pemuatan dan pengangkutan, stabilitas kemiringan lereng, kapasitas crusher, kuota produksi, geometri pit,
dll) .
3. Atas dasar pada persyaratan peledakan, merancang pola lubang bor (ukuran dan kedalaman lubang ledak, kemiringan, burden dan spasi).
4. Menentukan faktor drillability untuk jenis batuan yang diantisipasi, mengindentifikasikan metoda pemboran yang mendekati kelayakan .
5. Men-spesifikasikan variabel operasi untuk tiap sistem dibawah pengamatan, meliputi : mesin bor, batang bor, mata bor dan sirkulasi fluida.
6. Memperhitungkan parameter unjuk kerja, termasuk ketersediaan alat, biaya dan perbandingan. Mengamati sumber tenaga dan memilih spesifikasi. Item biaya yang besar adalah mata bor, depresiasi alat bor, tenaga kerja, pemeliharaan, energi dan fluida. Umur bit dan biaya merupakan hal yang kritis namun sulit untuk diproyeksikan.
7. Memilih sistem pemboran yang memuaskan semua persyaratan biaya keseluruhan yang rendah dan memperhatikan keselamatan kerja.

Blasting(peledakan)


Peledakan (blasting ; explosion) merupakan Kegiatan pemecahan suatu material (batuan) dengan menggunakan bahan peledak atau Proses terjadinya ledakan. Beberapa istilah dalam peledakan :

1. Peledakan bias (refraction shooting) merupakan Peledakan di dalam lubang atau sumur dangkal untuk menimbulkan getaran guna penyelidikan geofisika cara seismik bias.
2. Peledakan bongkah (block holing) merupakan Peledakan sekunder untuk pengecilan ukuran bongkah batuan dengan cara membuat lobang tembak berdiatemeter kecil dan diisi sedikit bahan peledak
3. Peledakan di udara (air shooting) merupakan Cara menimbulkan energi seismik di permukaan bumi dengan meledakkan bahan peledak di udara
4. Peledakan lepas gilir (off-shift blasting) merupakan Peledakan yang dilakukan di luar jam gilir kerja
5. Peledakan lubang dalam (deep hole blasting) merupakan Cara peledakan jenjang kuari atau tambang terbuka dengan menggunakan lubang tembak yang dalam disesuaikan dengan tinggi jenjang
6. Peledakan parit (ditch blasting) merupakan Proses peledakan dalam pembuatan parit
7. Peledakan teredam (cushion blasting)merupakan Cara peledakan dengan membuat rongga udara antara bahan peledak dan sumbat ledak atau membuat lubang tembak yang lebih besar dari diameter dodol sehingga menghasilkan getaran yang relatif lembut

Pengenalan Bahan Peledak

1. Bahan peledak

Bahan peledak yang dimaksudkan adalah bahan peledak kimia yang didefinisikan sebagai suatu bahan kimia senyawa tunggal atau campuran berbentuk padat, cair, atau campurannya yang apabila diberi aksi panas, benturan, gesekan atau ledakan awal akan mengalami suatu reaksi kimia eksotermis sangat cepat dan hasil reaksinya sebagian atau seluruhnya berbentuk gas disertai panas dan tekanan sangat tinggi yang secara kimia lebih stabil.

Panas dari gas yang dihasilkan reaksi peledakan tersebut sekitar 4000° C. Adapun tekanannya, menurut Langerfors dan Kihlstrom (1978), bisa mencapai lebih dari 100.000 atm setara dengan 101.500 kg/cm² atau 9.850 MPa (» 10.000 MPa). Sedangkan energi per satuan waktu yang ditimbulkan sekitar 25.000 MW atau 5.950.000 kcal/s. Perlu difahami bahwa energi yang sedemikian besar itu bukan merefleksikan jumlah energi yang memang tersimpan di dalam bahan peledak begitu besar, namun kondisi ini terjadi akibat reaksi peledakan yang sangat cepat, yaitu berkisar antara 2500 - 7500 meter per second (m/s). Oleh sebab itu kekuatan energi tersebut hanya terjadi beberapa detik saja yang lambat laun berkurang seiring dengan perkembangan keruntuhan batuan.

2. Reaksi dan produk peledakan

Peledakan akan memberikan hasil yang berbeda dari yang diharapkan karena tergantung pada kondisi eksternal saat pekerjaan tersebut dilakukan yang mempengaruhi kualitas bahan kimia pembentuk bahan peledak tersebut. Panas merupakan awal terjadinya proses dekomposisi bahan kimia pembentuk bahan peledak yang menimbulkan pembakaran, dilanjutkan dengan deflragrasi dan terakhir detonasi. Proses dekomposisi bahan peledak diuraikan sebagai berikut:

a) Pembakaran adalah reaksi permukaan yang eksotermis dan dijaga keberlangsungannya oleh panas yang dihasilkan dari reaksi itu sendiri dan produknya berupa pelepasan gas-gas. Reaksi pembakaran memerlukan unsur oksigen (O2) baik yang terdapat di alam bebas maupun dari ikatan molekuler bahan atau material yang terbakar. Untuk menghentikan kebakaran cukup dengan mengisolasi material yang terbakar dari oksigen. Contoh reaksi minyak disel (diesel oil) yang terbakar sebagai berikut:
CH3(CH2)10CH3 + 18½ O2 ® 12 CO2 + 13 H2O

b) Deflagrasi adalah proses kimia eksotermis di mana transmisi dari reaksi dekomposisi didasarkan pada konduktivitas termal (panas). Deflagrasi merupakan fenomena reaksi permukaan yang reaksinya meningkat menjadi ledakan dan menimbulkan gelombang kejut shock wave) dengan kecepatan rambat rendah, yaitu antara 300 – 1000 m/s atau lebih rendah dari kecep suara (subsonic). Contohnya pada reaksi peledakan low explosive (black powder)sebagai bagai berikut:

+ Potassium nitrat + charcoal + sulfur
20NaNO3 + 30C + 10S ------> 6Na2CO3 + Na2SO4 + 3Na2S +14CO2 + 10CO + 10N2
+ Sodium nitrat + charcoal + sulfur
20KNO3 + 30C + 10S ------> 6K2CO3 + K2SO4 + 3K2S +14CO2 +10CO + 10N2

c) Ledakan, menurut Berthelot, adalah ekspansi seketika yang cepat dari gas menjadi bervolume lebih besar dari sebelumnya diiringi suara keras dan efek mekanis yang merusak. Dari definisi tersebut dapat tersirat bahwa ledakan tidak melibatkan reaksi kimia, tapi kemunculannya disebabkan oleh transfer energi ke gerakan massa yang menimbulkan efek mekanis merusak disertai panas dan bunyi yang keras. Contoh ledakan antara lain balon karet ditiup terus akhirnya meledak, tangki BBM terkena panas terus menerus bisa meledak, dan lain-lain.

d) Detonasi adalah proses kimia-fisika yang mempunyai kecepatan reaksi sangat tinggi, sehingga menghasilkan gas dan temperature sangat besar yang semuanya membangun ekspansi gaya yang sangat besar pula. Kecepatan reaksi yang sangat tinggi tersebut menyebarkan tekanan panas ke seluruh zona peledakan dalam bentuk gelombang tekan kejut (shock compression wave) dan proses ini berlangsung terus menerus untuk membebaskan energi hingga berakhir dengan ekspansi hasil reaksinya. Kecepatan rambat reaksi pada proses detonasi ini berkisar antara 3000 – 7500 m/s. Contoh kecepatan reaksi ANFO sekitar 4500 m/s. Sementara itu shock compression wave mempunyai daya dorong sangat tinggi dan mampu merobek retakan yang sudah ada sebelumnya menjadi retakan yang lebih besar. Disamping itu shock wave dapat menimbulkan symphatetic detonation, oleh sebab itu peranannya sangat penting di dalam menentukan jarak aman (safety distance) antar lubang. Contoh proses detonasi terjadi pada jenis bahan peledakan antara lain:

+ TNT : C7H5N3O6 ------> 1,75 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 5,25 C
+ ANFO : 3 NH4NO3 + CH2 ------> CO2 + 7 H2O + 3 N2
+ NG : C3H5N3O9 ------> 3 CO2 + 2,5 H2O + 1,5 N2 + 0,25 O2
+ NG + AN : 2 C3H5N3O9 + NH4NO3 ------> 6 CO2 + 7 H2O + 4 N4 + O2

Dengan mengenal reaksi kimia pada peledakan diharapkan peserta akan lebih hati-hati dalam menangani bahan peledak kimia dan mengetahui nama-nama gas hasil peledakan dan bahayanya.

3. Klasifikasi bahan peledak

Bahan peledak diklasifikasikan berdasarkan sumber energinya menjadi bahan peledak mekanik, kimia dan nuklir. 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 relatif murah, penanganan teknis lebih mudah, lebih banyak variasi waktu tunda (delay time) dan dibanding nuklir tingkat bahayanya lebih rendah. Bahan peledak permissible dalam klasifikasi di atas perlu dikoreksi karena tidak semua merupakan bahan peledak lemah. Bahan peledak permissible digunakan khusus untuk memberaikan batubara ditambang batubara bawah tanah dan jenisnya adalah blasting agent yang tergolong bahan peledak kuat.

Sampai saat ini terdapat berbagai cara pengklasifikasian bahan peledak kimia, namun pada umumnya kecepatan reaksi merupakan dasar pengklasifikasian tersebut.

Perencanaan jalan tambang

. PENDAHULUAN
Setiap operasi penambangan memerlukan jalan tambang sebagai sarana infrastruktur yang vital di dalam lokasi penambangan dan sekitar-nya. Jalan tambang berfungsi sebagai penghubung lokasi-lokasi penting, antara lain lokasi tambang dengan area crushing plant, pengolahan bahan galian, perkantoran, perumahan karyawan dan tempat-tempat lain di wilayah penambangan.

Konstruksi jalan tambang secara garis besar sama dengan jalan angkut di kota. Perbedaan yang khas terletak pada permukaan jalannya (road surface) yang jarang sekali dilapisi oleh aspal atau beton seperti pada jalan angkut di kota, karena jalan tambang sering dilalui oleh peralatan mekanis yang memakai crawler track, misalnya bulldozer, excavator, crawler rock drill (CRD), track loader dan sebagainya. Untuk membuat jalan angkut tambang diperlukan bermacam-macam alat mekanis, antara lain:

bulldozer yang berfungsi antara lain untuk pembersihan lahan dan pembabatan, perintisan badan jalan, potong-timbun, perataan dll;
alat garu (roater atau ripper) untuk membantu pembabatan dan meng-atasi batuan yang agak keras;
alat muat untuk memuat hasil galian yang volumenya besar;
alat angkut untuk mengangkut hasil galian tanah yang tidak diperlukan dan membuangnya di lokasi penimbunan;
motor grader untuk meratakan dan merawat jalan angkut;
alat gilas untuk memadatkan dan mempertinggi daya dukung jalan;


Seperti halnya jalan angkut di kota, jalan angkut di tambang pun harus dilengkapi penyaliran (drainage) yang ukurannya memadai. Sistem penyaliran harus mampu menampung air hujan pada kondisi curah hujan yang tinggi dan harus mampu pula mengatasi luncuran partikelpartikel kerikil atau tanah pelapis permukaan jalan yang terseret arus air hujan menuju penyaliran.

Apabila jalan tambang melalui sungai atau parit, maka harus dibuat jembatan yang konstruksinya mengikuti persyaratan yang biasa diterapkan pada konstruksi jembatan umum di jalan kota. Parit yang dilalui jalan tambang mungkin dapat diatasi dengan pemasangan gorong-gorong (culvert), kemudian dilapisi oleh campuran tanah dan batu sampai pada ketinggian jalan yang dikehendaki.

2. GEOMETRI JALAN ANGKUT
Fungsi utama jalan angkut secara umum adalah untuk menunjang kelancaran operasi penambangan terutama dalam kegiatan pengangkutan. Medan berat yang mungkin terdapat disepanjang rute jalan tambang harus diatasi dengan mengubah rancangan jalan untuk meningkatkan aspek manfaat dan keselamatan kerja. Apabila perlu dibuat terowongan (tunnel) atau jembatan, maka cara pembuatan dan konstruksinya harus mengikuti aturan-aturan teknik sipil yang berlaku. Lajur jalan di dalam terowongan atau jembatan umumnya cukup satu dan alat angkut atau kendaraan yang akan melewatinya masuk secara bergantian. Pada kedua pintu terowongan ditugaskan penjaga (Satpam) yang mengatur kendaraan masuk secara bergiliran, terutama bila terowongan cukup panjang.

Geometri jalan angkut yang harus diperhatikan sama seperti jalan raya pada umumnya, yaitu:
(1) lebar jalan angkut,
(2) jari-jari tikungan dan super- elevasi,
(3) kemiringan jalan, dan
(4) cross slope.

Alat angkut atau truk-truk tambang umumnya berdimensi lebih lebar, panjang dan lebih berat dibanding kendaraan angkut yang bergerak di jalan raya. Oleh sebab itu, geometri jalan harus sesuai dengan dimensi alat angkut yang digunakan agar alat angkut tersebut dapat bergerak leluasa pada kecepatan normal dan aman.

2.1. LEBAR JALAN ANGKUT
Jalan angkut yang lebar diharapkan akan membuat lalulintas pengangkutan lancar dan aman. Namun, karena keterbatasan dan kesulitan yang muncul di lapangan, maka lebar jalan minimum harus diperhitungan dengan cermat. Perhitungan lebar jalan angkut yang lurus dan belok (tikungan) berbeda, karena pada posisi membelok kendaraan akan membutuhkan ruang gerak yang lebih lebar akibat jejak ban depan dan belakang yang ditinggalkan di atas jalan melebar. Disamping itu, perhitungan lebar jalan pun harus mempertimbangkan jumlah lajur, yaitu lajur tunggal untuk jalan satu arah atau lajur ganda untuk jalan dua arah.

Lebar jalan angkut pada jalan lurus
Lebar jalan minimum pada jalan lurus dengan lajur ganda atau lebih, menurut Aasho Manual Rural High Way Design, harus ditambah dengan setengah lebar alat angkut pada bagian tepi kiri dan kanan jalan (lihat Gambar 1). Dari ketentuan tersebut dapat digunakan cara sederhana untuk menentukan lebar jalan angkut minimum, yaitu menggunakan rule of thumb atau angka perkiraan seperti terlihat pada Tabel 1, dengan pengertian bahwa lebar alat angkut sama dengan lebar lajur.
Tabel 1
Lebar Jalan Angkut Minimum
Dari kolom perhitungan pada Tabel 1 dapat ditetapkan rumus lebar jalan angkut minimum pada jalan lurus. Seandainya lebar kendaraan dan jumlah lajur yang direncanakan masing-masing adalah Wt dan n, maka lebar jalan angkut pada jalan lurus dapat dirumuskan sebagai
berikut:
L min = n.Wt + (n + 1) (½.Wt)………………………….(1)
di mana :
L min = lebar jalan angkut minimum, m
n = jumlah lajur
Wt = lebar alat angkut, m

Dengan demikian, apabila lebar truck 773D-Caterpillar antara dua kaca spion kiri-kanan 5,076 m, maka lebar jalan lurus minimum dengan lajur ganda adalah sebagai berikut:
L min = n.Wt + (n + 1) (½.Wt)
= 2 (5,076) + (3) (½ x 5,076)
= 17,77 m ˜ 18 m
Lebar jalan angkut pada belokan
Lebar jalan angkut pada belokan atau tikungan selalu lebih besar daripada lebar jalan lurus. Untuk lajur ganda, maka lebar jalan minimum pada belokan didasarkan atas:
• Lebar jejak ban;
• Lebar juntai atau tonjolan (overhang) alat angkut bagian depan dan belakang pada saat membelok;
• Jarak antar alat angkut atau kendaraan pada saat bersimpangan;
• Jarak dari kedua tepi jalan.

Dengan menggunakan ilustrasi pada Gambar 2 dapat dihitung lebar jalan minimum pada belokan, yaitu seperti terlihat di bawah ini:
di mana :

Wmin= lebar jalan angkut minimum pada belokan, m
U = lebar jejak roda (center to center tires), m
Fa = lebar juntai (overhang) depan, m
Fb = lebar juntai belakang, m
Z = lebar bagian tepi jalan, m
C = jarak antar kendaraan (total lateral clearance), m

Misalnya akan dihitung lebar jalan membelok untuk dua lajur truck 773D-Caterpillar. Lebar sebuah ban pada kondisi bermuatan dan bergerak pada jalan lurus adalah 0,70 m. Jarak antara dua pusat ban 3,30 m. Pada saat membelok meninggalkan jejak di atas jalan selebar 0,80 m untuk ban depan dan 1,65 m untuk ban belakang. Bila jarak antar truck sekitar 4,50 m, maka lebar jalan membelok adalah sebagai berikut:

2.2. JARI–JARI TIKUNGAN DAN SUPERELEVASI
Pada saat kendaraan melalui tikungan atau belokan dengan kecepatan tertentu akan menerima gaya sentrifugal yang menyebabkan kendaraan tidak stabil. Untuk mengimbangi gaya sentrifugal tersebut, perlu dibuat suatu kemiringan melintang ke arah titik pusat tikungan yang disebut superelevasi (e). Gaya gesek (friksi) melintang yang cukup berarti antara ban dengan permukaan jalan akan terjadi pada daerah superelevasi. Implementasi matematisnya berupa koefisien gesek melintang (f) yang merupakan per-bandingan antara besar gaya gesek melintang dengan gaya normal.

• Jari-jari tikungan
Jari-jari tikungan jalan angkut berhubungan dengan konstruksi alat angkut yang digunakan, khususnya jarak horizontal antara poros roda depan dan belakang. Gambar 3 memperlihatkan jari-jari lingkaran yang dijalani oleh roda belakang dan roda depan berpotongan di pusat C dengan besar sudut sama dengan sudut penyimpangan roda depan. Dengan demikian jari-jari belokan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

di mana :
R = jari-jari belokan jalan angkut, m
W = jarak poros roda depan dan belakang, m
ß = sudut penyimpangan roda depan, °
Namun, rumus di atas merupakan perhitungan matematis untuk mendapatkan lengkungan
belokan jalan tanpa mempertimbangkan faktor-faktor kecepatan alat angkut, gesekan roda ban
dengan permukaan jalan dan superelevasi. Apabila ketiga faktor tersebut diperhitungkan,
maka rumus jari-jari tikungan menjadi sebagai berikut:Di mana V, e, f dan D masing-masing adalah kecepatan (km/jam), super-elevasi (%), koefisien gesek melintang dan besar derajat lengkung. Agar terhindar dari kemungkinan kecelakaan, maka untuk kecepatan tertentu dapat dihitung jari-jari minimum untuk superelevasi maksimum dan koefisien gesek maksimum.

VR adalah kecepatan kendaraan rencana dan hubungannya emak dan fmak terlihat pada Gambar 4, dimana titik-titik 1, 2 dan 3 pada kurva tersebut adalah harga emak 6%, 8% dan 10%. Untuk pertimbangan perencanaan, digunakan emax = 10%. Dengan menggunakan rumus (5) dapat dihitung jari-jari tikungan minimal (Rmin) untuk variasi VR dengan konstanta emax = 10% serta harga fmax sesuai kurva pada Gambar 4. Hasil perhitungan terlihat pada Tabel 2.
• Bentuk busur lengkungan pada tikungan
Badan jalan secara horizontal dapat terbagi dua bagian, yaitu: bagian yang lurus dan bagian yang melengkung. Rancangan pada kedua bagian tersebut berbeda, baik ditinjau dari konsistensi lebar jalannya maupun bentuk potongan melintangnya. Yang perlu diperhatikan dalam merancang bagian jalan yang lurus adalah harus mempunyai panjang maksimum yang dapat ditempuh dalam tempo sekitar 2,50 menit dengan pertimbangan keselamatan pengemudi akibat kelelahan. Sedangkan pada bagian yang melengkung, biasanya digunakan dua jenis rancangan, yaitu:

(a) Tikungan berbentuk lingkaran (FC)
Tikungan berbentuk lingkaran artinya bahwa diantara bentuk badan jalan yang lurus terdapat tikungan yang lengkungannya dirancang cukup dengan sebuah jari-jari saja. Bentuk tikungan FC ini biasanya dirancang untuk tikungan yang besar, sehingga tidak terjadi perubahan panjang jari-jari (R ) sampai ke bentuk jalan yang lurus berikutnya.

Komponen-komponen Tikungan “FC”

Parameter-parameter yang ditetapkan di dalam merancang tikungan FC meliputi kecepatan (km/jam), sudut ? diukur dari Gambar(°) dan jari-jari (m). Sedangkan panjang T, E dan L (lihat Gambar 5) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

T = R tan ½ ?………………………….(8)
E = T tan ¼ ?…………………………..(9)
L = 0,01744 ? R…………………………(10)
Batasan yang dipakai di Indonesia dengan menggunakan tikungan bentuk lingkaran (FC) adalah sebagai berikut:
Tabel 3
Batas Tikungan Bentuk “FC”(b) Tikungan berbentuk Spiral–Lingkaran–Spiral (S-C-S)
Tikungan S-C-S dirancang apabila jari-jari lingkarannya terlalu kecil dari harga pada Tabel 3, sehingga diperlukan lengkungan peralihan. Lengkungan peralihan tersebut dinamakan “spiral” yang berfungsi sebagai penghubung antara bagian jalan yang lurus dengan bentuk lingkaran. Panjang lengkung peralihan (spiral) diperhitungkan dengan mempertimbangkan perubahan gaya sentrifugal dari nol (pada bagian lurus) sampai bentuk lingkaran yang besarnya adalah:

Harga Ls dihitung menurut rumus Modifikasi Shortt sebagai berikut:
di mana :
Ls = panjang lengkung spiral, m
VR = kecepatan rencana, km/jam
R = jari-jari lingkaran, m
C = perubahan percepatan, 0,3 – 1,0 m/det³ disarankan 0,4 m/det³
e = superelevasi, m/m

Dari Gambar 6 terlihat bahwa TS-SC atau CS-ST adalah panjang lengkung spiral atau peralihan (Ls), sedangkan SC-CS adalah lengkung lingkaran dengan jari-jari Rc (Lc). Dengan demikian panjang tikungan adalah:
Ltot = 2 Ls + Lc…………………………(13)
Parameter-parameter lain
Komponen-komponen Tikungan “S-C-S”

Xs = absis titik SC pada garis singgung jarak dari titik TS ke SC (jarak l lurus dari garis lengkung peralihan).

Ys = ordinat titik SC pada garis tegak lurus garis singgung (jarak tegak l lurus ke titik
SC pada garis lengkung peralihan).
Ts = panjang garis singgung dari titik PI ke titik TS atau ke titik ST.
TS = titik antara garis lurus (singgung) dan spiral.
SC = titik antara spiral dan lingkaran.
Es = jarak dari PI ke busur lingkaran.
?s = sudut lengkung spiral.
Rc = jari-jari lingkaran.
p = pergeseran garis singgung terhadap spiral.
k = absis dari p pada garis singgung spiral.
Rumus-rumus yang digunakan adalah:


• Superelevasi
Pada jalan yang membelok, badan jalan dimiringkan ke arah titik pusat belokan yang disebut superelevasi. Superelevasi berhubungan erat dengan jari-jari belokan, kecepatan kendaraan dan perubahan kecepatan (0,40 m/det³) seperti terlihat pada persamaan (12). Superelevasi
dicapai secara bertahap dari kemiringan normal pada bagian jalan yang lurus sampai ke kemiringan penuh (superelevasi) pada bagian jalan yang lengkung (Gambar 7).

Pada tikungan tipe S-C-S, pencapaian superelevasi dilakukan secara linear dari bentuk normal sampai titik TS kemudian awal lengkung peralihan sepanjang Ls dan akhirnya sampai pada
superelevasi penuh sepanjang Lc. Sedangkan pada tikungan tipe FC, pencapaian superelevasi dilakukan secara linear, diawali dari bagian lurus sepanjang 2/3 LS sampai dengan bagian lingkaran penuh 1/3 Ls. Metoda untuk mencapai superelevasi yaitu dengan membuat diagram superelevasi, baik untuk tikungan tipe FC maupun S-C-S seperti terlihat pada Gambar 7.a dan Gambar 7.b.

Kemiringan melintang atau kelandaian pada penampang jalan diantara tepi perkerasan luar dan sumbu jalan sepanjang lengkung peralihan disebut landai relatif. Harga landai relatif disesuaikan dengan kecepatan rencana (VR) dan jumlah lajur yang tersedia. Persamaan (22) dipakai untuk menghitung landai relatif dan Tabel 4 merupakan hasil perhitungan landai relatif dengan variasi kecepatan.


di mana :
1/m = landai relatif, %
e = superelevasi, m/m’
e n = kemiringan melintang normal, m/m’
B = lebar lajur, m
Ls = panjang lengkung peralihan, m (gunakan rumus 12)
2.3. KEMIRINGAN JALAN ANGKUT
Kemiringan jalan berhubungan langsung dengan kemampuan alat angkut baik dalam pengereman maupun dalam mengatasi tanjakan. Kemiringan jalan umumnya dinyatakan dalam persen (%). Kemiringan jalan maksimum yang dapat dilalui dengan baik oleh alat angkut truck berkisar antara 10% – 15% atau sekitar 6° – 8,50°. Akan tetapi untuk jalan naik atau turun pada lereng bukit lebih aman bila kemiringan jalan maksimum sekitar 8% (= 4,50°). Tabel 5 memperlihatkan kemiringan atau kelandaian maksimum pada kecepatan truck yang bermuatan penuh di jalan raya mampu bergerak dengan kecepatan tidak kurang dari separuh kecepatan semula tanpa harus menggunakan gigi rendah.

Pada jalan mendaki juga diperlukan adanya panjang kemiringan (kelandaian) kritis, yaitu suatu jarak maksimum agar pengurangan kecepatan kendaraan tidak lebih dari separuh VR. Lama perjalanan pada jarak kritis tidak lebih dari 1 menit
2.4. CROSS SLOPE
Cross slope adalah sudut yang dibentuk oleh dua sisi permukaan jalan terhadap bidang horizontal. Pada umumnya jalan angkut mem-punyai bentuk penampang melintang cembung (lihat Gambar 8). Dibuat demikian dengan tujuan untuk memperlancar penyaliran. Apabila turun hujan atau sebab lain, maka air yang ada pada permukaan jalan akan segera mengalir ke tepi jalan angkut, tidak berhenti dan mengumpul pada permukaan jalan. Hal ini penting karena air yang menggenang pada permukaan jalan angkut akan membahayakan kendaraan yang lewat dan mempercepat kerusakan jalan.Angka cross slope dinyatakan dalam perbandingan jarak vertikal (b) dan horizontal (a) dengan satuan mm/m atau m/m’ (lihat rumus 22). Jalan angkut yang baik memiliki cross slope antara 1/50 sampai 1/25 atau 20 mm/m sampai 40 mm/m.

3. PERKERASAN JALAN ANGKUT
Perkerasan jalan adalah konstruksi yang dibangun di atas lapisan tanah dasar (sub-grade) yang berfungsi untuk menopang beban lalulintas. Jenis konstruksi perkerasan jalan pada umumnya ada tiga jenis, yaitu:
(1) perkerasan lentur (flexible pavement),
(2) perkerasan kaku (rigid pavement), dan
(3) perkerasan kombinasi lentur-kaku (composite pavement).

Perkerasan jalan angkut harus cukup kuat untuk menahan berat kendaraan dan muatan yang melaluinya, dan permukaan jalannya harus dapat menahan gesekan roda kendaraan, pengaruh air permukaan atau air limpasan (run off water) dan hujan. Bila perkerasan jalan tidak kuat menahan beban kendaraan, maka jalan tersebut akan mengalami penurunan dan pergeseran, baik pada bagian perkerasan jalan itu sendiri maupun pada tanah dasarnya (sub-grade), sehingga akan menyebabkan jalan ber-gelombang, berlubang dan bahkan bisa rusak berat. Bila perkerasan permukaan jalan (road surface) rapuh terhadap gesekan ban atau aliran air, maka akan mengalami kerusakan yang pada mulanya terjadi lubang-lubang kecil, lama kelamaan menjadi besar, dan akhirnya rusak berat.

Tujuan utama perkerasan jalan angkut adalah untuk membangun dasar jalan yang mampu menahan beban pada poros roda yang diteruskan melalui lapisan fondasi, sehingga tidak melampaui daya dukung tanah dasar (sub-grade). Dengan demikian perkerasan jalan angkut dipengaruhi oleh faktor-faktor kepadatan lalulintas, sifat fisik dan mekanik bahan (material) yang digunakan, dan daya dukung tanah dasar.

3.1. EVALUASI LAPISAN TANAH DASAR (SUB-GRADE)
Daya dukung lapisan tanah dasar merupakan bagian yang sangat penting di dalam merencanakan tebal lapisan perkerasan jalan. Oleh sebab itu evaluasi lapisan sub-grade diarahkan untuk memperoleh suatu estimasi harga atau ukuran daya dukung tanah yang caranya dapat dilakukan di lapangan atau di laboratorium mekanika tanah. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan di dalam mengestimasi ukuran kekuatan daya dukung lapisan tanah dasar antara lain:

kadar air,
kepadatan (compaction),
perubahan kadar air selama usia pelayanan,
variabilitas tanah dasar,
ketebalan lapisan perkerasan total yang dapat diterima oleh lapisan lunak yang ada di bawah lapisan tanah dasar.


Adapun cara pengukuran daya dukung lapisan sub-grade dapat dilakukan dengan pengujian California Bearing Ratio (CBR), Parameter Elastis dan Modulus Reaksi Tanah Dasar (k). Ketiga pengujian tersebut umumnya dilaksanakan di laboratorium mekanika tanah dengan mengikuti prodesur standardisasi yang ditetapkan oleh ASTM, AASHTO, SNI dan lain-lain.

Yang sering digunakan dalam perkerasan jalan tambang adalah pengujian CBR yang dikembangkan oleh California State High-way Department. Hasil pengujian CBR di laboratorium mekanika tanah diplot ke dalam kurva CBR seperti terlihat pada Gambar 9. Hasil yang diharapkan dari kurva CBR adalah ketebalan lapisan-lapisan perkerasan di atas sub-grade sesuai dengan jenis-jenis tanah atau material yang digunakan untuk perkerasan jalan tersebut. Contoh penggunaan kurva CBR diberikan sebagai berikut:

Suatu konstruksi jalan tambang akan dibuat di atas lapisan sub-grade berjenis lempung-lanauan dengan plastisitas sedang (silty clay of medium plasticity) dengan harga CBR 5. Truck atau wheel loader yang melewati jalan tersebut mempunyai berat maksimum 40.000 lbs. Disekitar jalan terdapat banyak pasir yang agak bersih dengan harga CBR 15 yang dapat digunakan untuk lapisan diatasnya (sub-base). Diatas sub-base adalah lapisan permukaan (road surface) yang dilapisi krakal yang baik (good gravel) dengan harga CBR 80. Berapa tebal lapisan sub-base dan road surface agar daya dukung lapisan sub-grade stabil.

Jawaban:
Step A: Dari titik harga CBR lapisan sub-grade = 5 ditarik garis vertikal ke bawah hingga memotong kurva lengkung berat kendaraan 40.000 lbs. Dari titik perpotongan tersebut ditarik garis horizontal ke arah ordinat “ketebalan sub-base” dan diperoleh angka tebal 28 inci. Artinya, bahwa ketebalan permukaan jalan akhir paling tidak harus 28 inci di atas sub-grade.

Step B: Kemudian pasir bersih dengan CBR 15 dipotongkan dengan kurva lengkung berat kendaraan 40.000 lbs. Dari titik perpotongan tersebut ditarik garis horizontal ke arah ordinat “ketebalan sub-base” dan diperoleh angka tebal 14 inci. Artinya, bahwa ketebalan material pasir bersih harus tetap 14 inci di bawah permukaan jalan.

Step C: Perpotongan antara harga CBR krakal yang baik 80 dengan berat kendaraan 40.000 lbs menghasilkan ketebalan lapisan 6 inci dari ordinat “ketebalan sub-base”. Krakal yang merupakan material dipermukaan akhir jalan harus disebar-kan tetap 6 inci.

Dari contoh soal di atas diperoleh manfaat bahwa: (a) harga CBR sub-grade menentukan ketebalan total lapisan perkerasan, (b) jumlah lapisan perkeras-an jalan paling tidak ada dua lapis di atas sub-grade, dan (c) berat kendaraan berpengaruh terhadap penentuan ketebalan perkerasan. Tabel 6 memperlihatkan daya dukung beberapa material.

3.2. MATERIAL PERKERASAN
Material perkerasan yaitu material yang digunakan untuk melapisi permukaan sub-grade. Berdasarkan atas sifat dasarnya, material perkerasan diklasifikasikan menjadi empat kategori,
yaitu:
(1) material berbutir lepas;
(2) material pengikat;
(3) aspal
(4) beton semen
Pada jalan tambang jarang sekali digunakan material aspal atau beton semen karena pemanfaatan jalannya tidak terlalu lama atau selalu berpindah-pindah dalam tempo yang relatif singkat mengikuti area penambangan. Namun, di lokasi perkantoran, fasilitas kesehatan atau perumahan karyawan tetap digunakan material perkerasan dari aspal atau beton semen. Tabel 7 memperlihatkan karakteristik keempat jenis material perkerasan.

• Material berbutir
Material berbutir terdiri atas kerikil dari sungai atau agregat batuan hasil mesin pemecah batu (crusher). Distribusi ukuran butir material tersebut harus mengikuti standar baku, baik ASTM, AASHTO, NAASRA atau SNI, agardapat menghasilkan kestabilan secara mekanis dan dapat dipadatkan. Dalam proses perkerasannya dapat pula ditambahkan aditif untuk menambah kestabilan tanpa menambah kekakuan.

• Material terikat
Material terikat adalah material perkerasan yang dihasilkan dengan menambahkan semen, kapur, atau zat cair lainnya dalam jumlah tertentu untuk menghasilkan bahan yang terikat. Ikatan antar butir akan menghasilkan kuat tarik yang besar, sehingga diharapkan lapisan perkerasan dapat menahan beban kendaraan dengan baik dan berumur pakai lama.

• Aspal
Aspal adalah kombinasi bitumen dengan agregat yang dicampur, dihamparkan dan dipadatkan dalam kondisi campuran yang masih panas, sehingga terbentuk lapisan perkerasan. Kekuatan aspal diperoleh dari gesekan antara partikel-agregat, viskositas bitumen pada saat pelaksanaan perkerasan, kohesi dalam massa bitumen, dan adhesi antara bitumen dengan agregat. Adapun kegagalan perkerasan aspal yang umum terjadi adalah akibat stabilitas yang kurang sehingga terjadi deformasi permanen, atau akibat kelelahan sehingga terjadi retakan-retakan.

• Beton semen
Beton semen adalah agregat yang dicampur dengan semen PC secara basah. Lapisan beton semen dapat digunakan sebagai lapisan fondasi bawah pada perkerasan lentur dan kaku dan sebagai lapisan fondasi atas pada perkerasan kaku.

Sebagai lapisan fondasi bawah, beton semen dapat dituangkan begitu saja di atas lapisan subgrade yang jelek (poor sub-grade) tanpa digilas., Beton semen harus memiliki kuat tekan minimum 5 MPa setelah 28 hari jika menggunakan campuran abubatu (flyash) dan jika tanpa abu batu kuat tekan minimumnya 7 MPa.

Pada perkerasan kaku memang selalu menggunakan beton semen sebagai lapisan atau landasan fondasi atas. Prinsip parameter perencanaan fondasi beton didasarkan atas kuat lentur rencana 90 hari. Setelah 90 hari diestimasi bahwa kuat lentur fondasi cukup stabil pada ketebalan perkerasan yang telah diperhitungkan.

3.3. LAPISAN PERKERASAN JALAN
Seperti telah disinggung sebelumnya bahwa terdapat tiga jenis konstruksi lapisan perkerasan, yaitu lapisan perkerasan lentur, lapisan per-kerasan kaku dan lapisan perkerasan kombinasi lentur-kaku. Setiap jenis lapisan perkerasan umumnya terdiri dari 2 – 3 susunan material di atas lapisan tanah dasar (sub-grade). Lapis paling atas adalah lapis permukaan (surface course), dibawahnya adalah lapis fondasi atas (base course) dan diantara base-course dengan sub-grade adalah lapis fondasi bawah (sub-base course).

• Susunan lapisan perkerasan
Jenis-jenis susunan lapisan perkerasan yang terlah disebutkan di atas mempunyai fungsi yang berbeda-beda di dalam merespon beban yang diterimanya. Rancangan konstruksinya didasarkan atas kondisi alamiah lapisan tanah dasar, intensitas lalulintas yang akan melaluinya, faktor lingkungan dan kondisi cuaca serta air tanah. Adapun fungsi dari masingmasing lapisan dapat diuraikan sebagai berikut:

a. Lapis permukaan

Sebagai lapis perkerasan penahan beban roda yang mempunyai stabilitas tinggi untuk menahan roda selama masa pelayanan
Lapis kedap air, sehingga air hujan yang mengalir diatasnya tidak meresap kedalamnya dan tidak pula melemahkan lapisan tersebut.
Sebagai lapis aus (wearing course), artinya lapisan yang langsung menderita gesekan akibat rem kendaraan, sehingga mengakibatkan keausan ban.
Sebagai lapis yang menyebarkan beban ke lapisan bawah, sehingga dapat dipikul oleh lapisan lain yang mempunyai daya dukung lebih jelek.

b. Lapis fondasi atas

Merupakan bagian perkerasan untuk menahan gaya melintang dari beban roda dan menyebarkannya ke lapisan dibawahnya.
Sebagai lapis peresapan untuk lapisan dibawahnya.
Sebagai bantalan bagi lapis permukaan.

c. Lapis fondasi bawah

Merupakan bagian perkerasan untuk menyebarkan beban roda kendaraan ke tanah dasar.
Untuk mengurangi tebal lapisan diatasnya karena material atau bahan untuk fondasi bawah umumnya lebih murah dibanding perkerasan diatasnya, sehingga dapat
mengefisiensikan penggunaan material.
Sebagai lapis peresapan agar air tanah tidak berkumpul di fondasi.
Merupakan lapis pertama yang harus dikerjakan cepat agar dapat menutup lapisan tanah dasar dari pengaruh cuaca, atau melemahkan daya dukung tanah dasar akibat selalu menahan roda alat berat.
Mencegah partikel-partikel halus dari tanah dasar naik ke lapis fondasi.


• Lapisan perkerasan lentur

Lapisan perkerasan lentur terdiri dari 3 lapisan di atas tanah dasar, yaitu lapis fondasi bawah, lapis fondasi atas dan lapisan permukaan seperti terlihat pada Gambar 10. Dengan tiga susunan lapisan tersebut, maka jalan diharapkan memiliki karakteristik sebagai berikut:
Bersifat elastis jika menerima beban, sehingga dapat memberi kenyaman-an bagi pengguna jalan;
Pada umumnya menggunakan bahan pengikat aspal;
Seluruh lapisan ikut menanggung beban;
Penyebaran tegangan diupayakan tidak merusak lapisan tanah dasar;
Usia maksimum yang diharapkan adalah 20 tahun;
Selama usia tersebut diperlukan pemeliharaan secara berkala (routine maintenance).


Untuk memperoleh kualitas jalan yang memadai agar sesuai dengan karakteristik di atas, maka jenis material dan tebal lapisan masing-masing susunan lapisan harus diperhatikan. Tabel 8 memperlihatkan batas-batas minimum tebal lapisan perkerasan dan bahan yang digunakannya.

*) Batas 20 cm dapat diturunkan menjadi 15 cm bila fondasi bawahnya menggunakan material berbutir kasar.

• Lapisan perkerasan kaku
Lapisan perkerasan kaku maksudnya adalah lapisan permukaannya terbuat dari plat beton. Metoda perencanaan untuk menentukan tebal lapisan perkerasan didasarkan pada perkiraan sebagai berikut:

Kekuatan lapisan tanah dasar atau harga CBR atau angka Modulus Reaksi Tanah Dasar (k);
Kekuatan beton yang digunakan untuk lapisan perkerasan;
Prediksi volume dan komposisi lalulintas selama usia rencana;

Ketebalan dan kondisi lapisan fondasi bawah (sub-base) yang diperlukan untuk menopang konstruksi, lalulintas, penurunan akibat air dan perubahan volume lapisan tanah dasar serta sarana perlengkapan daya dukung permukaan yang seragam di bawah dasar beton. Terdapat dua jenis lapisan perkerasan kaku, yaitu
(1) perkerasan beton semen dan
(2) perkerasan dengan permukaan aspal.

Perkerasan beton semen didefinisikan sebagai perkerasan yang mempunyai lapisan dasar beton dari Portland Cement (PC); sedangkan perkerasan dengan permukaan aspal adalah salah satu dari jenis komposit. Adapun tipikal susunan lapisan perkerasan kaku secara umum 4. ASPEK KESELAMATAN JALAN ANGKUT
Aspek-aspek teknis yang telah diuraikan sebelumnya, di samping diarahkan untuk meraih umur layanan jalan sesuai yang direncanakan, juga harus memenuhi persyaratan keselamatan, keamanan dan kenyamanan pengemudi. Beberapa aspek keselamatan sepanjang jalan angkut yang akan diuraikan meliputi :
(1) jarak pandang yang aman,
(2) rambu-rambu pada jalan angkut,
(3) lampu penerangan, dan
(4) jalur pengelak untuk menghindari kecelakaan.

4.1. JARAK PANDANG YANG AMAN
Jarak pandang yang aman (safe sight distance) diperlukan oleh pengemudi (operator) untuk melihat ke depan secara bebas pada suatu tikungan. Jika pengemudi melihat suatu penghalang yang membahayakan, pengemudi dapat melakukan antisipasi untuk menghindari bahaya tersebut dengan aman. Jarak pandang minimum sama dengan sama dengan jarak berhenti. Jarak pandang terdiri dari (1) Jarak Pandang Henti (Jh) dan (2) Jarak Pandang Mendahului (Jd).

Jarak Pandang Henti adalah jarak minimum yang diperlukan oleh setiap pengemudi untuk menghentikan kendaraannya dengan aman begitu melihat adanya halangan di depan. Ketinggian mata pengemudi berkisar antara 4,00 – 4,90 m, sedangkan tinggi penghalang yang dapat menimbulkan kecelakaan berkisar antara 0,15 – 0,20 m diukur dari permukaan jalan. Jarak Pandang Henti berkaitan erat dengan kecepatan laju kendaraan, gesekan ban dengan jalan, waktu tanggap dan gravitasi dan dapat diformulasikan sebagai berikut:


Persamaan (23) untuk jalan datar dan (24) untuk jalan dengan kemiringan tertentu,
di mana:
VR = kecepatan rencana, km/jam
T = waktu tanggap, ditetapkan 2,50 detik
fp = koefisien gesek memanjang antara ban dengan perkerasan jalan, menurut AASHTO = 0,28 – 0,45; menurut Bina Marga = 0,35 – 0,55
L = kemiringan jalan, %Jarak pandang lengkung horizontal
Jarak pandang pengemudi pada lengkung horizontal (di tikungan) adalah pandangan bebas pengemudi dari halangan benda-benda di sisi jalan (daerah bebas samping). Daerah bebas samping adalah ruang untuk menjamin kebebasan pandang di tikungan sehingga Jh terpenuhi.

Dengan demikian, daerah bebas samping dimaksudkan untuk memberikan kemudahan pandangan di tikungan dengan membebaskan objek-objek penghalang sejauh E meter diukur dari garis tengah lajur dalam sampai objek penghalang pandangan (lihat Gambar 14 dan 15). Daerah bebas samping dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
(1) Jika Jh < Lt :
(2) Jika Jh > Lt :
di mana :
R = jari-jari tikungan, m
R’ = jari-jari sumbu lajur dalam, m
Jh = jarak pandang henti, m
Lt = panjang tikungan, m

Jarak pandang lengkung vertikal
Lengkung vertikal direncanakan untuk mengubah secara bertahap perubahan daru dua macam kemiringan arah memanjang jalanpada setiap lokasi yang diperlukan. Hal ini dimaksudkan untuk menyediakan Jarak Pandang Henti yang cukup demi keamanan dan kenyamanan. Lengkung
vertikal terdiri dari dua jenis, yaitu (1) Lengkung Cembung dan (2) Lengkung Cekung.

a. Lengkung vertikal cembung
Sketsa lengkung vertikal cembung dapat diilihat pada Gambar 16. Sementara pada Tabel 19., diperlihatkan ketentuan tinggi untuk lengkung cembung menurut Bina Marga (1997).
Tabel 9
Ketentuan Tinggi Untuk Jarak Pandang
Dengan menggunakan Gambar 16a dan 16b dapat ditentukan panjang lengkung parabola pada lengkung vertikal cembung sebagai berikut:
(1) Jika Jh < L :
(2) Jika Jh > L :
di mana :
L = panjang lengkung parabola, m
A = perbedaan kemiringan dua titik pengamatan, m
Jh = jarak pandang henti, m

b. Lengkung vertikal cekung
Tidak ada dasar yang dapat digunakan untuk menentukan panjang lengkung cekung vertikal ( L ), akan tetapi ada empat kriteria sebagai pertimbangan yang dapat digunakan, yaitu:

Jarak sinar lampu besar kendaraan (Gambar 17a dan 17b)
Kenyamanan pengemudi
Ketentuan drainase
Penampilan secara umum
4.2. RAMBU-RAMBU PADA JALAN
Untuk lebih menjamin menjamin keamanan sehubungan dengan di-operasikannya suatu jalan angkut, maka perlu kiranya dipasang rambu-rambu sepanjang jalan angkut tersebut terutama pada tempat-tempat yang berbahaya. Rambu-rambu dipasang untuk keselamatan:

Pengemudi dan kendaraan itu sendiri;
Binatang yang ada di sekitar jalan angkut;
Masyarakat setempat yang biasa menggunakan jalan tambang;
Kendaraan lain yang mungkin lewat pada jalan tersebut;
Tanda adanya perempatan, pertigaan, persilangan dengan jalan umum, misalnya rel keret api, dsb.


4.2.1. LAMPU PENERANGAN JALAN
Lampu penerangan perlu dipasang apabila jalan angkut akan digunakan pada malam hari. Pemasangan bisa dilakukan berdasarkan jarak maupun tingkat bahayanya. Lampu-lampu tersebut dipasang antara lain pada:

Tikungan (belokan),
Perempatan atau pertigaan jalan,
Jembatan,
Tanjakan maupun turunan yang cukup tajam.


4.2.2. JALUR PENGELAK UNTUK MENGHINDARI KECELAKAAN
Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi karena kendaraan slip, rem blong atau sebab lain, maka pada jalur angkut perlu dibuat jalur pengelak (runaway precaution). Ditinjau dari daerah datar sepanjang jalur memanjang yang tersedia, terdapat dua cara membuat jalur pengelak. Untuk daerah yang sempit, misalnya jalan dibuat antara tebing dan jurang, maka dibuat lajur khusus untuk mengelakkan kendaraan seperti terlihat pada Gambar 19. Sedangkan Gambar 20 adalah bentuk jalur pengelak untuk daerah yang luas.

5. PENUTUP
Ketentuan-ketentuan yang sudah dipaparkan pada bab-bab terdahulu merupakan bahan pertimbangan didalam merancang jalan tambang. Ada kemungkinan pada pelaksanaan pembuatan jalan tambang harus dirancang suatu perhitungan di luar ketentuan tersebut. Misalnya dalam menentukan jari-jari tikungan minimum, di mana lebar truck tambang bisa mencapai 2 – 3 kali lipat lebar truck tronton sementara kecepatan rata-ratanya hanya berkisar 30 km/jam, maka kemungkinan terjadi penyimpangan dari yang telah ditentukan oleh Bina Marga.

Artinya adalah perhitungan rancangan jalan tambang menjadi lebih sederhana, yaitu mengutamakan jari-jari tikungan yang lebar dan aman untuk dua lajur tanpa harus mempertimbangkan secara serius kecepatan trucknya. Berbeda dengan rancangan jalan angkut yang menghubungkan daerah di luar konsesi tambang atau jalan yang dilalui oleh kendaraan umum menuju lokasi penambangan. Untuk kondisi tersebut perhitungan yang telah diuraikan sebelumnya patut dilaksanakan.

Dapat disimpulkan bahwa pada hakekatnya dalam merancang jalan angkut tambang ekuivalen dengan jalan umum dari Bina Marga. Pengalaman menunjukkan bahwa penyimpangan di dalam merancang jalan di lokasi tambang umumnya terpaksa harus dilakukan karena:

jalan tambang yang sering berpindah;
dimensi alat angkut tambang besar, penetrasi terhadap badan jalan tinggi, sementara kecepatan rendah;
areal panambangan atau pit terbatas, sementara lalulintas alat angkut padat;
jalan tambang hanya dipadatkan oleh buldozer dengan perkerasan seadanya dan tanpa lapisan permukaan permanen, sehingga perawatan menjadi sangat intensif;
akibat jalan yang selalu berubah, maka drainase jalan dibuat seperlunya.


Walaupun demikian, perhitungan untuk merancang jalan tambang tetap memperhatikan aspek keselamatan kerja pengangkutan, yaitu dengan memasang rambu-rambu dan jalur pengelak. Rambu-rambu lalulintas di jalan umum sebagian dapat diterapkan di sepanjang jalan tambang, namun ada pula rambu-rambu yang bersifat khas lokasi tambang, misalnya “Dahulukan Alat-alat Berat”, “Keep Right (Jalan disebelah kanan)”, “Gunakan Retarder”, atau rambu lain yang disesuaikan dengan situasi tambang setempat.

Desigend by : Ashar-Antek Ashar-redland.blogspot.com