BAB V PENYELIDIKAN HIDROLOGI DAN RENCANA SISTEM PENYALIRAN TAMBANG 5.1. Dasar Teori Sistem penambangan yang banyak digunakan saat ini ada tiga macam, yaitu sistem tambang terbuka, tambang bawah tanah dan tambang bawah air. Pemilihan metode penambangan ini didasarkan pada kondisi Topografi, Geologi, Endapan Bahan Galian dan nilai Ekonominya. Sistem penambangan yang digunakan di Dusun Plampang II, Desa kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah Istimewa Yogyakarta adalah sistem tambang bawah tanah dengan metode cut & fill. Hal ini dipilih karena kondisi badan bijih melebar dan berbentuk lensa sehingga metode cut and fill. ini sesuai dengan untuk bahan galian mangan yang berada di Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah Istimewa Yogyakarta. Sistem tambang bawah tanah akan menghasilkan lubang bukaan penambangan, sehingga selama kegiatan penambangan akan menghadapi kendala air terutama air hujan. Di daerah ini terdapat air tanah yang cukup banyak, sehingga air tanah dapat mempengaruhi kegiatan tambang secara signifikan. Oleh karena itu perlu dibuat rancangan 75
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB V
PENYELIDIKAN HIDROLOGI DAN RENCANA SISTEM
PENYALIRAN TAMBANG
5.1. Dasar Teori
Sistem penambangan yang banyak digunakan saat ini ada tiga macam, yaitu
sistem tambang terbuka, tambang bawah tanah dan tambang bawah air. Pemilihan
metode penambangan ini didasarkan pada kondisi Topografi, Geologi, Endapan
Bahan Galian dan nilai Ekonominya. Sistem penambangan yang digunakan di Dusun
Plampang II, Desa kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo, Daerah
Istimewa Yogyakarta adalah sistem tambang bawah tanah dengan metode cut & fill.
Hal ini dipilih karena kondisi badan bijih melebar dan berbentuk lensa sehingga
metode cut and fill. ini sesuai dengan untuk bahan galian mangan yang berada di
Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap, Kabupaten Kulon Progo,
Daerah Istimewa Yogyakarta.
Sistem tambang bawah tanah akan menghasilkan lubang bukaan penambangan,
sehingga selama kegiatan penambangan akan menghadapi kendala air terutama air
hujan. Di daerah ini terdapat air tanah yang cukup banyak, sehingga air tanah dapat
mempengaruhi kegiatan tambang secara signifikan. Oleh karena itu perlu dibuat
rancangan penyaliran air tambang untuk mengatasi masalah air yang berasal dari air
hujan dan air tanah.
Salah satu ciri utama tambang bawah tanah adalah adanya pengaruh air tanah
pada kegiatan penambangan. Elemen-elemen air tanah tersebut antara lain muka air
tanah, panas/temperatur, tekanan udara dan lain-lain yang dapat mempengaruhi
kondisi tempat kerja, yang selanjutnya mempengaruhi produktivitas tambang. Oleh
karena itu perlu dilakukan adanya kajian hidrogeologi.
Agar dalam melakukan kajian hidrogeologi dapat berjalan lancar dan tepat
sasaran, diperlukan kerangka kajian. Kerangka kajian ini sebagai acuan pelaksanaan
kajian di lapangan, terutama cakupan materi, data-data yang harus diambil, urutandan
75
kaitan masing-masing aspek kajian serta hasil yang diperoleh. Secara ringkas
kerangka kajian mencakup :
1. Kajian Hidrologi
2. Kajian Hidrogeologi
3. Pengendalian Air Tambang
4. Perhitungan Dimensi Saluran Terbuka
5. Perhitungan Dimensi sumuran
6. Perhitungan Julang Total Pompa Dan Spesifikasi Pompa
Diagram alir kerangka kajian hidrogeologi dapat dilihat di sebagai berikut :
Gambar 5.1Kerangka Kajian Hidrogeologi PT. Ultra Mine Indonesia
76
KAJIAN HIDROGEOLOGI
KAJIAN HIDROLOGI Dusun Plampang II, meliputi :Kondisi Hidrologi daerah penyelidikanKondisi morfologi daerah Analisis data curah hujan
KAJIAN HIDROGEOLOGI Dusun Plampang II , meliputi :Kondisi geologi.Kondisi akuifer.Kondisi airtanah.Kondisi kualitas airtanah.
M A T E R I K A J I A N
PENGENDALIAN AIR TAMBANG
Luas daerah tangkapan hujanRencana kemajuan tambang (kemajuan penambangan)Sumber dan jumlah air tambang
Penentuan bentuk saluran terbuka (paritan) untuk air tambang.Penentuan bentuk kolam pengendapan
DATA MASUKAN
DATA MASUKAN
Perhitungan dimensi saluran air (paritan) untuk air tambang.Perhitungan dimensi kolam pengendapan
5.2 Kajian Hidrologi
Gambar 5.2 Kajian Hidrogeologi
Pada umumnya proses-proses yang berkaitan dengan siklus air merupakan hal
yang periodik terhadap ruang dan waktu, yang tergantung pada pergerakan bumi
terhadap matahari dan rotasi bumi pada porosnya.
a) Siklus Hidrologi dan Neraca Air
Di bumi terdapat kira-kira sejumlah 1,3-1,4 milyar km3 air yang terdiri dari
97,5% air laut; 1,75% berbentuk es; dan 0,73% berada di daratan sebagai air sungai,
77
air danau, air tanah, dan sebagainya. Hanya 0,001% berbentuk uap di udara.Air di
bumi ini mengulangi terus menerus sirkulasi penguapan, presipitasi, dan pengaliran
keluar (outflow). Air menguap ke udara dari permukaan tanah dan laut, berubah
menjadi awan sesudah melalui beberapa proses dan kemudian jatuh sebagai hujan
atau salju ke permukaan laut atau daratan. Sebelum tiba ke permukaan bumi sebagian
langsung menguap ke udara dan sebagian tiba ke permukaan bumi.Tidak semua
bagian hujan yang jatuh ke permukaan bumi mencapai permukaan tanah. Sebagian
akan tertahan oleh tumbuh-tumbuhan dimana sebagian akan menguap dan sebagian
lagi akan jatuh atau mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.
Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah
(infiltrasi). Bagian yang lain merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk
permukaan tanah, kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke
sungai-sungai dan akhirnya ke laut. Tidak semua butir air yang mengalir akan tiba ke
laut, dalam perjalanan ke laut sebagian akan menguap dan kembali ke udara.
Sebagian air yang masuk ke dalam tanah keluar kembali segera ke sungai-sungai
(disebut aliran intra=interflow). Tetapi sebagian besar akan tersimpan sebagai air
tanah (groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang
lama ke permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah (disebut groundwater runoff
= limpasan air tanah).
Sungai dapat menampung tiga jenis air limpasan, yakni limpasan air permukaan
(surroom runoff), aliran intra (interflow) dan limpasan air tanah (groundwater runoff)
yang pada akhirnya ketiga jenis limpasan itu akan mengalir ke laut. Air yang ada
dilaut mengalami evaporasi yang terjadi karena terkena sinar matahari ( pemanasan )
sehingga air laut akan mengalami penguapan. uap dari laut tersebut akan naik atau
terhembus ke atas daratan (kecuali bagian yang telah jatuh sebagai presipitasi ke
laut), jatuh ke daratan sebagai presipitasi (sebagian jatuh langsung ke sungai-sungai
dan mengalir langsung ke laut). Sebagian dari hujan atau salju yang jatuh di daratan
menguap dan meningkatkan kadar uap di atas daratan, sedangkan sebagian yang lain
mengalir ke sungai dan akhirnya ke laut.
Sirkulasi yang kontinu antara air laut dan air daratan berlangsung terus.Sirkulasi
air ini disebut siklus hidrologi (hydrological cycle).Sirkulasi air ini dipengaruhi
78
olehkondisi meteorologi(suhu, tekanan, atmosfer, angin, dan lain-lain) dan kondisi
topo-
grafi, tetapi kondisi meteorologi adalah faktor-faktor yang menentukan.
Gambar 5.3Siklus hidrologi
Dalam proses sirkulasi air, penjelasan mengenai hubungan antara aliran
kedalam (inflow) dan aliran keluar (outflow) di suatu daerah untuk suatu periode
tertentu disebut neraca air (water balance).
b) Kondisi Hidrologi Daerah Penyelidikan
Daerah penelitian di Dusun Plampang II, Desa Kalirejo, Kecamatan Kokap,
Kabupaten Kulonprogo, Daerah Istimewa Yogyakarta memiliki hujan tropis yang
ditandai dengan adanya pergantian dua musim, yaitu musim hujan dan musim
kemarau. Temperatur udara berkisar antara 30◦C - 35◦C. Curah hujan rata-rata
pertahun yaitu 169,4 mm. Jumlah hari hujan rata-rata per tahun hanya 100,18
hari/tahun. Curah hujan harian maksimum adalah 26,12mm/hari.
( Perhitungan curah hujan rata-rata dapat dilihat pada lampiran E.1)
c) Curah Hujan
Curah hujan akan menunjukkan suatu kecenderungan pengulangan. Sehubungan
dengan hal tersebut, dalam analisis curah hujan dikenal istilah periode ulang hujan
(return of period), yang berarti kemungkinan periode terulangnya suatu tingkat curah
hujan tertentu. Satuan periode ulang adalah tahun.
79
Dalam perancangan suatu bangunan air atau dalam hal ini adalah sarana
penyaliran tambang, salah satu kriteria perancangan adalah hujan rencana, yaitu
curah hujan dengan periode tertentu atau curah hujan yang memiliki kemungkinan
akan terjadi sekali dalam suatu jangka waktu tertentu.
Tabel 5.1Data Curah Hujan perhari Kecamatan Kokap Tahun 2005-2014
Sumber : Dinas Pertanian Kabupaten Kulon Progo
d) Analisa Data Curah Hujan
Berdasarkan hasil perhitungan curah hujan rencana (dapat dilihat di lampiran
E.1), curah hujan rencana dengan PUH 6 tahun adalah sebesar 28,86 mm. Maka
perhitungan intensitas curah hujan adalah :
I=R24
24 (24t )
23
Keterangan : I = Intensitas curah hujan (mm/jam)R24 = Curah hujan harian maksimum (mm/hari)t = Waktu = 1 jam.
I=R24
24 (24t )
23
=28 ,8624 (24
1 )2
3
= 10,01 mm/ jam( Perhitungan curah hujan rencana dapat dilihat pada lampiran E.2)
80
J an Feb Mar Apr Mei J un J ul Agt Sept Okt Nov Des
Air yang masuk ke dalam front tambang dapat mengganggu kegiatan
operasional dan produksi. Oleh karena itu, debit total air yang masuk ke dalam front
tambang harus diperhitungkan dengan tepat agar pengeluaran air dapat dilakukan
dengan optimal. Berikut ini adalah Q rembesan dan Q limpasan air yang masuk ke
tambang:
Tabel 5.3Debit Air
84
sumber C I (mm/ jam) A (km2) Qr (m3/detik)Air Permukaan 0.8 10,01 0,22 1,1Air Rembesan - - - 0,000117
( Perhitungan koefisien limpasan dan debit air pada area penambangan dapat
dilihat pada lampiran E.3 dan E.4)
5.4.Pengendalian Air Tambang
Setiap tambang, baik banyak ataupun sedikit selalu ada air yang mengalir masuk
ke dalam tambang. Air ini masuk melalui batas perlapisan, celah-celah batuan
ataupun patahan. Masuknya air kedalam tambang harus dicegah atau dikeluarkan
agar tambang tidak terjadi genangan. Pencegahan masuknya air kedalam tambang
dapat dilakukan dengan jalan membuat parit pada samping bagian jalan tambang,
kemudian mengalirkannya ke tempat lain keluar daerah penambangan. Pada tempat-
tempat yang diperkirakan akan menjadi jalur masuknya air kedalam tambang,
misalnya pada perpotongan antara aliran sungai dan singkapan.
Penyaliran pada sistem tambang bawah tanah umumnya dilakukan dengan cara
sebagai berikut :
a. Penyaliran tambang dengan pemompaan
Yaitu dengan mengeluarkan air tanah yang terdapat pada suatu jenjang.Air
tersebut selanjutnya dipompa keluar atau ke permukaan tambang menuju ke kolam
pengendapan dan selanjutnya dikeluarkan ke sungai jika sudah memenuhi syarat
tertentu.Penyaliran dengan pemompaan dapat dilakukan dengan sistem pemompaan
langsung menggunakan pompa slurry dan dengan sistem pemompaan tidak langsung
berupa fasilitas pompa yang terpasang secara terpisah untuk memompa air bersih
(tidak berlumpur), dimana air tambang yang terkumpul diendapkan terlebih dahulu
untuk memisahkan air jernih dengan endapan lumpur pada suatu sumur pengendap
(settler sump).
b. Penyaliran tambang dengan paritan
Yaitu dengan membuat suatu paritan yang mengelilingi tambang untuk
mencegah masuknya air dalam area kerja tambang untuk tambang bawah tanah. Air
yang mengalir dengan sistem ini menggunakan gaya gravitasi untuk keluar ke
permukaan.Karena pada lokasi penelitian di Dusun PlampangII air tanah tidak
85
mempengaruhi kegiatan penambangan, maka sistem penyaliran yang ada hanya
menggunakan paritan.Pengendalian air tambang ini meliputi :
1) Perhitungan jumlah air tambang
2) Penentuan saluran terbuka
3) Penentuan kolam pengendapan.
Jumlah air tambang pada tambang terbuka adalah jumlah air limpasan dan
jumlah air hujan yang langsung masuk ke dalam tambang.
5.4.1.Sistem Penyaliran Tambang
Sistem penyaliran yang digunakan dalam kegiatan tambang pada PT. Ultra Mine
Indonesia adalah mine dewatering dan mine drainage. Sistem mine dewatering
digunakan untuk mengeluarkan air yang berada di dalam front tambang dan
mengganggu kegiatan produksi. Sedangkan sistem mine drainage digunakan untuk
memasukkan air ke dalam front tambang yang dibutuhkan untuk mendukung
operasional kegiatan tambang.
5.4.2. Saluran Terbuka
Masalah yang cukup penting dalam merancang sistem penyaliran tambang
adalah penentuan dimensi saluran terbuka. Saluran terbuka merupakan salah satu
metode yang digunakan pada mine drainage system. Sistem ini digunakan pada
bukaan tambang sebagai jalan masuk utama dan saluran terbuka disekitar area
tambang . Untuk itu, perhitungan dimensi saluran dilakukan dengan menggunakan
rumus Manning :
Q = 1n
R23 S
12 A
Keterangan:
Q : debit aliran (m3/detik)n :koefisien kekasaran saluranA : luas penampang saluran (m2)R : jari – jari hidrolis (m)S : kemiringan dasar saluran (%)
86
Gambar 5.7Penampang Saluran Terbuka
Untuk saluran berbentuk persegi dengan kemiringan sisi 500, digunakan rumus :
Z = 1tg 50∘ = 0 ,577
b = [(Z2 + 1)12 − Z ]× d = 1, 155 d
A = (b + Zd).d
= (1,155d+0,577d) x d = 1,73d2
P = b + {(1+Z2)0,5 – Z} = 3,455d
R = AP
= 1 , 73 d2
3 , 455 d=0,5 d
Dengan :
Q = Debit aliran air dalam saluran (m3/detik)R = Jari-jari hidrolik (m)A = Luas penampang saluran (m2)S = kemiringan (0,25%)n = Koefisien kekasaran dinding saluran (tetapan Manning)
Saluran untuk mengalirkan air tambang umumnya terdiri dari tanah maka
koefisien kekasaran dinding saluran diperoleh nilai n = 0,02.
( Perhitungan dimensi saluran terbuka dapat dilihat pada lampiran E.5)
5.4.3. Sumuran
Sumuran digunakan untuk menampung air yang akan digunakan untuk kegiatan
operasional tambang. Berikut ini adalah volume air rembesan dan dimensi sumuran
berdasarkan perhitungan pada Lampiran E.7:
Volume air rembesan per hari:
Volume total per hari = 10,11m3
Volume pemompaan 1 hari = 6 m3
Volume yang belum terpompa = 4,11 m3
Dimensi dari sumuran yang akan dibuat
Lebar sumuran = 2 m
Panjang sumuran = 2 m
Tinggi sumuran = 2 m
Volume sumuran = 8 m3
( Perhitungan dimensi sumuran dapat dilihat pada lampiran E.6)
5.5. Perhitungan Pompa
Tambang bawah tanah di adit 1,2 menggunakanMine DewateringSystem.Oleh
karena itu perlu dilakukan perhitungan untuk menemukan jenis dan jumlah pompa
yang sesuai untuk digunakan dalam kegiatan penambangan tersebut.
a) Julang Total Pompa
Julang (Head) pompa adalah energi yang harus disediakan untuk dapat
mengalirkan sejumlah air seperti yang direncanakan. Rumus yang digunakan adalah :
H = ha + ∆ hp + hf +
Vd2
2 g
Keterangan :
H = Julang total pompa (meter)ha = Julang statik total (meter)∆ hp = Perbedaan julang tekanan pada kedua permukaan air
88
hf = kerugian pada pipa (meter)
b) Perhitungan Pompa Antara Permukaan dan Sump
1. Julang Statik
Julang statik timbul karena perbedaan elevasi antara muka air pada pipa isap
dan pipa keluar
Gambar 5.8JulangStatik
2. Julang Tekanan
Julang tekanan (∆ hp) yang bekerja pada kedua permukaan air dianggap sama
karena tekanan pada muka air isap sama dengan tekanan pada muka air keluar maka
julang tekanan = 0 (nol)
3. Julang Kehilangan (Head Loss)
Kehilangan julang adalah energi untuk mengatasi kehilangan-kehilangan yang
timbul akibat aliran fluida yang terdiri dari kehilangan julang gesek didalam pipa,
kehilangan julang pada belokan, katup dan perubahan diameter pipa.
a. Kehilangan Julang Gesek
h f= f ( L .V 2
2. D . g )
Keterangan :
hf : julang gesek (m)
f : koefisien kerugian pipa (m)L : panjang pipa (m)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)D : diameter pipa (m)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)
b. Kehilangan Julang pada Belokan.
89
hb= f b x (v )2
2 . g
Keterangan :
hb : julang pada belokan (m) fb : koefisien kerugian pada belokanV : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)
R : jari-jari lengkung belokan (m)D : diameter dalam pipa (m)θ : sudut belokan pipa (derajat)
4. Julang Katup Isap
h f 3=f [ v2
2 g ]Keterangan
hf3 : julang katup isap (m)f : koefisien kerugian pada katup isap (lihat tabel 5.6)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)
5. Julang Kecepatan
hv=v2
2 g
Keterangan :
90
hv : julang kecepatan (m)V : kecepatan aliran air dalam pipa (m/detik)g : percepatan gravitasi bumi (9,812 m/ detik2)
Tabel 5.5Koefisien Kerugian Pada Berbagai Katup Isap