OPTIMASI PRODUKSI PENAMBANGAN DARI ASPEK PERANCANGAN GEOMETRI LERENG KUARI TANAH LIAT MLIWANG BARAT PT. SEMEN INDONESIA (PERSERO) TBK. KABUPATEN TUBAN, JAWA TIMUR Skripsi Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pertambangan (S.T) Oleh: AHMAD SYAHAL SYAIFUDDIN 11160980000042 PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2019 M / 1440H
Welcome message from author
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
OPTIMASI PRODUKSI PENAMBANGAN DARI ASPEK
PERANCANGAN GEOMETRI LERENG KUARI TANAH LIAT
MLIWANG BARAT PT. SEMEN INDONESIA (PERSERO)
TBK. KABUPATEN TUBAN, JAWA TIMUR
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Pertambangan (S.T)
Oleh:
AHMAD SYAHAL SYAIFUDDIN
11160980000042
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1440H
i
OPTIMASI PRODUKSI PENAMBANGAN DARI ASPEK
PERANCANGAN GEOMETRI LERENG KUARI TANAH LIAT
MLIWANG BARAT PT. SEMEN INDONESIA (PERSERO)
TBK. KABUPATEN TUBAN, JAWA TIMUR
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Pertambangan (S.T)
Oleh:
AHMAD SYAHAL SYAIFUDDIN
11160980000042
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2019 M / 1440H
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
iii
LEMBAR PENGESAHAN
iv
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
v
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkah, rahmat dan
hidayah-Nya yang senantiasa dilimpahakan kepada penulis, sehingga penulis bisa
menyelasaikan skripsi dengan judul “Optimasi Produksi Penambangan Dari
Aspek Perancangan Geometri Lereng Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT.
Semen Indonesia (Persero) Tbk. Kabupaten Tuban, Jawa Timur”. Sebagai syarat
untuk menyelesaiakan Program Sarjana (S1) pada Program Studi Teknik
Pertambangan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif
Hidayatullah Jakarta.
Dalam penyusunan skripsi ini, banyak hambatan serta rintangan yang
penulis hadapi namun pada akhirnya dapat melaluinya berkat adanya bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak baik secara moral maupu spiritual. Untuk itu
pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada:
1. Kedua Orang Tua yang selalu memberi dukungan dan selalu mendoakan
penulis supaya lulus disaat yang tepat.
2. Ibu Prof. Dr. Lily Surraya selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi.
3. Bapak Dr. Ambran Hartono, M.Si selaku Ketua Prodi Teknik
Pertambangan
4. Bapak Tony Gunawan selaku Learning Center Manager at PT SI
5. Bapak Auliawan Tribrata ST selaku Pembimbing Lapangan dan Kepala
Seksi Perencanaan dan Pengawasan Tambang PT SI
6. Bapak Eko Purnomo ST selaku Kepala Seksi Reklamasi Tambang PT SI
7. Bapak Dr. Ir. Achmad Sarwiyana Sastratenaya selaku Pembimbing I
8. Bapak Ahmad Fauzan Haryono, S.T., M.T. selaku Pembimbing II
9. Bapak/Ibu Dosen Prodi Teknik Pertambangan
10. Teman-teman dan para sahabat seperjuangan Teknik Pertambangan UIN
Jakarta yang penulis banggakan, yang tidak dapat disebut satu-persatu.
11. Teman – teman semua yang banyak membantu penulis selama hidup di
Jakarta.
vii
Akhir kata penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih
jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya
membangun sangat penulis butuhkan demi kesempurnaan tugas akhir ini dan
semoga bermanfaat bagi semua. Amin.
Jakarta, 6 September 2019
Penulis,
Ahmad Syahal Syaifuddin
NIM : 11160980000042
viii
ABSTRAK
PT Semen Indonesia (Persero) Tbk. Terletak di Desa Sumberarum,
Kecamatan Kerek, Kabupaten Tuban, Jawa Timur. Penelitian dilakukan pada
penambangan Tanah Liat di Kuari Mliwang Barat PT SI. Penelitian ini bertujuan
untuk mengoptimalkan penambangan dengan cara memberi rekomendasi
geometri akhir penambangan yang stabil dan aman. Material penyusun pada
lereng Kuari Tanah Liat Mliwang Barat yaitu Top Soil, Claystone (Low Alumina)
dan Claystone (High Alumina). Analisis kestabilan lereng menggunakan software
Rocscience Slide v 6.0 dengan dua metode perhitungan yaitu Bishop Simplified
dan GLE/Morgenstern-Price. Data primer meliputi geometri lereng aktual dan
material properties yang dibutuhkan yaitu bobot isi tanah (γ), kohesi (C), dan
sudut gesek dalam (ϕ) yang didapatkan dari hasil pengujian di Laboratorium.
Penentuan nilai faktor keamanan minimum menggunakan usulan J.E. Bowles
yaitu FK ≥ 1,25. Nilai FK yang paling kritis terdapat pada lereng aktual ketiga
penampang yang telah dibuat yaitu 1,831 (Bishop Simplified). Rekomendasi
lereng dibuat berdasarkan material penyusun dalam kondisi jenuh agar pada saat
musim penghujan lereng tersebut tetap aman dan stabil. Geometri lereng yang
disarankan adalah dengan tinggi bench 2 meter, lebar bench 2 meter, dan sudut
kemiringan lereng tunggal 30° dengan tinggi lereng keseluruhan 16 meter,
sehingga nilai FK sebelumnya 1,831 menjadi 1,253 (Morgenstern-Price). Material
yang bias diambil setelah dilakukan rancangan geometri yang optimal sebesar
19.450 m3. Analisis geometri menyimpulkan bahwa kemiringan lereng aktual
terlalu landai dan nilai FK terlalu tinggi, menjadikan penambangan tidak optimal,
sehingga perlu dilakukan perbaikan geometri lereng dan pemantauan lereng secara
berkala.
Kata kunci: kuari tanah liat, geometri lereng, nilai Faktor Keamanan, Bishop
Simplified, Morgenstern-Price.
ix
ABSTRACT
PT Semen Indonesia (Persero) Tbk. Located in Sumberarum Village,
Kerek District, Tuban Regency, East Java. The research was carried out on Clay
Mining in West Kuari Mliwang PT SI. This study aims to optimize mining by
providing recommendations for the final geometry of stable and safe mining. The
constituent materials on the West Mliwang Clay Quarry slopes are Top Soil,
Claystone (Low Alumina) and Claystone (High Alumina). Slope stability analysis
using Rocscience Slide v 6.0 software with two calculation methods, namely
Bishop Simplified and GLE / Morgenstern-Price. Primary data include the actual
slope geometry and material properties required, namely soil weight weight (γ),
cohesion (C), and deep friction angle (ϕ) obtained from the test results in the
Laboratory. Determination of the minimum safety factor value using the J.E
Bowles proposal is FK ≥ 1.25. The most critical FK value was found on the actual
slope of the three cross sections that had been made, 1.831 (Bishop Simplified).
Slope recommendations are made based on the compiler material in saturated
conditions so that during the rainy season the slope remains safe and stable. The
recommended slope geometry is with a bench height of 2 meters, bench width of
2 meters, and a single slope angle of 30 ° with a total slope height of 16 meters, so
that the previous FK value was 1.831 to 1.253 (Morgenstern-Price). The material
that can be taken after the optimal geometry design is 19,450 m3. Geometry
analysis concludes that the actual slope is too gentle and the FK value is too high,
making mining not optimal, so that it is necessary to improve the geometry of the
slope and monitor the slope regularly.
Keywords: clay quarry, slope geometry, Safety Factor values, Bishop Simplified,
Morgenstern-Price.
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................... iv
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI ............................... v
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi
ABSTRAK .......................................................................................................... viii
ABSTRACT .......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDUHULUAN .................................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1
1.3. Perumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.4. Maksud Penelitian ......................................................................................... 3
1.5. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 4
BAB II .................................................................................................................... 5
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 5
2.1. Tanah Liat ...................................................................................................... 5
2.2. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng .............................. 6
2.2.1. Sifat Fisik dan Mekanik Utama Material ........................................... 6
2.2.2. Geometri lereng ................................................................................. 7
2.2.3. Pengaruh Tinggi Muka Air Tanah ..................................................... 8
2.2.4. Pengaruh Gaya luar ............................................................................ 8
xi
2.3. Jenis Longsoran Utama.................................................................................. 9
2.4. Faktor Keselamatan (Safety Factor) pada Lereng ....................................... 10
2.5. Peraturan Tentang Kestabilan Lereng ......................................................... 11
2.6. Geologi Daerah Penelitian ........................................................................... 12
2.6.1. Morfologi Daerah Penelitian ........................................................... 12
2.6.2. Stratigrafi ......................................................................................... 12
2.7. Kriteria Keruntuhan Mohr – Coulomb ........................................................ 15
2.8. Metode Kesetimbangan Batas / Limit Equilbrium Method (LEM) ............. 16
2.8.1. Metode Bishop Simplified ................................................................ 16
2.8.2. Metode Fellenius .............................................................................. 18
2.8.3. Metode Morgenstern-Price .............................................................. 19
2.9. Diagram Alir Penggunaan Software Rocscience Slide v 6.0 ....................... 21
2.10. Kegiatan Penambangan Tanah Liat ............................................................. 21
2.10.1. Pembersihan Lahan .......................................................................... 22
2.10.2. Pengupasan Tanah Penutup ............................................................. 22
2.10.3. Proses Penambangan Tanah Liat ..................................................... 23
2.10.4. Proses Pengangkutan Tanah Liat ..................................................... 24
2.10.5. Proses Reklamasi ............................................................................. 25
2.11. Ayat Al-Qur’an tentang Kestabilan Lereng ................................................. 26
2.12. Penelitian Terdahulu .................................................................................... 26
BAB III ................................................................................................................. 29
METODOLOGI PENELITIAN ........................................................................ 29
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ....................................................................... 29
3.2. Teknik Pengumpulan Data .......................................................................... 31
3.3. Teknik Pengolahan Data .............................................................................. 32
3.4. Bagan Alir Penelitian ................................................................................... 33
xii
BAB IV ................................................................................................................. 34
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................................. 34
4.1. Material Pembentuk Lereng ........................................................................ 34
4.2. Geometri Lereng Aktual Kuari Tanah Liat Mliwang Barat ........................ 35
4.3. Sifat Fisik dan Mekanik Material ................................................................ 37
4.4. Perhitungan Faktor Keamanan .................................................................... 38
4.4.1. Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Aktual ................................ 38
4.4.2. Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng Akhir
Penambangan. .................................................................................. 40
4.5. Integrasi Hasil .............................................................................................. 42
BAB V ................................................................................................................... 44
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 44
5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 44
5.2. Saran ........................................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 45
LAMPIRAN ......................................................................................................... 47
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Lokasi PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk. Pabrik Tuban. .............. 1
Gambar 1.2. Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI (Google Earth, 2019).................... 2
Gambar 2.1. Geometri Lereng (Klitche, 1999). ...................................................... 7
Gambar 2.2. Chart Kondisi Muka Air Tanah Hoek & Bray, 1981. ........................ 8
Gambar 2.3. Peta Sumber dan Bahaya Gempa Indonesia 2017. ............................. 9
Gambar 2.4. Longsor Busur (Hoek & Bray. 1981). .............................................. 10
Gambar 2.5. Morfologi Daerah Penelitian. ........................................................... 12
Gambar 2.6. Peta Geologi Regional Daerah Penelitian ........................................ 14
Gambar 2.7. Kolom Stratigrafi Zona Rembang (Pringgoprawiro, 1983 dalam
Mardiyanto, dkk, 2017) ................................................................... 15
Gambar 2.8. Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Suatu Potongan Metode Bishop
Simplified ......................................................................................... 17
Gambar 2.9. Gaya yang Bekerja pada Metode Fellinius. ..................................... 18
Gambar 2.10. Diagram Alir Analisis Kestabilan Lereng menggunakan Software
Rocscience Slide v 6.0. (Dokumentasi Penulis, 2019). ................. 21
Gambar 2.11. Permbersihan Lahan Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI. ................ 22
Gambar 2.12. Pengupasan Tanah Penutup Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI ..... 23
Gambar 2.13. Kegiatan penambangan tanah liat di Kuari Mliwang. .................... 24
Gambar 2.14. Kegiatan pengangkutan tanah liat di Kuari Mliwang PT SI. ......... 24
Gambar 2.15. Rute pengangkutan tanah liat di Kuari Mliwang PT SI. ................ 25
Gambar 2.16. Penggunaan Lahan Bekas Tambang PT SI untuk Budidaya Ikan.
(Seksi Reklamasi Tambang PT SI, 2019)...................................... 25
Gambar 2.17. Penggunaan Lahan Bekas Tambang PT SI untuk Penanaman
Tumbuhan dan Pembuatan Taman. (Seksi Reklamasi Tambang PT
SI, 2019). ....................................................................................... 26
Gambar 3.1. Peta Lokasi Pengambilan Sampel .................................................... 30
Gambar 3.2. Pengukuran Geometri Lereng Keseluruhan (overall slope) (Geovia
Surpac 6.6) ....................................................................................... 32
Gambar 3.3. Bagan Alir Penelitian. ...................................................................... 33
xiv
Gambar 4.1. Rekahan pada Material Kuari Tanah Liat Mliwang Barat. .............. 34
Gambar 4.2. Ketebalan tanah liat di Kuari Mliwang (Seksi Perencanaan dan
Pengawasan Tambang PT SI, 2019). ............................................... 35
Gambar 4.3. Penampang (NE – SW) Pada Peta Topografi Kuari Tanah Liat
Mliwang Barat PT. SI. ..................................................................... 35
Gambar 4.4. Penampang A – A’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (Α) 8°
dengan Tinggi Lereng (H) 16 m. ..................................................... 36
Gambar 4.5. Penampang B – B’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (α) 8° dengan
Tinggi Lereng (H)16 m. ................................................................... 36
Gambar 4.6. Penampang C – C’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (α) 8° dengan
Tinggi Lereng (H) 16 m. .................................................................. 37
Gambar 4.7. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Penampang B – B’ Metode
Perhitungan Bishop Simplified......................................................... 39
Gambar 4.8. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng
Akhir Penambangan dengan Sudut Lereng Tunggal 30 ° Metode
Perhitungan Morgenstern-Price. ...................................................... 41
Gambar 4.9. Material yang bisa ditambang setelah dilakukan rancangan geometri
lereng yang optimal. ........................................................................ 42
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Asumsi – Asumsi yang digunakan oleh beberapa Metode Irisan. ....... 20
Tabel 2.2. Kondisi Kesetimbangan yang dipenuhi oleh setiap Metode. ............... 20
Tabel 2.3. Data Produksi pada Kuari Tanah Liat Mliwang Tahun 2018 dan 2019
(Seksi Pengawasan dan Perencanaan Tambang PT SI, 2019). ............. 23
Tabel 2. 4. Penelitian Terdahulu ........................................................................... 27
Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan di Lapangan. ............................................................. 29
Tabel 3.2. Kordinat Titik Pengambilan Sampel. ................................................... 30
Tabel 4.1. Geometri Lereng Aktual Kuari Mliwang Barat. .................................. 37
Tabel 4.2. Parameter Material Properties Kuari Tanah Liat Mliwang Barat. ....... 37
Tabel 4.3. Hasil Interpretasi Nilai FK (faktor kemanan / safety factor) lereng
aktual Kuari Tanah Liat Mliwang Barat. .............................................. 39
Tabel 4.4. Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan. ............................. 40
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Nilai Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng
Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI. ............................................. 41
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Peta Geologi Regional Lembar Jatirogo. .......................................... 47
Lampiran 2. Hasil Pengujian Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah Liat (PT
Geomine Roclab’s Studio, 2019) ..................................................... 48
Lampiran 3. Data Produksi Tanah Liat PT Semen Indonesia Tahun 2018 – 2019.
......................................................................................................... 48
Lampiran 4. Hasil Perhitungan Nilai FK Lereng Aktual Kuari Tanah Liat
Mliwang Barat. ................................................................................ 49
Lampiran 5. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng
Akhir Penambangan Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI. ....... 52
1
BAB I
PENDUHULUAN
1.1. Latar Belakang
PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk (PT SI) merupakan perusahaan
BUMN yang bergerak di dalam industri semen di Indonesia bahkan mancanegara.
PT SI memiliki beberapa pabrik semen antara lain di Tuban Jawa Timur. Pangkep
Sulawesi Tenggara, Padang Sumatera Barat, dan Quang Ninh Vietnam. Lokasi
penelitian dilakukan di Desa Sumberarum Kecamatan Kerek Kabupaten Tuban
Jawa Timur dapat dilihat pada Gambar 1.1 berjarak sekitar 135 kilometer melalui
perjalanan darat dari Bandara International Juanda Surabaya. Bahan galian
tambang utama yang digunakan dalam proses pembuatan semen di pabrik PT SI
yaitu batu gamping dan tanah liat (clay). PT SI memiliki satu kuari batu gamping
dan dua kuari tanah liat untuk memasok kebutuhan bahan material untuk pabrik
pembuatan semen. Salah satu kuari yang dimiliki PT SI yaitu Kuari Tanah Liat
Mliwang dapat dilihat pada Gambar 1.2.
Gambar 1.1. Lokasi PT. Semen Indonesia (Persero) Tbk. Pabrik Tuban.
2
PT SI melakukan penambangan tanah liat dengan menggunakan metode
kuari. Dalam proses penambangan dengan metode kuari ada beberapa faktor yang
harus diperhatikan, salah satunya yaitu kestabilan lereng. Hal ini menjadi faktor
penting dikarenakan memiliki kaitan terhadap keselamatan dalam proses
penambangan. Lereng yang tidak stabil akan berpotensi longsor sehingga
mengganggu keselamatan pekerja/karyawan, peralatan dan produktifitas proses
penambangan, oleh karena itu, lereng di kuari tanah liat Mliwang Barat harus
dirancang dengan geometri yang stabil dan aman untuk mencegah terjadinya
longsor dalam proses penambangan tersebut.
Gambar 1.2. Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI (Google Earth, 2019).
Dalam rangka merancang desain lereng yang relatif stabil, ada beberapa
parameter utama yang harus dipenuhi, antara lain parameter – parameter geometri
lereng dan sifat fisik dan mekanik termasuk kekuatan geser material tanah liat
(clay) yang ada di lereng lokasi penelitian. Parameter – parameter tersebut dapat
dipenuhi dengan melakukan penyelidikan di lapangan serta pengujian sampel
material / tanah liat di laboratorium serta dokumentasi – dokumentasi yang
diambil di lokasi penelitian. Dalam Tugas Akhir ini, analisis kestabilan lereng
dilakukan dengan pendekatan metode perhitungan Bishop simplified &
3
Morgenstern-Price yang didukung oleh aplikasi perangkat lunak Rocscience Slide
v 6.0. Melalui metode perhitungan serta pendekatan software tersebut akan
dihasilkan desain lereng yang relatif aman / stabil dengan nilai “safety factor”
(SF) yang layak sebagai lereng akhir penambangan di Kuari Tanah Liat Mliwang
Barat PT. SI sesuai Keputusan Menteri Energi dan Sumber Daya Minerel
Republik Indonesia Nomor 1827 K/30/MEM/2018 Tentang Pedoman Pelaksanaan
Kaidah Teknik Pertambangan Yang Baik.
1.2. Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Lokasi penelitian hanya dilakukan di Kuari Mliwang Barat PT. SI.
2. Perhitungan nilai faktor keamanan menggunakan software Rocscience
Slide v 6.0.
3. Metode yang digunakan yaitu Bishop Simplified dan Morgenstern-Price
4. Kriteria keruntuhan yang digunakan yaitu kriteria keruntuhan Mohr
Coulomb.
1.3. Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Apakah nilai faktor keamanan pada lereng akhir penambangan di Kuari
Tanah Liat Mliwang Barat sudah sesuai studi kelayakan PT.SI?
2. Faktor – faktor utama apa saja yang relatif berpotensi dapat mempengaruhi
kestabilan lereng kuari tanah liat Mliwang secara signifikan?
3. Langkah – langkah apa saja yang perlu dilakukan untuk merancang desain
penambangan Tanah Liat blok Mliwang Barat relatif stabil dan tidak
mudah longsor?
1.4. Maksud Penelitian
Maksud dari penelitian ini adalah:
1. Menentukan geometri lereng akhir penambangan yang relatif stabil dan
aman pada Kuari tanah liat blok Mliwang Barat.
4
2. Mengetahui faktor-faktor utama yang mempengaruhi kestabilan lereng
secara signifikan terhadap Kuari tanah liat blok Mliwang Barat.
1.5. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini yaitu mengoptimalkan penambangan dengan cara
merancang geometri lereng yang relatif stabil dan aman pada Kuari Tanah Liat
Mliwang Barat PT Semen Indonesia (persero) Tbk, Pabrik Tuban.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Analisis kestabilan lereng dilakukan untuk menilai tingkat kestabilan suatu
lereng. Istilah kestabilan lereng dapat didefinisikan sebagai ketahanan blok di atas
suatu permukaan miring (diukur dari garis horizontal) terhadap runtuhan
(collapsing) dan gelinciran (sliding) (Klitche,1999). Dalam hal ini, setiap
permukaan yang memiliki kemiringan terhadap garis horizontal disebut lereng,
baik alami maupun buatan manusia. Karena lereng membentuk sudut, maka akan
timbul suatu gaya penggerak akibat adanya gaya gravitasi dan cenderung
membuat blok di atas permukaan tersebut bergerak menuruni lereng. Jika gaya
penggerak tersebut relatif jauh lebih besar dari pada kekuatan geser dari material
penyusun lereng yang relatif jauh lebih kecil, maka akan terjadi longsoran. (Arif,
2016) Keruntuhan pada lereng alami atau buatan disebabkan karena adanya
perubahan antara lain topografi, seismik, aliran air tanah, kehilangan kekuatan,
perubahan tegangan, dan musim/iklim/cuaca.
Akibat adanya gaya-gaya luar yang bekerja pada material pembentuk
lereng menyebabkan material pembentuk lereng mempunyai kecende-rungan
untuk menggelincir. Kecenderungan menggelincir ini ditahan oleh kekuatan geser
material sendiri. Meskipun suatu lereng telah stabil dalam jangka waktu yang
lama, lereng tersebut dapat menjadi tidak stabil karena beberapa faktor seperti:
Material pembentuk lereng, geometris lereng, kadar air pada tanah, Berat dan
distribusi beban, dan Getaran atau gempa. Faktor-faktor yang mempengaruhi
kestabilan lereng dapat menghasilkan tegangan geser pada seluruh massa tanah,
dan suatu gerakan akan terjadi kecuali tahanan geser pada setiap permukaan
runtuh yang mungkin terjadi lebih besar dari tegangan geser yang bekerja.
(Bowles, 1991 dalam Pangemanan & Sompie, 2014).
2.1. Tanah Liat
Tanah liat (Clay) merupakan agregat partikel-partikel berukuran
mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur-
6
unsur penyusun batuan. mempunyai sifat permeabilitas relatif sangat rendah dan
bersifat plastis pada kadar air sedang. Partikel-pertikel lempung juga mempunyai
tenaga tarik antar partikel yang sangat kuat yang untuk sebagian menyebabkan
kekuatan yang sangat tinggi pada suatu bongkahan kering. Pada kadar air yang
tinggi (basah) lempung tersebut bersifat lengket (Terzaghi & Peck, 1987).
2.2. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Lereng
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kestabilan lereng pada daerah
penelitian yaitu sifat fisik dan sifat mekanik material, geometri lereng, pengaruh
muka air tanah, adanya pengaruh gaya luar.
2.2.1. Sifat Fisik dan Mekanik Utama Material
Sifat fisik batuan yang mempengaruhi kestabilan lereng adalah bobot isi
tanah (γ), porositas dan kandungan air. Sedangkan sifat mekanik batuan yang
mempengaruhi kestabilan lereng adalah kuat geser batuan yang dinyatakan
dengan parameter kohesi (c) dan sudut geser dalam (ϕ).
a) Bobot isi batuan
Nilai bobot isi tanah atau batuan akan menentukan besarnya beban yang
diterima pada permukaan bidang longsor, dinyatakan dalam satuan
berat per volume. Bobot isi batuan juga dipengaruhi oleh jumlah
kandungan air dalam batuan tersebut. Semakin besar bobot isi pada
suatu lereng tambang maka gaya geser penyebab kelongsoran akan
semakin besar.
b) Porositas batuan dan kandungan air
Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak menyerap air,
dengan demikian bobot isi batuan akan semakin besar sehingga dapat
memperkecil nilai faktor keamanan. Semakin besar kandungan air
dalam batuan maka tekanan air pori juga semakin besar. Dengan
demikian, kuat geser batuannya menjadi semakin kecil.
c) Kohesi (c)
Kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel dalam batuan,
dinyatakan dalam satuan berat per satuan luas. Kohesi batuan akan
semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar.
7
d) Sudut geser dalam (ϕ)
Sudut geser dalam merupakan sudut yang dibentuk dari hubungan
antara tegangan normal dan tegangan geser di dalam material tanah atau
batuan. Sudut geser dalam adalah sudut rekahan yang dibentuk jika
suatu material dikenai tegangan atau gaya terhadapnya yang melebihi
tegangan gesernya. Semakin besar sudut geser dalam suatu material
maka material tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang
dikenakan terhadapnya. (Rai, 1998).
2.2.2. Geometri lereng
Suatu lereng disebut lereng tunggal (Single slope) jika dibentuk oleh satu
jenjang saja dan disebut keseluruhan (overall slope) jika dibentuk oleh beberapa
jenjang. Lereng yang terlalu tinggi akan cenderung lebih mudah longsor
dibandingkan dengan lereng yang relatif rendah untuk jenis material penyusun
yang relatif sama atau homogeny kontinu dan isotrop. Pada sudut lereng, semakin
besar sudut kemiringan lereng, maka lereng tersebut secara relatif akan semakin
tidak stabil. Sedangkan semakin besar lebar berm maka lereng tersebut akan
semakin stabil. Geometri lereng menurut Klitche (1999) dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Geometri Lereng (Klitche, 1999).
8
Menurut kajian geoteknik PT. LAPI ITB dalam dokumen re–desain
tambang Kuari Tanah Liat Mliwang PT. SI, geometri lereng akhir penambangan
Kuari Tanah Liat Mliwang Barat adalah sebagai berikut:
• Ketinggian lereng tunggal : 2 meter
• Sudut kemiringan lereng tunggal : 45°
• Lebar jenjang : 2 meter
2.2.3. Pengaruh Tinggi Muka Air Tanah
Muka air tanah yang dangkal menjadikan lereng sebagian besar basah dan
batuannya mempunyai kandungan air yang tinggi, kondisi ini menjadikan
kekuatan batuan menjadi rendah dan batuan juga akan menerima tambahan beban
air yang dikandung, sehingga menjadikan lereng lebih mudah longsor. Kondisi
tinggi muka air tanah menurut (Hoek & Bray, 1981) dapat dilihat pada Gambar
2.2 berikut ini.
Gambar 2.2. Chart Kondisi Muka Air Tanah Hoek & Bray, 1981.
2.2.4. Pengaruh Gaya luar
Gaya luar yang mempengaruhi kestabilan lereng penambangan adalah
beban alat mekanis yang beroperasi diatas lereng, getaran yang diakibatkan oleh
lalu lintas kendaraan, kegiatan peledakan, dan gempa bumi. Pemilihan nilai faktor
seismisitas yang tepat merupakan aspek dalam analisis kegempaan yang paling
penting dan sulit dilakukan. Besarnya nilai faktor gempa dapat disimulasikan
9
secara efektif dari gempa bumi yang terjadi. Besarnya nilai ini tergantung dari
intensitas gempa bumi (Peak Ground Acceleration), waktu goncangan, dan
frekuensinya. Nilai faktor seismisitas berdasarkan pada peta sumber dan bahaya
gempa Indonesia tahun 2017 dapat dilihat pada Gambar 2.3 yaitu 0,05 g dengan
periode ulang gempa 50 tahun (Irsyam, dkk, 2019).
Gambar 2.3. Peta Sumber dan Bahaya Gempa Indonesia 2017.
2.3. Jenis Longsoran Utama
Longsoran busur adalah yang paling umum terjadi pada lereng yang
memiliki material lapuk / relatif lemah, relatif lunak atau sangat terkekarkan dan
pada lereng – lereng timbunan (Hoek & Bray, 1981), terutama pada material
lereng yang relatif lunak (tanah lunak). Longsoran jenis ini juga seringkali terjadi
jika ukuran fragmen material relatif sangat kecil dibandingkan dengan ukuran
lereng. Sesuai dengan namanya, longsoran ini berbentuk busur dapat dilihat pada
Gambar 2.4. Pada material relatif keras (batuan yang keras) longsoran busur
hanya terjadi jika batuan tersebut sudah mengalami pelapukan dan mempunyai
bidang-bidang lemah (rekahan) yang sangat rapat atau intensif dan tidak dapat
dikenali lagi kedudukannya (Rai, 1998).
10
Gambar 2.4. Longsor Busur (Hoek & Bray. 1981).
2.4. Faktor Keselamatan (Safety Factor) pada Lereng
Kelongsoran suatu lereng penambangan umumnya terjadi melalui suatu
bidang tertentu yang disebut dengan bidang gelincir (slip surface). Kestabilan
lereng tergantung pada gaya penggerak dan gaya penahan yang bekerja pada
bidang gelincir tersebut. Gaya penahan (resisting force) adalah gaya yang
menahan agar tidak terjadi kelongsoran, sedangkan gaya penggerak (driving
force) adalah gaya yang menyebabkan terjadinya kelongsoran. Perbandingan
antara gaya-gaya penahan terhadap gaya-gaya yang menggerakkan tanah inilah
yang disebut Safety Factor atau Faktor Keselamatan (FK) lereng penambangan
(Arif, 2016).
Secara umum dan teoritis, Safety Factor (FK) suatu lereng dapat ditulis
dengan persamaan 2.1 sebagai berikut:
Safety Factor (FK) = ∑Gaya Penahan
∑Gaya Penggerak ............................ Persamaan (2.1)
Keterangan:
FK > 1,0 Lereng dalam kondisi stabil.
FK < 1,0 Lereng tidak stabil.
FK = 1,0 Lereng dalam kondisi kritis.
Mengingat kompleksitas dan banyaknya faktor yang mempengaruhi
tingkat kestabilan lereng penambangan maka hasil analisa dengan FK = 1.00
belum dapat menjamin bahwa lereng tersebut dalam keadaan stabil. Hal ini
11
disebabkan karena ada beberapa faktor yang perlu diperhitungkan dalam analisis
FK lereng penambangan, seperti kekurangan dalam kualitas dan kuantitas data
penyelidikan dan pengujian material tanah liat di lapangan dan di laboratorium
sehingga perilaku material yang dianalisia belum mewakili keadaan sebenarnya
dari pada lokasi riil penelitian, tinggi muka air tanah pada lereng tersebut, getaran
akibat kegiatan peledakan di lokasi penambangan, beban alat mekanis yang
beroperasi, dan lain-lain.
Dengan demikian, diperlukan suatu nilai FK minimum yang relatif lebih
realistis yaitu FK ≥ (sama dengan atau lebih besar) dari 1,25, sesuai dengan usulan
dari J.E. Bowles (2000) dalam (Ali, dkk, 2017), dengan ketentuan:
FK ≥ 1,25 : Lereng dalam kondisi Aman.
FK < 1,07 : Lereng dalam kondisi Tidak Aman.
FK > 1,07; <1,25 : Lereng dalam kondisi kritis.
Dalam perhitungannya menggunakan nilai iterasi dengan cara
memasukkan nilai FK disebelah kiri hasilnya harus sama dengan nilai FK sebelah
kanan, dimana jika nilai FK > 1.25 berarti lereng relatif aman / mantap, 1,07 < FK
<1,25 lereng dalam kondisi kritis, dan FK < 1.07 lereng dalam kondisi labil / tidak
stabil.
2.5. Peraturan Tentang Kestabilan Lereng
Analisis kestabilan lereng akhir penambangan yang dilakukan di Kuari
Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI merujuk Keputusan Menteri Energi dan Sumber
Daya Minerel Republik Indonesia Nomor 1827 K/30/MEM/2018 Tentang
Pedoman Pelaksanaan Kaidah Teknik Pertambangan Yang Baik pada pelaksanaan
yang dilakukan pada lereng akhir penambangan yaitu:
i. pengaturan lereng akhir penambangan sesuai dengan dokumen studi
kelayakan yang telah disetujui;
ii. dalam hal lereng akhir penambangan tidak sesuai dengan rencana,
dilakukan berdasarkan hasil kajian teknis untuk memastikan kestabilan
lereng dan batas akhir penambangan;
12
iii. pemantuan kestabilan lereng akhir penambangan dilakukan secara terus
menerus dengan menggunakan alat pantau yang memadai.
2.6. Geologi Daerah Penelitian
Secara regional, daerah penelitian termasuk dalam Peta Geologi Lembar
Jatirogo, Jawa, skala 1:100000 (R.I Situmorang dkk, 1992). Kajian mengenai
geologi pada penelitian ini yaitu morfologi dan stratigrafi daerah penelitian.
2.6.1. Morfologi Daerah Penelitian
Morfologi daerah penelitian secara umum merupakan daerah dataran
rendah berupa alluvial di bagian utara dengan ketinggian 5 – 30 mdpl, dan di
bagian selatan dan bagian timur berupa perbukitan landai dan juga terdapat
persawahan warga berupa tanaman jagung dapat dilihat pada Gambar 2.5. Pada
bagian barat terdapat perkampungan warga sekitar.
Kuari tanah liat Mliwang barat terletak di daerah dataran yang merupakan
daerah pertanian warga dan daerah perbukitan yang banyak ditumbuhi pohon jati
dan mahoni dan juga semak-semak.
Gambar 2.5. Morfologi Daerah Penelitian.
2.6.2. Stratigrafi
Ada beberapa formasi yang terdapat pada Zona Rembang. Menurut
Situmorang, dkk (1922) dalam Peta Geologi Lembar Jatirogo dapat dilihat pada
Gambar 2.6. Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT SI termasuk dalam Anggota
Ngrayong, Formasi Tuban.
13
Material di lokasi penelitian termasuk dalam Formasi Tuban (Tmtn)
berumur Miosen Tengah yang merupakan susunan batuan yang terdiri dari batu
pasir kuarsa bersisipan dengan batu gamping dan batu lempung. Formasi Tuban
tersusun atas napal pasiran berwarna putih abu-abu, semakin ke atas berubah
menjadi endapan batulempung biru kehijauan dengan sisipan batugamping
berwarna abu-abu kecokelatan (Ariesnawan, 2015). Kolom stratigrafi Zona
Rembang dapat dilihat pada Gambar 2.7.
14
Gambar 2. 6. Peta Geologi Regional Daerah Penelitian
15
Gambar 2.7. Kolom Stratigrafi Zona Rembang (Pringgoprawiro, 1983 dalam
Mardiyanto, dkk, 2017).
2.7. Kriteria Keruntuhan Mohr – Coulomb
Pengetahuan tentang kekuatan geser diperlukan untuk menyelesaikan
masalah-masalah yang berhubungan dengan stabilitas massa tanah. Bila suatu titik
pada sembarang bidang dari suatu massa tanah memiliki tegangan geser yang
sama dengan kekuatan gesemya, maka keruntuhan akan teijadi pada titik tersebut.
Kekuatan geser tanah (τf) di suatu titik pada suatu bidang tertentu dikemukakan
oleh Coulomb sebagai suatu fungsi linear terhadap tegangan normal (σf) pada
bidang terse but pada titik yang sama, sebagai berikut:
τf = c + σf tan ϕ .............................................................................. Persamaan (2.2)
di mana c dan ϕ adalah parameter-parameter kekuatan geser, yang berturut-turut
didefinisikan sebagai kohesi dan sudut tahanan geser. Berdasarkan konsep dasar
Terzaghi, tegangan geser pada suatu tanah hanya dapat ditahan oleh tegangan
partikel-partikel padatnya. Kekuatan geser tanah dapat juga dinyatakan sebagai
fungsi dari tegangan normal efektif sebagai berikut:
16
τf = c' + σ'f tan ϕ' ............................................................................ Persamaan (2.3)
dimana c' dan ϕ' adalah parameter-parameter kekuatan geser pada tegangan
efektif. Dengan demikian keruntuhan akan terjadi pada titik yang mengalami
keadaan kritis yang disebabkan oleh kombinasi antara tegangan geser dan
tegangan normal efektif (Craig & Knappet, 1989).
2.8. Metode Kesetimbangan Batas / Limit Equilbrium Method (LEM)
Dalam studi geoteknik, metode kesetimbangan batas (LEM) sering
digunakan untuk menganalisa kestabilan lereng. Pada metode ini, perhitungan
analisis kestabilan hanya menggunakan kondisi kesetimbangan statik dan
mengabaikan adanya hubungan tegangan-regangan pada lereng. Asumsi lainya
yaitu geometri dari bentuk bidang runtuh, harus diketahui dan ditentukan terlebih
dahulu. Bidang runtuh biasanya dianggap berupa sebuah busur lingkaran. Setelah
bidang runtuh dan geometri ditentukan, massa diatas bidang runtuh dibagi
menjadi sejumlah irisan untuk untuk mempertimbangkan adanya kesetimbangan
air pori sepanjang bidang runtuh. Kondisi kestabilan lereng dalam metode
kesetimbangan batas dinyatakan dalam indeks faktor keamanan. Faktor keamanan
dihitung menggunakan kesetimbangan gaya, kesetimbangan momen atau kedua
kondisi kesetimbangan tersebut (Arif, 2016). Adapun beberapa metode
perhitungan yang termasuk dalam metode kesetimbangan batas yang biasa dipakai
antara lain: Bishop Simplified, Ordinary/Fellenius, dan Morgenstern-Price.
2.8.1. Metode Bishop Simplified
Metode Bishop Simplified merupakan metode sangat populer dalam
analisis kestabilan lereng dikarenakan perhitungannya yang sederhana, cepat dan
memberikan hasil perhitungan FK yang cukup teliti. Metode ini mengabaikan
gaya gesek antar irisan dan kemudian mengasumsikan bahwa gaya normal cukup
untuk mendefinisikan gaya- gaya antar irisan. Kesalahan metode ini apabila
dibandingkan dengan metode lainnya yang memenuhi semua kondisi
kesetimbangan seperti Metode Spencer atau Morgenstern Price, jarang lebih besar
dari 5%. Gaya normal di dasar dan tiap irisan ditentukan dengan menjumlahkan
gaya- gaya dalam arah vertikal. Untuk mendapatkan nilai Faktor Keamanan (FK)
minimum dengan lingkaran kritis, dibuat dengan cara mengubah letak pusat
17
lingkaran yang dicoba. Pengaruh air dalam batuan atau tanah adalah timbulnya
gaya angkat air karena tekanan air pori yang berakibat berkurangnya gaya normal
pada dasar irisan, sehingga analisa kestabilan lereng dilakukan dalam kondisi
tegangan efektifnya (Arief, 2008). Gaya-gaya yang bekerja pada suatu potongan
dapat dilihat pada Gambar 2.8 dibawah ini.
Gambar 2. 8. Gaya-Gaya Yang Bekerja Pada Suatu Potongan Metode Bishop
Simplified
Keterangan:
W : Berat total pada irisan.
EL, ER : Gaya antar irisan yang bekerja secara horizontal.
XL, XR: Gaya antar irisan yang bekerja secara vertikal.
P : Gaya normal total pada irisan.
T : Gaya geser pada dasar irisan.
b : Lebar dari irisan.
l : Panjang dari irisan.
α : Sudut Kemiringan lereng.
Dengan memperhitungkan seluruh keseimbangan gaya maka rumus untuk
faktor keamanan FK metode Bishop diperoleh sebagai berikut (Anderson dan
Richards, 1987) dalam (Rajagukguk & Turangan A.E, 2014):
18
FK = [𝐶′𝑙+(𝑃−𝑢𝑙) tan 𝜙′]
𝑊 sin 𝛼 ............................................ Persamaan (2.4)
Keterangan:
FK : Faktor Keamanan
C' : Kohesi
l : Panjang irisan
P : Gaya normal total pada irisan
u : Tekanan air pori
ϕ' : Sudut gesek dalam
W : Berat total pada irisan
α : Sudut kemiringan lereng
2.8.2. Metode Fellenius
Metode Fellenius (Ordinary Method of Slice) diperkenalkan pertama oleh
Fellenius pada tahun 1927, menjelaskan bahwa gaya memiliki sudut kemiringan
paralel dengan dasar irisan FK dihitung dengan keseimbangan momen. Fellenius
mengasumsikan bahwa keruntuhan terjadi melalui rotasi dari suatu blok tanah
pada permukaan longsor berbentuk lingkaran (circular) dengan titik O sebagai
titik pusat rotasi. Metode ini juga menganggap bahwa gaya normal W bekerja
ditengah-tengah irisan (slice). Diasumsikan juga bahwa resultan gaya-gaya antar
irisan pada tiap irisan adalah sama dengan nol, atau dengan kata lain bahwa
resultan gaya-gaya antar irisan diabaikan (Hardiyatmo, 2006).
Gambar 2. 9. Gaya yang Bekerja pada Metode Fellinius.
19
Rumus metode Fellenius yang dipengaruhi oleh air tanah dapat dilihat
pada Persamaan 2.5 dibawah ini.
F = Σ𝑐𝛼𝑖+(𝑊𝑖 cos ϴ𝑖− μ𝑖𝛼𝑖) tan 𝜙
ΣW𝑖 sin ϴ𝑖 ................................. Persamaan (2.5)
Keterangan:
F : Faktor aman
C : Kohesi (kN/m²)
ϕ : Sudut gesek dalam (derajat)
αi : Panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m)
μi : Tekanan air pori pada irisan ke-i (kN/m2)
αi : Sudut bidang gelincir pada tiap irisan (derajat).
Metode Fellenius biasa dipakai untuk menganalisis material tanah dengan
longsoran yang terjadi yaitu longsoran busur. Kelemahan dari metode ini yaitu
tidak mempertimbangkan kesetimbangan gaya baik vertikal maupun horizontal.
2.8.3. Metode Morgenstern-Price
Menurut Morgenstern & Price (1965) dalam (Kadang, dkk, 2019), metode
Morgenstern-Price dikembangkan terlebih dahulu daripada metode kesetimbangan
batas umum. Metode ini digunakan untuk semua bentuk bidang runtuh dan telah
memenuhi semua kondisi kesetimbangan. Metode Morgenstern-Price
menggunakan asumsi yang sama dengan metode kesetimbangan batas umum
yaitu terdapat hubungan anatara gaya geser antar irisan dan gaya normal antar
irisan yang dapat dinyatakan dengan persamaannya sebagai berikut:
X = λ.f(x).E .................................................................................. Persamaan (2.6)
Keterangan:
X : Gaya geser antar-irisan
E : Gaya normal antar-irisan
λ : Faktor skala
20
f(x) : Sebuah fungsi yang diasumsikan
Kelebihan metode ini adalah memperhitungkan kesetimbangan gaya
vertikal dan horizontal, termasuk pula gaya putar dan juga memperhitungkan
semua kesetimbangan momen, serta metode ini sangat fleksibel, dapat dipakai
untuk semua jenis lereng dengan material yang homogen ataupun heterogen, dan
semua jenis longsoran (Farrand, 2019), oleh karena itu penulis memilih metode
ini dalam menganalisis kestabilan lereng sebagai pembanding dari metode Bishop
Simplified yang digunakan oleh PT SI saat ini.
Terdapatnya beberapa variasi metode irisan disebabkan oleh adanya
perbedaan asumsi tambahan dan kondisi kesetimbangan yang dipenuhi oleh
masing-masing metode yang digunakan oleh beberapa metode irisan dapat dilihat
pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.1. Asumsi – Asumsi yang digunakan oleh beberapa Metode Irisan.
Metode Asumsi
Bishop Simplified Gaya geser antar-irisan sama dengan nol (X=0).
Fellenius Resultan gaya antar-irisan sama dengan nol dan
bekerja sejajar dengan permukaan bidang runtuh.
Morgenstern-Price Kemiringan gaya geser antar irisan besarnya
sebanding dengan fungsi tertentu yang diasumsikan.
Tabel 2.2. Kondisi Kesetimbangan yang dipenuhi oleh setiap Metode.
Metode
Kesetimbangan Gaya Kesetimbangan
Momen Vertikal Horizontal
Fellenius Tidak Tidak Ya
Bishop Simplified Ya Tidak Ya
Morgenstern-Price Ya Ya Ya
21
Pada Tabel 2.2 dapat dilihat bahwa metode Morgenstern-Price adalah
metode yang paling teliti untuk menghitung kestabilan lereng dikarenakan
mempertimbangkan seluruh kesetimbangan gaya dan kesetimbangan momen,
sehingga sangat relevan jika metode perhitungan ini digunakan di dalam Tugas
Akhir ini. Metode Fellenius hanya mempertimbangkan kesetimbangan momen
saja, namun ia sangat cocok untuk lereng yang homogen dan berkomposisi
material tanah. Sedangkan Metode Bishop Simplified hampir sama dengan
Fellenius, hanya saja ia mempertimbangkan kesetimbangan gaya vertikal. Dalam
penelitian ini pendekatan dilakukan dengan dua metode yaitu metode
Morgenstern Price, karena metode ini mempertimbangkan kesetimbangan gaya
dan kesetimbangan momen dan metode Bishop simplified, metode yang selama
selama ini digunakan oleh PT SI.
2.9. Diagram Alir Penggunaan Software Rocscience Slide v 6.0
Proses penggunaan Software Rocscience Slide v 6.0 dapat dilihat pada
Gambar 2.10 berikut ini.
Gambar 2.10. Diagram Alir Analisis Kestabilan Lereng menggunakan Software
Rocscience Slide v 6.0. (Dokumentasi Penulis, 2019).
2.10. Kegiatan Penambangan Tanah Liat
Penambangan dilakukan oleh PT. United Tractors Semen Gresik (PT.
UTSG) sebagai anak perusahaan PT SI. Penambangan dilakukan menggunakan
Buka Slide 6.0Input Geometri
Lereng Yang Akan Dianalisis
Input Material
Boundary
Atur Metode Analisis
dan Failure Direction
Memasukkan data parameter tanah
Menambahkan pembebanan alat dan gempa (jika
ada)
Menentukan surface limit dan bidang gelincir
Menentukan jenis longsoran (circular
/ non-circular)
Melakukan auto grid
Proses komputasi Intrepretasi
Jika FK >1,25 (hasil dicatat
dilaporan. analisis selesai. Jika FK
<1,25, maka dilakukan
perbaikan geometri lereng.
22
metode kuari untuk kedua bahan galian, baik batu gamping maupun tanah liat.
Kegiatan yang dilakukan di kuari tanah liat meliputi pembersihan lahan,
pengupasan tanah penutup, penggalian, pemuatan dan pengangkutan.
2.10.1. Pembersihan Lahan
Pembersihan dilakukan untuk mempersiapkan operasi penambangan pada
kuari tanah liat. kegiatan pembersihan lahan dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Kegiatan ini bertujuan untuk membersihkan area penambangan dari pepohonan,
semak – semak, dan tumbuhan yang berada di atas area penambangan dengan
menggunakan bulldozer (Komatsu D155).
Gambar 2.11. Permbersihan Lahan Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI
(Dokumentasi Penulis, 2019).
2.10.2. Pengupasan Tanah Penutup
Pengupasan tanah pucuk (top soil) mencapai kedalaman 0,3 m
menggunakan back hoe Komatsu PC 300 dapat dilihat pada Gambar 2.12. Tanah
penutup yang paling atas (top soil) yang kaya akan unsur hara bagi tumbuhan
dikupas dan dikumpulkan yang nantinya akan digunakan sebagai lapisan teratas
pada lokasi penimbunan bertujuan untuk keperluan reklamasi daerah bekas
tambang.
23
Gambar 2.12. Pengupasan Tanah Penutup Kuari Tanah Liat Mliwang PT SI
(Dokumentasi Penulis, 2019).
2.10.3. Proses Penambangan Tanah Liat
Kegiatan penambangan di Kuari Mliwang menggunakan back hoe PC 300
dengan kapasitas bucket 1,2 m3 – 1,5 m3. Setelah itu, tanah liat ditumpahkan ke
dump truck Scania PC 380 dapat dilihat pada Gambar 2.13 dengan kapasitas 30
ton untuk diangkut ke unit pengolahan PT SI Pabrik Tuban (storage tanah liat).
Jumlah produksi tanah liat PT SI dapat dilihat pada Tabel 2.3 dibawah ini.
Tabel 2.3. Data Produksi pada Kuari Tanah Liat Mliwang Tahun 2018 dan 2019
(Seksi Pengawasan dan Perencanaan Tambang PT SI, 2019).
No Block Tambang
Tahun/Ton
2018 2019*
1 Kuari Mliwang 2.137.185,09 223.553,81
Note (*): Produksi pada bulan januari dan februari 2019
24
Gambar 2.13. Kegiatan penambangan tanah liat di Kuari Mliwang.
2.10.4. Proses Pengangkutan Tanah Liat
Tanah liat yang sudah ditumpahkan ke dalam dump truck Scania P380,
akan diangkut menuju storage tanah liat melalui jalan tambang. Proses
pengangkutan dapat dilihat pada Gambar 2.14. Jarak antara Kuari Mliwang
hingga storage tanah liat unit pengolahan pabrik ± 5 km. Tidak ada pengaruh
kegiatan ini terhadap kestabilan lereng tanah liat dikarenakan alat angkut tidak
bekerja pada permukaan lereng. Sebagai bukti bahwa alat angkut tidak bekerja di
atas lereng dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Gambar 2.14. Kegiatan pengangkutan tanah liat di Kuari Mliwang PT SI.
25
Gambar 2.15. Rute pengangkutan tanah liat di Kuari Mliwang PT SI.
2.10.5. Proses Reklamasi
Kegiatan reklamasi yang dilakukan di PT SI yaitu pembuatan kolam air
untuk budidaya ikan dan resapan air. Kolam air tersebut berguna untuk lokasi
resapan air di daerah sawah sekitar kuari dan budidaya ikan dimanfaatkan warga
sekitar sebagai sumber penghasilan. Pembuatan kolam dapat dilihat pada Gambar
2.16. Kegiatan ini hanya di kuari tanah liat, sedangkan untuk kuari batu gamping
proses reklamasi dilakukan dengan cara penyebaran tanah penutup (top soil)
kembali. Selanjutnya akan dilakukan penanaman tumbuhan lokal dan pembuatan
taman yang ada disekitar kuari dapat dilihat pada Gambar 2.17. (Seksi Reklamasi
Tambang PT SI, 2019).
Gambar 2.16. Penggunaan Lahan Bekas Tambang PT SI untuk Budidaya Ikan.
(Seksi Reklamasi Tambang PT SI, 2019).
26
Gambar 2.17. Penggunaan Lahan Bekas Tambang PT SI untuk Penanaman
Tumbuhan dan Pembuatan Taman. (Seksi Reklamasi Tambang PT SI, 2019).
2.11. Ayat Al-Qur’an tentang Kestabilan Lereng
Ayat Al-Qur’an yang dijadikan rujukan pada penelitian ini terdapat pada
surat Al-Baqarah ayat 60 berikut.
كلوا واشـربوا من رزق للا ول تعثوا في الرض مفسدينكلوا
“Makan dan minumlah rezeki dari Allah, dan janganlah kamu berkeliaran
di muka bumi dengan berbuat kerusakan” (Al-Baqarah: 60). Al-Qur’an
mempersilakan manusia untuk menikmati karunia Allah. Namun, hal itu mesti
dilakukan dalam batas kewajaran. Memanfaatkan kekayaan alam, misalnya,
diperbolehkan sepanjang tindakan tersebut tak menimbulkan mudarat, baik bagi
orang lain maupun alam itu sendiri. Manusia adalah makhluk, dan alam pun
makhluk dari rabbul ‘alamin (Dzat Pemilik Seluruh Ciptaan). Makhluk yang satu
tidak diciptakan untuk menumpas makhluk yang lainnya, melainkan berhubungan
saling menunjang dalam keseimbangan. Wallahu a‘lam. Seperti halnya dalam
menjaga kestabilan lereng, lereng dirancang agar lebih stabil dan tidak terjadi
kerusakan/longsor.
2.12. Penelitian Terdahulu
Di dalam penyusunan skripsi ini, Penulis menggunakan salah satu laporan
penelitian terdahulu sebagai rujukan utama penelitian Tugas Akhir ini. Laporan
penelitian terdahulu dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut.
27
Tabel 2. 4. Penelitian Terdahulu
1
Judul
Analisis Kestabilan Lereng Akhir Penambangan Pada
Kuari Tanah Liat Blok Mliwang Timur PT Semen
Indonesia, Kabupaten Tuban, Jawa Timur.
Jenis Karya Ilmiah Skripsi
Peneliti Hendrawan Ari Sudrajat. September, 2017
Tujuan Penelitian Menentukan geometri lereng tunggal dan lereng
keseluruhan yang aman. (FK ≥ 1,3)
Metode Bishop Simplified / GeoStudio 2012 Slope/W
Hasil Penelitian
Gemometri Lereng Tunggal:
• Tinggi Lereng 1m
• Lebar Bench 1m
• Sudut Kemiringan Lereng 15°
Geometri Lereng Keseluruhan
• Tinggi Lereng 20m
• Lebar Bench 1m
• Sudut Kemiringan Lereng 12°
2
Judul
Rancangan Kestabilan Lereng Tanah Liat di Kuari
Mliwang Tmur PT Semen Indonesia, Kabupaten
Tuban, Jawa Timur.
Jenis Karya Ilmiah Skripsi
Peneliti Ario Bagus Bramantya, Agustus 2016
Tujuan Penelitian Menentukan geometri lereng tunggal dan lereng
keseluruhan yang aman. (FK ≥ 1,5)
Metode Bishop Simplified / Rocsience Slide v 05
Hasil Penelitian
Gemometri Lereng Tunggal:
• Tinggi Lereng 2m
• Lebar Bench 2m
• Sudut Kemiringan Lereng 35°
Geometri Lereng Keseluruhan:
28
• Tinggi Lereng 30m
• Lebar Bench 2m
• Sudut Kemiringan Lereng 23°
Kondisi Muka Air Tanah menggunakan Chart no. 2
(Hoek & Bray, 1981)
29
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT Semen
Indonesia (Persero) Tbk Pabrik Tuban Jawa Timur pada Tanggal 1 – 28 Februari
2019. Jadwal kegiatan penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.
Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan di Lapangan.
No Jenis Kegiatan Minggu ke-
1 2 3 4
1 Studi Pustaka
2 Orientasi Lapangan
3
Pengambilan Data
(Penyelidikan Lapangan,
Pengambilan Sample dan
Analisis Laboratorium)
4 Analisis Data
5 Penyusunan Laporan
PT Semen Indonesia (persero) Tbk Pabrik Tuban terletak di Desa
Sumberarum, Kecamatan Kerek, Kabupaten Tuban, Provinsi Jawa Timur. Secara
geografis, PT Semen Indonesia terletak antara 6°49’33’’ LS - 6°50’59’’ LS dan
111°54’09’’ BT - 111°55’41’’ BT. Lokasi pengambilan sampel di Kuari Tanah
Liat Mliwang Barat dapat dilihat pada Gambar 3.1 dan Tabel 3.2.
30
Gambar 3.1. Peta Lokasi Pengambilan Sampel
Tabel 3.2. Kordinat Titik Pengambilan Sampel.
No ID Sampel KOORDINAT
Material X Y Z Kedalaman (meter)
1 S-01A 600051 9245484 22 0,3 Top Soil
2 S-01B 600038 9245505 22,71 0,3 Top Soil
3 S-01C 600033 9245516 22,62 0,3 Top Soil
4 S-02A 599990 9245509 23,72 3 Claystone
(Low Alumina)
5 S-02B 600018 9245506 23,60 3 Claystone
(Low Alumina)
6 S-02C 600034 9245482 22,78 3 Claystone
(Low Alumina)
7 S-03A 600006 9245458 22,8 10 Claystone
(High Alumina)
31
8 S-03B 600000 9245479 23,55 10 Claystone
(High Alumina)
9 S-03C 599978 9245476 23,92 10 Claystone
(High Alumina)
3.2. Teknik Pengumpulan Data
Penelitian ini menggunakan analisis kuantitatif yang didahului dengan
proses pengambilan sampel di lapangan sebagai data primer, dan data sekunder
yang diperoleh dari Seksi Perencanaan dan Pengawasan Tambang yang berguna
dalam proses analisis untuk mendapatkan nilai faktor keselamatan (FK) untuk
perancangan kestabilan lereng di Kuari Tanah Liat Mliwang Barat.
Data yang diperoleh dari PT Semen Indonesia (Persero) Tbk dan
dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Data Primer:
a. Geometri lereng aktual.
b. Sifat fisik dan mekanik tanah liat dan top soil.
2. Data Sekunder:
a. Peta Topografi Kuari Tanah Liat Mliwang Skala 1:10000
Agustus 2018 dari Seksi Perencanaan dan Pengawasan
Tambang.
b. Peta Geologi Regional Lembar Jatirogo Skala 1:100000 tahun
1992.
c. 2 Laporan penelitian sebelumnya.
Data primer didapatkan melalui proses pengambilan sampel tanah liat di
kuari tanah liat Mliwang Blok Barat adalah undisturbed sampel dengan metode
Grab sampling yang kemudian sampel diuji di Laboratorium Geomekanika dan
Mekanika Batuan PT Geomine Roclab’s Studio Yogyakarta. Pengujian yang
dilakukan yaitu melalui uji fisik dan uji mekanik untuk mendapatkan data
parameter yang dibutuhkan dalam perhitungan faktor kemanan yaitu berat isi
kering (dry unit weight), berat isi jenuh (saturated unit weight), kohesi (C), dan
sudut geser dalam (ϕ). Sedangkan untuk mengetahui geometri lereng aktual
32
menggunakan perangkat lunak (software) Geovia Surpac 6.6 dapat dilihat pada
Gambar 3.2 dibawah ini.
Gambar 3. 2. Pengukuran Geometri Lereng Keseluruhan (overall slope) (Geovia
Surpac 6.6)
Data sekunder dalam penelitian ini yaitu Peta Geologi Regional Lembar
Jatirogo, Peta Topografi Kuari Tanah Liat Mliwang Agustus 2018 dan data
produksi tanah liat.
3.3. Teknik Pengolahan Data
Pengolahan data dilakukan dengan software Rocscience Slide v 6.0.
Metode perhitungan yang digunakan yaitu Bishop Simplified, dan
GLE/Morgenstern-Price dengan kriteria runtuh Mohr Coulomb. Pengolahan data
dilakukan dengan memasukkan geometri/koordinat lereng kedalam software,
kemudian mengatur Project Setting untuk menentukan metode perhitungan yang
dipakai, kemudian memasukkan tinggi muka air tanah. selanjutnya adalah
memasukkan data material properties. Pada keriteria runtuh Mohr Coulomb, data
yang dibutuhkan yaitu bobot isi basah (γw) (kN/m3), bobot isi kering (γd) (kN/m3),
kohesi (c), dan sudut gesek dalam (ϕ). Setelah itu menentukan arah longsoran
yang kemudian data akan dikomputasi dan diinterpretasi untuk memunculkan
hasil FK yang didapat. Setelah analisis dilakukan, maka akan terlihat hasil nilai
FK sudah optimal atau tidak sesuai dengan usulan J.E. Bowles yaitu FK ≥ 1,25.
33
3.4. Bagan Alir Penelitian
Gambar 3.3. Bagan Alir Penelitian.
34
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Material Pembentuk Lereng
Tanah liat memiliki karakteristik yang berbeda antara satu dengan yang
lainnya baik secara vertikal maupun horizontal. Cara yang dilakukan untuk
mengetahui karakteristik material di lokasi penelitian ini dilakukan melalui
pengambilan sampel (undisturbed.) yang representatif, kemudian dilakukan
pengujian sampel dan juga dilakukan pengamatan visual secara langsung di
lapangan sehingga diketahui karakter dari material secara langsung.
Kondisi lereng tanah liat di Kuari Mliwang terdapat rekahan – rekahan
yang terjadi akibat adanya pengaruh air, baik dari air hujan maupun air limpasan
dapat dilihat pada Gambar 4.1 dibawah ini.
Gambar 4.1. Rekahan pada Material Kuari Tanah Liat Mliwang Barat.
Menurut Seksi Perencanaan dan Pengawasan Tambang PT SI 2019,
material yang tersusun di Kuari tanah liat Mliwang Barat terdiri dari Top Soil,
Tanah liat Low Alumina dan Tanah liat High Alumina. Secara visual, masing-
masing material dapat dibedakan dengan warna material tersebut, top soil
berwarna coklat gelap, Tanah liat Low Alumina berwarna coklat kekuningan,
sedangkan Tanah liat High Alumina berwarna abu-abu kehitaman. Ketebalan
masing-masing material dapat dilihat pada Gambar 4.2 dibawah ini.
35
Gambar 4.2. Ketebalan tanah liat di Kuari Mliwang (Seksi Perencanaan dan
Pengawasan Tambang PT SI, 2019).
4.2. Geometri Lereng Aktual Kuari Tanah Liat Mliwang Barat
Penelitian dilakukan pada lereng Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT
Semen Indonesia Tuban Jawa Timur. Dibuat 3 penampang lurus berarah timur
laut – barat daya (NE – SW) yang dapat dilihat pada Gambar 4.3. Tujuan dibuat
penampang yaitu untuk mengetahui geometri lereng aktual pada lokasi penelitian.
Pada penampang A-A’, B-B’, dan C-C’ memiliki geometri yang sama yaitu tinggi
16 meter dan sudut kemiringan 8° dimensi lokasi penelitian dengan dimensi
100x175 m dengan luas 17.500 m2 yang dapat dilihat pada Gambar 4.4 – 4.6 dan
pada Tabel 4.1.
Gambar 4. 3. Penampang (NE – SW) Pada Peta Topografi Kuari Mliwang Barat.
36
Gambar 4.4. Penampang A – A’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (Α) 8°
dengan Tinggi Lereng (H) 16 m.
Gambar 4.5. Penampang B – B’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (α) 8° dengan
Tinggi Lereng (H)16 m.
37
Gambar 4.6. Penampang C – C’ memiliki Sudut Kemiringan Aktual (α) 8° dengan
Tinggi Lereng (H) 16 m.
Tabel 4.1. Geometri Lereng Aktual Kuari Mliwang Barat.
No Penampang Overall Slope
Height (H) (m)
Overall Slope
Angle (°)
(α)
Panjang
Penampang
(m)
1 A – A’ 16 8 109,4
2 B – B’ 16 8 112,9
3 C – C’ 16 8 113,1
4.3. Sifat Fisik dan Mekanik Material
Sampel undisturbed dikirim ke laboratorium untuk dilakukan pengujian
(sifat fisik dan mekanik) di Laboratorium Geomine Rock’s Lab Studio untuk
mendapatkan hasil parameter material properties yaitu bobot isi basah, bobot isi
kering, kohesi (C), sudut geser dalam yang tertera pada Tabel 4.2 dibawah ini.
Tabel 4.2. Parameter Material Properties Kuari Tanah Liat Mliwang Barat.
No Sampel Jenis Material
Berat Isi
Basah
γw
(kN/m3)
Berat Isi
Kering
γd
(kN/m3)
Kohesi
(kN/m2)
Sudut
gesek
dalam (°)
1 Undisturbed Top Soil 13,043 11,342 18,166 12,49
38
2 Undisturbed
Claystone
(Low
Alumina)
14,383 11,833 19,847 13,033
3 Undisturbed
Claystone
(High
Alumina)
13,173 11,572 21,55 19,573
4.4. Perhitungan Faktor Keamanan
Hasil dari penelitian ini berupa rancangan geometri lereng akhir
penambangan Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT.SI yang aman yaitu dengan
nilai faktor kemanan (FK ≥ 1,25). Analisis kestabilan lereng melalui software
Rocscience Slide v 6.0. Kriteria keruntuhan yang digunakan yaitu Mohr-Coulomb
parameter yang dibutuhkan yaitu:
• Sifat fisik dan sifat mekanik tanah liat dari hasil uji laboratorium dapat
dilihat pada Tabel 4.2.
• Kondisi muka air tanah (Water Table) diasumsikan jenuh.
• Getaran dan beban akibat aktivitas alat berat tidak diperhitungkan
karena tidak ada alat berat yang bekerja diatas lereng.
• Faktor seismik sebesar 0,05 g.
4.4.1. Perhitungan Faktor Keamanan Lereng Aktual
Perhitungan faktor keamanan lereng aktual bertujuan ntuk mengetahui
bagaimana kondisi lereng aktual, maka nilai FK (faktor keselamatan / safety
factor) harus diketahui terlebih dahulu sehingga nantinya dapat diambil langkah-
langkah selanjutnya terhadap lereng tersebut. Profil penampang yang agak landai
dikarenakan mengikuti kontur topografi aktual Kuari Mliwang Barat yang dilalui
oleh penampang. Hasil perhitungan nilai FK lereng aktual dapat dilihat pada
Tabel 4.3 dan Gambar 4.7 serta pada Lampiran 4.
39
Gambar 4.7. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Penampang B – B’ Metode
Perhitungan Bishop Simplified.
Tabel 4.3. Hasil Interpretasi Nilai FK (faktor kemanan / safety factor) lereng
aktual Kuari Tanah Liat Mliwang Barat.
No Penampang Metode Nilai FK Keterangan
1 Penampang A – A’
Bishop Simplified 1.893 Aman
GLE/Moegenstern-
Price
1.895 Aman
2 Penampang B – B’
Bishop Simplified 1.849 Aman
GLE/Moegenstern-
Price
1.856 Aman
3 Penampang C – C’
Bishop Simplified 1.831 Aman
GLE/Moegenstern-
Price
1.832 Aman
Hasil perhitungan faktor kemanan (safety factor) lereng aktual Kuari
Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI pada ketiga penampang didapatkan nilai FK
yang cukup tinggi dari nilai FK yang aman yaitu FK ≥ 1,25. Hal ini perlu
dilakukan rancangan geometri lereng Kuari Tanah Liat Mliwang Barat agar
penambangan lebih optimal/ekonomis.
40
4.4.2. Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng Akhir
Penambangan.
Pada Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa nilai faktor keamanan (safety factor)
pada lereng aktual sangat tinggi dari nilai FK yang sudah ditentukan (FK ≥ 1,25).
Berdasarkan pendekatan yang dilakukan, rancangan geometri lereng keseluruhan
dibuat sebanyak 3 geometri lereng yang dibuat sedikit lebih tegak dari geometri
lereng aktual, bertujuan untuk menaikkan nilai faktor keamanan (FK ≥ 1,25).
Rancangan geometri lereng akhir penambangan dapat dilihat pada Tabel 4.4
dibawah ini.
Tabel 4.4. Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan.
No
Sudut
Lereng
Tunggal (°)
Sudut Lereng
Keseluruhan (°)
Lebar
Bench
(m)
Tinggi
Lereng
Tunggal (m)
Tinggi Lereng
Keseluruhan (m)
1 40 26 2 2 16
2 35 23 2 2 16
3 30 21 2 2 16
Rancangan geometri dengan Tinggi bench 2 meter dan lebar bench 2 meter
sesuai kajian geoteknik dalam dokumen re-desain Kuari Tanah Liat Mliwang
Barat PT. SI, serta dilakukan variasi sudut lereng tunggal dengan kemiringan 40°,
35°, 30°. Hasil perhitungan nilai faktor keamanan rancangan geometri lereng
akhir penambangan Kuari Tanah Liat Mliwang Barat dapat dilihat pada Tabel 4.5
dan Gambar 4.8 serta beberapa hasil perhitungan nilai faktor keamanan pada
Lampiran 5.
41
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Nilai Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng
Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI.
No
Sudut
Lereng
Tunggal (°)
Sudut
Lereng
Keseluruhan
(°)
Tinggi Lereng
Keseluruhan
(m)
Metode Perhitungan
Keterangan Bishop
Simplified
Morgenstern-
Price
1 40 26 16 1,172 1,168 Tidak
Aman
2 35 23 16 1,234 1,232 Tidak
Aman
3 30 21 16 1,251 1,253 Aman
Gambar 4.8. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri Lereng
Akhir Penambangan dengan Sudut Lereng Tunggal 30 ° Metode Perhitungan
Morgenstern-Price.
Setelah diketahui geometri lereng akhir penambangan yang optimal,
selanjutnya dapat dihitung berapa banyaknya material yang bisa diambil.
Perhitungan volume material didapat dari perbandingan luas geometri lereng
42
aktual dan geometri lereng akhir penambangan. Perhitungan menggunakan
software AutoCAD 2019 didapat luas area sebesar 194,5 m2 dapat dilihat pada
Gambar 4.9. Setelah itu dikalikan dengan lebar lokasi penelitian sebesar 100m.
volume material yang bisa diambil sebesar 19.450 m3.
Gambar 4.9. Material yang bisa ditambang setelah dilakukan rancangan geometri
lereng yang optimal.
4.5. Integrasi Hasil
Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalkan penambangan di Kuari
Tanah Liat Mliwang Barat PT Semen Indonesia (Persero) Tbk dengan cara
melakukan rancangan geometri lereng penambangan yang stabil dan aman. Sesuai
dengan syarat yang ditentukan sebelumnya, lereng di Kuari tanah liat Mliwang
dianggap stabil dan aman apabila nilai FK ≥ 1,25 untuk kegiatan penambangan.
Parameter yang dibutuhkan dalam perhitungan nilai FK menggunakan
software Rocscience Slide v 6.0 dengan kriteria keruntuhan Mohr Coulomb.
Parameter yang dibutuhkan yaitu yaitu kohesi (C), sudut geser dalam (𝜑), berat isi
kering (dry unit weight), dan berat isi jenuh (saturated unit weight). Pada
perhitungan nilai faktor keamanan, kondisi muka air tanah diasumsikan jenuh
agar pada saat musim hujan kondisi lereng tetap stabil dan tidak terpengaruh
dengan bertambahnya beban pada bidang longsor sehingga akan meningkatkan
gaya penggerak akibat total berat (W) yang meningkat dan menurunkan nilai FK.
Metode perhitungan yang digunakan yaitu metode Bishop simplified dan metode
Morgenstern Price.
43
Perhitungan faktor keamanan pada lereng aktual bermaksud untuk
mengetahui apakah lereng akhir penambangan pada lokasi penelitian sudah aman
apa belum. Setelah dilakukan perhitungan, kondisi lereng aktual menunjukkan
nilai FK yang cukup tinggi sehingga dilakukan rancangan geometri lereng akhir
penambangan sebanyak 3 geometri dengan lebar bench 2 meter, tinggi bench 2
meter, dan tinggi lereng keseluruhan 16 meter menyesuaikan lereng aktual lokasi
penelitian. Sudut lereng tunggal dibuat bervariasi yaitu 40°, 35°, dan 30° yang
bermaksud untuk menghasilkan geometri lereng yang optimal yang nantinya akan
direkomendasikan kepada PT. SI.
Hasil perhitungan faktor keamanan pada rancangan geometri lereng akhir
penambangan dapat dilihat pada Tabel 4.5. Dari ketiga rancangan yang dibuat,
geometri yang dapat direkomendasikan kepada PT. SI yaitu dengan lebar bench 2
meter, tinggi bench 2 meter, dan sudut lereng tunggal 30° dengan nilai FK yang
didapat pada metode Bishop Simplified 1,251 dan 1,253 pada metode
Morgenstern-Price. Faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng pada Kuari
Tanah Liat Mliwang Barat yaitu sifat fisik dan mekanik material, geometri lereng,
tinggi muka air tanah, dan pengaruh gaya luar (faktor kegempaan). Pada sifat fisik
material, semakin besar bobot isi batuan maka gaya geser penyebab kelongsoran
akan semakin besar. Batuan yang mempunyai porositas besar akan banyak
menyerap air, dengan demikian bobot isi batuan akan semakin besar sehingga
dapat memperkecil nilai faktor keamanan. Pada sifat mekanik batuan, Kohesi
batuan akan semakin besar jika kekuatan gesernya makin besar. Dan pada sudut
geser dalam, semakin besar sudut geser dalam suatu material maka material
tersebut akan lebih tahan menerima tegangan luar yang dikenakan terhadapnya.
Pada geometri lereng, semakin besar sudut kemiringan lereng, maka lereng
tersebut relatif akan semakin tidak stabil. Serta nilai gempa yang berpengaruh
terhadap pergerakan tanah dapat mengakibatkan lereng menjadi tidak stabil.
Setelah dilakukan rancangan geometri yang optimal dari geometri lereng aktual,
maka banyaknya material yang masih bisa diambil sebesar 19.450 m3.
44
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan hasil rancangan geometri lereng akhir
penambangan Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. Semen Indonesia dapat
diambil beberapa kesimpulan yaitu:
1) Geometri lereng akhir penambangan yang dapat diterapkan pada
Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI yaitu lebar bench 2 meter,
tinggi bench 2 meter, sudut lereng tunggal 30°, dan tinggi lereng
keseluruhan 16 meter dengan nilai faktor keamanan 1,253
(Morgenstern-Price).
2) Faktor yang mempengaruhi kestabilan lereng pada Kuari Tanah Liat
Mliwang Barat PT. SI yaitu sifat fisik dan mekanik material, geometri
lereng, pengaruh muka air tanah, serta pengaruh gempa.
5.2. Saran
1) Sebaiknya dilakukan perbaikan geometri lereng akhir penambangan di
Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT SI dengan tinggi bench 2 meter,
lebar bench 2 meter, sudut kemiringan lereng tunggal 30° dengan
tinggi lereng keseluruhan 16 meter. Geometri tersebut dapat
diterapkan karena pada saat lereng dalam kondisi jenuh dan terjadi
gempa nilai FK masih aman/stabil yaitu FK 1,253 (Morgenstern-
Price).
2) Sebaiknya dilakukan pemantauan lereng untuk memantau pergerakan
tanah.
45
DAFTAR PUSTAKA
Ali, R. K., Najib., Nasrudin, A. 2017. Analisis Peningkatan Faktor Keamanan
Lereng Pada Areal Bekas Tambang Pasir Dan Batu di Desa Ngablak ,
Kecamatan Cluwak , Kabupaten Pati ( The Analysis of Slope Safety
Factors Improvemen at Sand and Gravel Post Mining. 5(June), 10–19.
Arief, S. 2008. Analisis Kestabilan Lereng Dengan Metode Irisan, 1–66.
Arif, I. 2016. Geoteknik Tambang: Mewujudkan Tambang yang Berkelanjutan
dengan Menjaga Kestabilan Lereng. PT Gramedia Pustaka Utama: Jakarta
Ariesnawan, R. A. 2015. Clay Shale Kabupaten Tuban the Mechanic and
Dynamic Due To Changes of Water Content.
Bramantya, A. B. 2016. Rancangan Kestabilan Lereng Tanah Liat di Kuari
Mliwang Tmur. PT Semen Indonesia : Tuban
Craig, R. F., Knappet, J. A. 1989. Craig’s Soil Mechanics Eighth Edition. In Spon
Press. London & New York.
Farrand, R. A. 2019. Analisis Kestabilan Lereng Pada Desain Disposal Suwota
Tahun 2019 Di Tambang PT ANTAM Tbk Ubpn Maluku Utara. Skripsi,
Jurusan Teknik Pertambangan, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Hardiyatmo, H. C. 2006. Mekanika Tanah II Edisi 3. In Gadjah Mada University
Press (Vol. 3).
Hoek, E., Bray, J. 1981. Structural geology and data interpretation. Rock Slope
Engineering: Fourth Edition, 4, 1–456.
Irsyam, M., Asrurifak, M., Mikail, R., Sabaruddin, A., Faisal, L. 2017.
Pemutahiran Sumber dan Peta Gempa Indonesia 2017.
Kadang, E. S., Trides, T., Devy, S. D. 2019. Analisis Kestabilan Lereng Low Wall
Pit 7selatan Blok Am Yang Dipengaruhi Airtanah Di Pt. Alamjaya Bara
Pratama, Kecamatan Loakulu, Kabupaten Kutai Kartanegara, Kalimantan
Timur 6(1), 15–22.
46
LAPI ITB. 2013. Dokumen Re-desain Tambang Tanah Liat Daerah Mliwang. PT.
LAPI ITB : Bandung.
Mardiyanto, A., Luthfi, M., dan Syaiful, M. 2017. Geologi Daerah Godan Dan
Sekitarnya Kecamatan Tawangharjo Kabupaten Grobogan Jawa Tengah.
Pangemanan, V., Sompie, O. 2014. Analisis Kestabilan Lereng Dengan Metode
Fellenius (Studi Kasus: Kawasan Citraland). Jurnal Sipil Statik, 2(1).
Rai, M. A. 1998. “Laboratorium Geoteknik, Pusat Ilmu Rekayasa Antar
Universitas ITB Bandung.
Rajagukguk, O. C. P., Turangan A.E, S. M. 2014. Analisis Kestabilan Lereng
Dengan Metode Bishop (Studi Kasus: Kawasan Citraland sta.1000m)
Octovian. Jurnal Sipil Statik, 2(3), 140–147.
Seksi Pengawasan dan Perencanaan Tambang. 2019. Data Produksi Tanah liat
2018. PT Semen Indonesia (Persero) Tbk : Tuban.
Seksi Reklamasi Tambang. 2019. Proses Reklamasi Tambang PT. SI. PT Semen
Indonesia (Persero) Tbk : Tuban
Situmorang, R, I., Smith, R., Van Jessem, E, J. “Peta Geologi Lembar Jatirogo, Jawa,
Skala 1:100.000”, Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi, (1992).
Sudrajat, H. A. 2017. Analisis Kestabilan Lereng Akhir Penambangan Pada
Kuari Tanah Liat Blok Mliwang Timur PT Semen Indonesia. UPN :
Yogyakarta
Tim Penulis Quotes Islami NU Online, 2018. Makan Silahkan, Merusak Jangan! –
Tafsir Al Qur’an Surat Al-Baqarah ayat 60.
https://islam.nu.or.id/post/read/90728/kecenderungan-manusia-untuk-
merusak-lingkungan diakses pada tanggal 20 Agustus 2019 pukul 02:30
WIB.
47
LAMPIRAN
Lampiran 1. Peta Geologi Regional Lembar Jatirogo.
48
Lampiran 2 Hasil Pengujian Sifat Fisik dan Sifat Mekanik Tanah Liat (PT
Geomine Roclab’s Studio, 2019)
Lampiran 3 Data Produksi Tanah Liat PT Semen Indonesia Tahun 2018 –
2019.
49
Lampiran 4. Hasil Perhitungan Nilai FK Lereng Aktual Kuari Tanah Liat
Mliwang Barat.
Interpretasi Penampang A-A’ Metode Perhitungan Bishop simplified
Interpretasi Penampang A-A’ Metode Perhitungan GLE / Morgenstern-Price
50
Interpretasi Penampang B – B’ Metode Perhitungan Bishop simplified
Interpretasi Penampang B – B’ Metode Perhitungan GLE/Morgenstern-Price
51
Interpretasi Penampang C – C’ Metode Perhitungan Bishop simplified
Interpretasi Penampang C – C’ Metode Perhitungan GLE/Morgenstern-Price
52
Lampiran 5. Hasil Perhitungan Faktor Keamanan Rancangan Geometri
Lereng Akhir Penambangan Kuari Tanah Liat Mliwang Barat PT. SI.
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Kemiringan Lereng Tunggal 40° Metode Bishop Simplified.
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Lereng Tunggal 40° dengan Metode Morgenstern-Price.
53
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Kemiringan Lereng Tunggal 35° Metode Bishop Simplified.
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Kemiringan Lereng Tunggal 35° Metode Morgenstern-Price.
54
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Kemiringan Lereng Tunggal 30° Metode Bishop Simplified.
Hasil Perhitungan Rancangan Geometri Lereng Akhir Penambangan dengan
Sudut Kemiringan Lereng Tunggal 30° Metode Morgenstern-Price.
Related Documents
