paper underground mining

paper underground mining

• 1.
  1. Sistem Penambangan Sistempenambangan adalah suatu cara atau teknik yang dilakukan untuk membebaskan atau mengambil endapan bahan galian yang mempunyai arti ekonomis dari batuan induknya untuk diolah lebih lanjut sehingga dapat memberikan keuntungan yang besar dengan memperhatikan keamanan dan keselamatan kerja yang terbaik serta meminimalisasi dampak lingkungan yang dapat ditimbulkannya. Agar dapat tercapai hal-hal yang terdapat dalam definisi sistem penambangan di atas, maka cara penambangan yang diterapkan harus dapat menjamin : 1. Ongkos penambangan yang seminimal mungkin. 2. Perolehan atau mining recovery harus tinggi. 3. Efisiensi kerja harus tinggi. Hal ini dipengaruhi oleh jenis alat yang digunakan, sinkronisasi kerja yang baik, tenaga kerja yang terampil, organisasi dan manajemen yang baik. Secara garis besarnya, sistem dan metode penambangan dibagi atas 4 (empat) bagian, yaitu : 1. Tambang terbuka (surface mining). 2. Tambang dalam atau tambang bawah tanah (underground mining). 3. Tambang bawah air (underwater mining). 4. Tambang di tempat (insitu mining). ] 2. Tambang Bawah Tanah Tambang dalam atau tambang bawah tanah (underground mining) adalah metode penambangan yang segala kegiatan atau aktifitas penambangannya dilakukan di bawah permukaan bumi dan tempat kerjanya tidak langsung berhubungan dengan udara luar. Segi positif dari penambangan ini adalah: 1. Pencemaran lingkungan relatif kecil. 2. Tidak memerlukan tempat penimbunan material yang luas.
• 2.
  3. Endapan bahan galianyang letaknya sangat dalam tetap dapat ditambang dengan menguntungkan. Sedangkan segi negatif dari penambangan ini adalah: 1. Kondisi kerjanya berat dan keselamatan kerja perlu perhatian khusus. 2. Produksi yang relatif kecil karena alat yang digunakan berukuran kecil. 3. Penggunaan bahan peledak yang banyak (boros) dan berkualifikasi tinggi. Tambang bawah tanah mengacu pada metode pengambilan bahan mineral yang dilakukan dengan membuat terowongan menuju lokasi mineral tersebut. Berbagai macam logam bisa diambil melalui metode ini seperti emas, tembaga, seng, nikel, dan timbal. Karena letak cadangan yang umumnya berada jauh dibawah tanah, jalan masuk perlu dibuat untuk mencapai lokasi cadangan. Jalan masuk dapat dibedakan menjadi beberapa: 1. Ramp, jalan masuk ini berbentuk spiral atau melingkar mulai dari permukaan tanah menuju kedalaman yang dimaksud. Ramp biasanya digunakan untuk jalan kendaraan atau alat-alat berat menuju dan dari bawah tanah. 2. Shaft, yang berupa lubang tegak (vertikal) yang digali dari permukaan menuju cadangan mineral. Shaft ini kemudian dipasangi semacam lift yang dapat difungsikan mengangkut orang, alat, atau bijih. 3. Adit, yaitu terowongan mendatar (horisontal) yang umumnya dibuat disisi bukit atau pegunungan menuju ke lokasi bijih.
• 3.
  Gambar 1 Macamlubang bukaan tambang bawah tanah Tambang bawah tanah dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : 1. Metode tanpa penyanggaan (Non Supported / Open Stope Method). 2. Metode dengan penyanggaan (Supported Stope Method). 3. Metode ambrukan (Caving Method). 2.1. Metode tanpa penyanggaan (Non Supported / Open Stope Method) Unsupported Methods adalah suatu metoda yang tidak menggunakan timber atau filling dalam menyangga dinding, baik hanging wall maupun footwall. Penyanggaan pada dinding dilakukan dengan pilar-pilar dan baut batuan digunakan untuk penyanggaan local. Unsupported methods dapat diklasifikasikan menjadi: 1. Room and Pillar mining Pada metode penambangan Room and Pillar, batubara diekstraksi dengan meninggalkan pilar yang difungsikan sebagai penyangga ruang kosong (room) pada lapisan batubara di dalam tanah. Ruang kosong itu sendiri terbentuk sebagai akibat terambilnya batubara pada lapisan yang bersangkutan. Adapun ukuran pilar ditentukan dengan menghitung kekuatan batuan atap, lantai serta karakteristik lapisan batubara, yang dalam hal ini adalah tingkat kekuatan atau kekerasannya.
• 4.
  Pada praktiknya, areayang akan ditambang dibagi terlebih dulu ke dalam bagian-bagian yang disebut panel, dimana pengambilan batubara dilakukan di dalamnya. Sebagaimana terlihat pada gambar di bawah, barrier pillar berfungsi untuk memisahkan panel-panel penambangan, sedangkan panel pillar berfungsi untuk menahan ruang kosong pada panel saja. Dengan demikian, meskipun masih terdapat resiko runtuhan atap pada suatu panel, tapi keberadaan barrier pillar akan memberikan jaminan keamanan melalui penyanggaan area tambang secara keseluruhan. Room and Pillar adalah metode penambangan yang sederhana dan tidak memerlukan biaya yang besar. Akan tetapi, cara ini hanya akan menghasilkan recovery batubara yang rendah, umumnya maksimal 60%, disamping memerlukan kondisi lapisan batubara yang landai (flat) dan relatif tebal. Selain itu, Room and Pillar hanya bisa diterapkan pada penambangan lapisan batubara yang dekat dengan permukaan tanah karena tekanan batuannya belum begitu besar. Seiring makin dalamnya lokasi penambangan berarti tekanan batuan akan membesar, serta potensi emisi gas dan keluarnya air tanah akan bertambah. Pada kondisi demikian, Room and Pillar sudah tidak layak lagi untuk dilakukan sehingga diperlukan metode lain yang lebih aman dan ekonomis, yaitu Long Wall. 2. Stope and Pillar mining a. Open Stope Dengan Underhand Stoping. Pada metode ini,bagian level atas level bawah dihubungkan dengan raise,dan penambangan dimulai dengan memotong bagian atas dari raise sehingga terbentuk jenjang pada cebakan dimana para pekerja berdiri. Bijih lepas kemudian ditarik setahap demi setahap sampai menapai raise,selanjutnyan dijatuhkan ke level drive dibawahnya. Jadi bijih ditambang dari atas kebawah dengan jenjang menurun dan dijatuhkan menuju haulage drive secara grafitasi sehingga meminimumkan transportasi mekanikal. b. Open stope dengan overhand stoping Overhand stope secara praktis berlawanan dengan underhand stoping yaitu tempat pekerja mengarah keatas dan berada dibawah bijih yang akan ditambang. Bijih
• 5.
  ditambang selapis demiselapis dan memungkinkan bijih lepas jatuh ke haulage level yang biasanya dilindungi oleh pilar dari bijih atau timber mat. c. Open Stope Dengan Breast Stoping (Stope And Pillar) Pada metoda ini,pembongkaran bijih dilakukan secara maju (advancing) terhadap bijih yang terletak horizontal dengan tinggi kurang dari 3 m, dimana kondisi ini tidak memungkinkan dilakukan dari atas kebawah. Penyanggaan atap (roof) pada breast stoping biasanya secara permanen atau semi permanen pillar yang terdiri dari bijih itu sendiri. Untuk cebakan yang lebih tebal, maka bijih ditambang secara berjenjang metode ini digunakan untuk cebakan sampai ketebalan 13 m. pillar yang dibuat kadang-kadang diperkuat dengan semen sekelilingnya. Pada cebakan yang datar dengan ketebalan kurang dari 4-5 m, metode ini dilakukan dengan menggali bijih sehingga terbentuk ” Wide diifts ” dan secar sistematis dengan interval teratur ditinggalkan bijih sebagai pillar. 3. Shrinkage Stoping Shrinkage stoping diterapkan untuk badan bijih yang besar, kemiringan 50˚-90˚ (sleeply). Metode ini terletak antara kelas open stope dan filled stope. Bijih dihancurkan secara metode overhand dan dibiarkan terkumpul dalam stope. Mengingat bijih akan mengembang dila dihancurkan maka sekitar 35% dari volume batuan yang dihancurkan setiap peledakan harus diambil untuk memberikan ruangan yang cukup dagi pekerja untuk bekerja diantara bagian atas bijih lepas dengan atap. Apabila bijihnya lemah, maka bagian atap diatas pekerja dapat disangga dengan baut batuan selama penambangan. Dinding stope secara otomatis akan disangga oleh bijih lepas sampai kegiatan penambangan bijih selesai. Selanjutnya bijih diambil secara keseluruhan, membentuk stope yang kosong. Dalam kasus ini membetuk open stope atau metode shrinkage stoping general. Apabila dikhawatirkan akan terjadi keruntuhan, dan hal ini tidak diinginkan, maka stope dapat diisi oleh water yang berasal dari stope atau kegiatan diatasnya, dalam kasus ini membentuk filled stope atau metode shrinkage and fill.
• 6.
  Development yang dilakukanmirip dengan sublevel stoping, kecuali tidak mempunyai sublevel. Penambangan bijih dilakukan pada sayatan horizontal dimulai dari bagian bawah mengarah ketas melalui suatu manway. Manway dibuat dekat pillar vertical yang memisahkan stope yang berdekatan. Pillar vertical berukuran lebar diatas 40 feet pada shrinkage stoping, ore di angkut di horizontal slice, dimulai dari bawah stope dan terus maju ke atas. Bagian dari ore yang hancur ditinggalkan di stope yang telah ditambang, yang berfungsi sebagai platform kerja untuk menambang ore bagian atas dan untuk men support dinding-dinding stope. Melalui blasting, batuan menambah volume yang didudukinya sekitar 50%, oleh karena itu 40% dari ore yang telah di blasting harus diambil secara kontinyu selama penambangan untuk menjaga supaya keseimbangan headroom antara atas dan bawah ore yang telah diblasting. Ketika stope telah maju ke batas atas dari stope yang direncanakan, hal ini dihentikan, dan sisanya yang 60% dari ore dapat di ambil. Ore body yang lebih kecil dapat ditambang dengan satu stope, area yang lebih besar dari ore body dibagi atas beberapa stope yang terpisah oleh pillar untuk menstabilkan hanging wall. Pillar biasanya dapat diambil setelah penambangan yang reguler selesai. Shrinkage stoping dapat dipakai pada ore body dengan : a. Dip yang tegak atau >70%. b. Ore nya kuat. c. Hanging wall dan foot wall stabil secara komparatif. d. Ore body homogeny. e. Ore tidak dipengaruhi storage di stope (seperti sulfida ore yang cenderung terbakar dan terpisah ketika terekspos ke udara. Development untuk shrinkage stoping terdiri atas : a. Drift pengangkutan sepanjang bagian bawah stope. b. Crosscut ke ore di bagian bawah stope. c. Finger raise dan cones dari crosscut ke undercut. d. Undercut atau lapisan bawah stope 5-10 m di atas drift pengangkutan..
• 7.
  e. Raise darilevel pengangkutan melalui undercut ke level utama untuk menyediakan akses dan ventilasi ke stope. Keuntungan metode Shrinkage stoping : a. Investasi yang kecil terhadap alat-alat/mesin-masin karena membutuhkan sedikit alat-alat. b. Ore dapat langsung didumping secara langsung ke alat angkut melalui chute. c. Mengeliminasi hand-loading. d. Dapat langsung berproduksi. e. Mining Recovery tinggi. Kerugian metode Shrinkage stoping : Kondisi kerja sulit dan berbahaya. Contoh : Mouska Mine, Canada; Schwartzwalder Mine, Colorado 4. Sub Level Stoping Sub-level stoping adalah sistem dimana dibuat sublevel-sublevel dengan jarak tertentu. Pada metode ini, blok bijih dibagi sepanjang jurus cebakan, dan diantara 2 buah stope yang terbentuk dipisahkan oleh pillar. Ketinggian stope dibatasi oleh kekuatan batuan dan lebar stope yang kadang-kadang mencapai 500 feet. Sub-level stoping termasuk kedalam penyanggaan yang dilakukan secara overhand. Dengan menggunakan pillar buatan dari waste rock dan stell timber yang menyangga dan melintang pada Sub level stoping dipasang pada geometri yang sistematis, berfungsi sebagai berpijak pekerja dan sebagai peluncur bijih, membentuk corong dan manway lining, dan sebagai penyangga lekat.
• 8.
  Gambar 2 Sistempertambangan bawah tanah 2.2. Metode dengan penyanggaan (Supported Stope Method) 1. Cut and Fill Cut and fill adalah suatu metode penambangan dengan jalan mengambil bagian demi bagian (slice by) dimana bagian yang sudah ditambang dikeluarkan orenya lalu dimasukan material pengisi sebelum penambangan berikutnya dilakukan. Material pengisi berfungsi sebagai berikut : a. Tempat berpijak untuk pemboran dan penggalian berikutnya. b. Sebagai penyanggah batuan sekelilingnya. c. Untuk mencegah terjadinya penurunaan permukaan. Sistem ini cocok untuk endapan sebagai berikut : a. Untuk endapan yang berbentuk Paint dengan dip 450. b. Untuk endapan dengan ketebalan 1-6 meter.
• 9.
  c. Batuan sampingnyaagak lunak/kurang kompak. d. Orenya memiliki nilai yang tinggi dan memerlukan mining recovery yang tinggi guna menutupi ongkos. e. Dapat dipergunakan untuk endapan bijih yang batasnya kurang teratur dan banyak terdapat Barrent rock (batuan sekelilingnya masuk kedalam bijih). Diantara endapan bijih yang sedang ditambang. Keuntungan : a. Cukup fleksibel sehingga dapat menambang bagian-bagian yang sulit dan dapat mengadakan selektif mining. b. Dari stope dapat dilakukan eksplorasi untuk mengetahui arah penyebaran bijih selanjutnya. c. Barrent rock/Wasle dapat dipakai material pengisi. d. Pemakai timber sedikit sehingga kemungkinan kebusukan kayu dan kebakaran jarang terjadi. e. Bisa mendapatkan mining Recovery yang tinggi. f. Bila memungkinkan penambangan dilakukan pada beberapa tempat sehingga produksinya besar. g. Kecil kemungkinan terjadinya penurunaan permukaan Kerugian: a. Selain menambang juga harus mencari material pengisi b. Harus dilakukan pemisahaan yang cukup baik antara endapan bijih dengan material pengisi agar tidak terjadi pengotoran c. Ongkos penambangan relatif tinggi 2. Stull Stoping Stull Stoping adalah suatu metode penambangan yang menggunakan penyanggaan kayu (timber), dan penyangga dipasang langssung dari hanging wall ke foot wall. Penyangga ini disebut stull. Penyanggaan ini bias sistimatis, tetapi bisa juga hanya dipasang setempat bila bila keadaan batuan memungkinkan.
• 10.
  a. Metode penambanganini cocok untuk endapan bijih yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut : b. Kekuatan bijih agak tebal, sehingga tidak perlu disangga c. kekuatan batuan samping mudah pecah d. Kemiringan endapan tidak terlalu berpenggaruh e. Ukuran endapan antara 1-3 meter, yaitu ketebalan masih bias dicapai oleh penyangga kayu tanpa sambungan (timber) f. Kadar bijih tinggi, karena ongkos penambangan juga tinggi. Cara penambangan a. Penerapannya dibatasi oleh panjang stull. b. Untuk menghindari amblesan (Surface Subsidence) maka harus diisi degan material pengisi sehingga dapat berubah manjadi cut and fill. c. Kalau penurunan permukaan bumi, maka lubang bekas lombong dapat dibiarkan kosong dan runtuh sendiri maka biasanya yang dipakai top slicing. Segi positif stull stoping : a. Cara penambangan sangat sederhana karena cara penyanggaan ini tidak sulit sehingga tidak memerlukan banyak karyawan yang terampil b. Bisa meninggalkan pillar yang terbuat dari barent rock. c. Karena luwes dapat dilakukan selective mining, maka perolehan tambangnya bisa tinggi. d. Memiliki jaminan keamanan yang cukup baik dibandingkan square setting atau cut and fill, karena ukuran endapan bijihnya tipis. Segi negatif Stull Stoping : a. Karena memakai penyangga kayu dapat menyebabkan pembusukan serta kebakaran. b. Pada umumnya sukar untuk menghindari terjadinya pengotoran. c. Dapat menyebabkan amblesan kecuali diikuti dengan pengisian bekas-bekas lombong.
• 11.
  3. Square SetStoping Square set stoping merupakan sistem penambangan dengan penyanggaan secara sitematis yang saling tegak lurus kesegala arah (tiga dimensi). Penyangga ini memilki kerangka berupa kubus maupun empat persegi panjang. Cara ini cocok untuk endapan yang bersifat : a. Kekuatan bijih lemah serta mudah runtuh. b. Kekuatan batuan samping lemah serta mudah runtuh c. Bentuk endapan tak perlu memiliki batas-batas yang baik atau jelas dilihat, misalnya mempunyai off shoot, pocket, dan lain-lain. d. Kemiringan endapan > 45° yang berbentuk urat bijih. e. Ukuran endapan minimum 3,5 m. f. Memiliki kadar bijih yang sangat tinggi. Umumnya cara ini cocok untuk endapan dengan batuan yang lunak, oleh karena itu cara penambangan ini sulit untuk diubah kecara penambangan yang lain. Akan tetapi kalau sangat terpaksa, misalnya karena keadaan batuan agak keras dan surface subsidence tidak boleh terjadi, maka dapat diubah ke cara cut and fill atau stull stoping bila urat bijihnya tipis. Cara penambangan ini dapat dipakai sebagai pelengkap atau pembantu cara penambangan lain bila bentuk bijihnya tidak baik, misalnya ditemukan off shoot, atau penyangga under cat pada block caving. Kecuali square setting sering dipergunakan untuk mengambil pillar yang terletak diantara lombong-lombong yang sudah diisi dengan filling material. Segi positif Square Set Stoping : a. Dapat digunakan untuk menambang segala macam ukuran dan bentuk endapan bijih, asal kemiringan >45°, luwes dalam arti dapat menambang segala macam bentuk endapan. b. Dapat dipakai untuk endapan dan batuan samping yang keadaannya sangat lunak dan mudah runtuh.
• 12.
  c. Memungkinkan dilakukannyapenambangan dengan mining recovery yg tinggi > 90% (high mining extraction). d. Ventilasi lebih mudah diatur. e. Dapat memberi keamanan kerja yang tinggi. Segi negatif Squar Set Stoping : a. Memakai banyak penyangga kayu sehingga menyebabkan ongkos penambangan manjadi mahal, kemungkinan bahaya kebakaran lebih besar, dan dapat terjadi pembusukan sehingga akan terbentuk gas-gas beracun. b. Waktu untuk penyiapan dan penyediaan kayu penyangga lebih kurang dari 30%, sedangkan volume kayu yang dibutuhkan sekitar 6-15%. c. Sukar diubah kesistem penambangan yang lain. 2.3. Metode Ambrukan (Caving Method) Metode penambangan ambrukan (Caving) terdiri dari : a. Longwall mining. b. Sublevel caving. c. Block caving. Keuntungan penambangan caving method : a. Sistem penambangan ini tidak terlalu mahal di bandingkan dengan sistem penambangan lainnya karena relatif sedikitnya pemboran, peledakan dan penyanggaan. b. Produksi yang terpusat membuat pengawasan menjadi efisien dan pemeriksaan kondisi kerja menjadi lebih teliti. c. Pembuatan sistem ventilasi tidak terlalu kompleks di bandingkan sistem penambangan bawah tanah lainnya. d. Produktifitas tinggi (antara 15 – 50 ton per shift per karyawan, maksimum 40 – 50 ton per shift per karyawan). e. Metode penambangan bawah tanah dengan tingkat produksi tinggi.
• 13.
  f. Recovery tinggi. g.Ventilasi sangat memuaskan, kondisi kesehatan dan keselamatan bagus (kecuali daerah undercut dan bagian penarikan bijih). Kerugian metode penambangan caving method : a. Permintaan produksi yang meningkat tidak dapat langsung di penuhi karena di butuhkan waktu yang lama untuk mempersiapkan block tambahan untuk produksi. b. Penghentian penarikan bijih selama waktu tertentu akan menyebabkan kehilangan bukaan yang telah ada pada area yang berpengaruh jika bukaan tersebut merupakan titik konsentrasi berat. c. Metode ini tidak fleksibel karena sulit dilakukan perubahan kebentuk panambangan bawah tanah lainnya. d. Peronggan dan penurunan permukaan tanah terjadi dalam skala besar sehingga permukaan tanah berbahaya e. Pemeliharaan bukaan di daerah produksi sangat penting dan mahal jika terbentuk pilar yang menerima beban terlalu besar. Ada dua tahap utama dalam metode tambang bawah tanah: development (pengembangan) dan production (produksi). Pada tahap development, semua yang digali adalah batuan tak berharga. Tahap development termasuk pembuatan jalan masuk dan penggalian fasilitas-fasilitas bawah tanah lain. Dengan semua pekerjaan yang dilakukan di bawah tanah dengan panjang terowongan yang mencapai ribuan meter, maka diperlukan usaha khusus untuk mengalirkan udara ke semua sudut terowongan. Pekerjaan ini menjadi tugas tim ventilasi tambang.Selain mensuplai jumlah oksigen yang cukup, ventilasi juga mesti memastikan agar semua udara kotor hasil pembuangan alat-alat diesel dan gas beracun yang ditimbulkan oleh peledakan bisa segera dibuang keluar. Untuk memaksa agar udara mengalir ke terowongan, digunakanlah fan (kipas) raksasa dengan berbagai ukuran dan teknik pemasangan.
• 14.
  Untuk menjaga kestabilanterowongan diperlukan pula penyangga-penyangga terowongan. Berbagai metode penyanggaan (ground support) telah dikembangkan. Penyanggaan yang optimal akan mendukung kelangsungan kinerja dan juga keselamatan semua pekerja. Sedangkan tahap production adalah pekerjaan menggali sumber bijih itu sendiri. Tempat bijih digali disebut stope (lombong). Disini uang mulai bisa dihasilkan. Penyangga dalam tambang bawah tanah dibedakan menjadi dua, antara lain : 1. Penyangga Alamiah Adalah penyangga yang menggunakan material yang berada atau dihasilkan dari proses penambangan itu sendiri. Penyangga alamiah dibagi menjadi: a. Endapan bijih yang ditinggalkan atau tidak ditambang. b. Endapan bijih kadar rendah. Setelah dinilai tidak ekonomis, endapan bijih ini ditinggalkan sebagai penyangga. c. Waste. d. Batuan samping, atau material lain yang tidak ditambang. 2. Penyangga Buatan (Artificial Support) Artificial support adalah penyangga buatan yang dimasukan ke dalam tamang bawah tanah, agar tidak runtuh. Bahan penyangga buatan ini disebut juga material filling, dapat berupa tailing, pasir, tanah, semen, baja, kayu, maupun baut batuan.