Upload
ekoo-nopiadie
View
217
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
k
Citation preview
Praktikum Teknik Peledakan 2014
BAB V
GROUND VIBRATION
5.1. Dasar Teori
Getaran Tanah (Ground Vibration) adalah gerakan bumi yang terjadi akibat
perambatan gelombang seismik di bawah tanah. Kegiatan peledakan selalu
menghasilkan gelombang sismik. Tujuan peledakan umumnya untuk memecahkan
batuan. Kegiatan ini membutuhkan sejumlah energi yang cukup sehingga melebihi
atau melampaui kekuatan batuan atau melampaui batas elastis batuan.Apabila hal
tersebut terjadi maka batuan akan menjadi pecah. Proses pemecahan batuan akan
terus berlangsung ,sampai energi yang di hasilkan bahan peledak makin lama makin
berkurang,dan menjadi lebih kecil dari kekuatan batuan. Sehingga proses pemecahan
batuan terhenti,dan energi yang tersisa akan menjalar melalui batuan,karena masih
dalam batas elastisitasnya.Hal ini akan menghasilkan gelombang seismik. Tingkat
getaran dipengaruhi oleh 2 faktor utama yaitu Jumlah bahan peledak / waktu tunda
(Charge Weight Per Delay) dan Jarak Pengukuran. Semakin banyak bahan peledak
maka semakin tinggi nilai kecepatan partikel puncak dan semakin jauh jarak
pengukuran peledakan maka semakin rendah nilai partikel puncak.
Dengan menggunakan uji berbagai scale distance disuatu daerah maka akan
diperoleh persamaan yang akan digunakan untuk memperkirakan tingkat getaran
yang akan terjadi. Dalam teori getaran ada tiga macam gelombang yaitu:
1. Gelombang tekan (compressive wave) adalah gelombang yang menghasilkan
pemadatan dan pemuaian pada daerah yang sama dengan arah perambatan
gelombang.
2. Gelombang geser (shear wave) adalah gelombang yang melintang (transversal)
yang bergerak tegak lurus pada arah perambatan gelombang.
3. Gelombang permukaan (surface wave) adalah gelombang yang merambat diatas
permukaan batuan tetapi tidak menembus batuan.
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
Ketiga jenis gelombang getar tersebut dapat dikelompokkan dalam
gelombang badan dan gelombang permukaan. Gelombang badan merambat melalui
tubuh dari batuan atau tanah. Salah satu jenis gelombang badan adalah P-Waves yang
menyebabkan tekanan/pemuaian pada arah perambatan gelombang.
1. Gelombang Seismik
Gelombang seismik menggambarkan getaran tanah dilokasi penerima.
Getaran tanah merupakan akibat dari gelombang badan dan gelombang permukaan
yang yang ada dalam kulit bumi dengan lintasan yang berbeda. Walaupun gelombang
seismik memperlihatkan waktu tiba yang berbeda, tetapi waktu tiba yang paling
mudah untuk dikenal adalah waktu tiba dari gelombang yang tiba lebih awal.
Lintasan tempuh gelombang didalam kulit bumi pada umumnya di bagi menjadi tiga
yaitu:
a. Lintasan gelombang langsung
b. Lintasan gelombang pantul
c. Lintasan gelombang bias
Pemantulan dan pembiasan terjadi jika gelombang merambat melalui bidang
antara dua material yang berbeda densitas dan karakteristiknya. Terjadinya
pemantulan dan pembiasan dipengaruhi oleh kecepatan rambat gelombang dalam
medium yang besarnya sama dengan sudut datang gelombang. Pemantulan terjadi
jika gelombang datang dari medium dengan cepat rambat lebih besar dan dengan
sudut yang datang lebih besar dar sudut datang kritis. Sudut datang kritis adalah
sudut datang yang mana sudut biasnya 90º. Pada sudut 90º gelombang akan
dibiaskan dengan sudut 0º, dengan kata lain gelombang akan di pantulkan tanpa
penyimpangan ke arah semula.
2. Persamaan Gelombang
Analisa seismik diperlukan untuk mengetahui besarnya parameter getaran
sehingga dapat diperkirakan tingkat getaran yang mungkin terjadi akibat adanya
gelombang seismik. Analisa ini dapat dilakukan berdasarkan persamaan gerak,
perambatan gelombang dan spektrum respon. Parameter yang ditentukan adalah
perpindahan (δ), kecepatan (v), percepatan (a) dimana V = 2 π a f.
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
3. Mekanisme Pecahnya Batuan
Proses pemecahan batuan dibagi menjadi 3 (tiga) tahap :
a. Proses pemecahan tahap I (Dinamic Loading)
Pada saat bahan peledak meledak, tekanan tinggi yang ditimbulkan akan
menghancurkan batuan di daerah sekitar lubang tembak. Terjadi gelombang kejut
(shock wave) yang merambat dengan kecepatan 2.750-5.200 ft/det dan akan
mengakibatkan tegangan tangensial (tangensial stress) yang menimbulkan
rekahan radial (radial crack) yang menjalar dari daerah lubang tembak. Rekahan
radial pertama terjadi dalam waktu 1-2 ms.
b. Proses Pemecahan tahap II (Quo-static Loading)
Tekanan akibat gelombang kejut yang meninggalkan lubang tembak pada
proses pemecahan tahap I adalah positif. Apabila gelombang kejut mencapai
bidang bebas (free face), gelombang tersebut akan dipantulkan.
Bersamaan dengan itu tekanannya akan turun dengan cepat dan kemudian
akan berubah menjadi negatif, serta menimbulkan gelombang tarik (tension wave)
yang akan merambat kembali di dalam batuan. Oleh karena ketahanan batuan
terhadap kuat tarik lebih kecil daripada kuat tekan, maka akan terjadi rekahan-
rekahan karena tegangan tarik (tensile stress) cukup kuat sehingga menyebabkan
terjadinya scabbing atau spalling pada bidang bebas. Dalam proses pemecahan
tahap I dan II fungsi dari energi yang ditimbulkan oleh gelombang kejut adalah
membuat sejumlah pecahanpecahan kecil pada batuan. Secara teoritis jumlah
energi gelombang kejut hanya berkisar antara 5-15 % dari energi total bahan
peledak. Jadi gelombang kejut tidak secara langsung memecahkan batuan, tetapi
mempersiapkan kondisi batuan untuk proses pemecahan tahap akhir.
c. Proses Pemecahan tahap III (Release of Loading)
Proses ini merupakan tahap terakhir dari pemecahan batuan. Dengan
pengaruh tekanan yang sangat tinggi dari gas-gas hasil peledakan, rekahan radial
utama (tahap II) akan diperlebar/diperbesar secara cepat oleh efek kombinasi dari
tegangan tarik yang disebabkan kompresi radial dan pembajian. Apabila massa di
depan lubang tembak gagal mempertahankan posisinya dan bergerak ke depan,
maka tegangan tekan tinggi yang berada dalam batuan akan dilepaskan seperti
spiral kawat yang ditekan kemudian dilepaskan. Akibat pelepasan tegangan tekan
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
ini akan menimbulkan tegangan tarik yang besar di dalam massa batuan.
Tegangan tarik inilah yang melengkapi proses pemecahan batuan yang sudah
dimulai pada tahap II.
Rekahan yang terjadi dalam proses pemecahan tahap II merupakan
bidangbidang lemah yang membantu fragmentasi utama pada proses peledakan.
Umumnya batuan akan pecah secara alamiah mengikuti bidang-bidang yang
lemah, seperti kekar dan bidang perlapisan. Secara singkat, proses pecahnya
batuan saat peledakan pada dasarnya mengalami beberapa tahap, yaitu dimulai
dengan membesarnya lubang ledak yang disebabkan oleh tekanan ledakan dari
bahan peledak. Pada tahap selanjutnya, energi ledakan akan menuju bidang bebas
terdekat sambil melakukan tekanan terhadap batuan di sekitarnya. Pada tahap
terakhir, energi
ledakan tersebut dipantulkan kembali oleh bidang bebas dan menekan
permukaan batuan dengan tekanan yang melebihi kuat tarik dari batuan tersebut
sehingga batuan menjadi pecah
5.1.1. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tingkat Ground Vibration
Faktor-faktor yang mempengaruhi kegiatan peledakan dapat dikelompokkan
dalam dua kategori, yaitu peubah yang tidak dapat dikendalikan (uncontrollable
variable) dan peubah yang dapat dikendalikan.
a. Faktor yang Tidak Dapat Dikendalikan
Dalam kegiatan pemboran dan peledakan, karakteristik massa batuan yang
perlu diperhatikan yaitu kekerasan/kekuatan batuan, elastisitas dan plastisitas batuan,
abrasivitas batuan dan kecepatan perambatan gelombang pada batuan.
1) Semakin tinggi tingkat kekerasan batuan, maka akan semakin sukar batuan
tersebut untuk dihancurkan, demikian juga dengan batuan yang memiliki kerapatan
tinggi. Sehingga semakin berat massa suatu batuan, bahan peledak yang dibutuhkan
untuk membongkar atau menghancurkan batuan tersebut akan lebih banyak.
2) Elastisitas batuan adalah sifat yang dimiliki batuan untuk kembali ke bentuk atau
keadaan semula setelah gaya yang diberikan kepada batuan tersebut dihilangkan.
Secara umum batuan memiliki sifat elastis fragile yaitu batuan dapat dihancurkan
apabila mengalami regangan yang melewati batas elastisitasnya. Sedangkan
plastisitas batuan merupakan perilaku batuan yang mengizinkan deformasi permanen
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
setelah regangan dikembalikan ke kondisi awal, dimana batuan tersebut belum
hancur.
3) Abrasifitas batuan merupakan suatu parameter batuan yang mempengaruhi
keausan (umur) dari mata bor yag digunakan untuk melakukan pemboran pada
batuan tersebut. Kecepatan perambatan gelombang pada setiap batuan berbeda.
Secara teoritis semakin tinggi kecepatan rambat gelombang pada suatu batuan, maka
diperlukan bahan peledak yang memiliki energi yang tinggi pula agar dapat
menghancurkan batuan tersebut.
b. Faktor yang Dapat Dikendalikan
Adalah faktor-aktor yang dapat dikendalikan oleh kemampuan manusia
dalam merancang suatu peledakan untuk memperoleh hasil peledakan yang
diharapkan. Faktor-faktor tersebut dapat diklasifikasikan kedalam 3 kelompok yaitu :
1) Geometri, meliputi diameter lubang ledak, panjang isian, burden, spasi, stemming
dan lain-lain
2) Bahan peledak, meliputi tipe bahan peledak, kekuatan, energi, sistim penyalaan
dan lain-lain
3) Waktu, meliputi waktu tunda dan urutan penyalaan
5.1.2. Mekanisme Pengukuran Tingkat Ground Vibration
Tingkat getaran dari hasil peledakan dipengaruhi oleh dua faktor utama yaitu
Jumlah bahan peledak/waktu tunda (charge weight per delay) dan jarak pengukuran
(lenght of delay). Semakin banyak bahan peledak yang digunakan maka semakin
tinggi nilai kecepatan partikel puncak, dan semakin jauh jarak pengukuran peledakan
maka semakin rendah nilai partikel puncak.
5.1.3. Kontrol Ground Vibration
Peledakan tunda (delay blasting) adalah suatu teknik peledakan dengan cara
meledakkan sejumlah besar muatan bahan peledakan tidak sebagai satu muatan
(single charge) tetapi sebagai suatu seri dari muatan-muatan yang lebih kecil. Maka
getaran yang dihasilkan terdiri dari kumpulan getaran kecil dan dengan
mempergunakan delay, pengurangan tingkat getaran dapat dicapai. Untuk
mengetahui mengapa peledakan delay adalah efektif dalam pengurangan tingkat
getaran perlu mengerti perbedaan antara kecepatan partikel (particle velocity) dan
kecepatan perambatan (propagation velocity atau transmission velocity).
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
Kecepatan perambatan adalah kecepatan gelombang seismik merambat
melalui batuan, berkisar antara 2000 – 20.000 feet/detik, tergantung pada jenis
batuan. Untuk suatu daerah dengan batuan tertentu, kecepatan relatif konstan.
Kecepatan perambatan tidak dipengaruhi oleh besarnya energi (input energy).
Kecepatan partikel adalah kecepatan partikel bumi bergetar sekitar posisi semula
(rest position). Kecepatan partikel adalah fungsi dari energi (input energy). Energi
yang besar menghasilkan kecepatan partikel yang tinggi pula. Peledakan delay
mengurangi tingkat getaran sebab setiap delay menghasilkan masing-masing
gelombang seismik yang kecil yang terpisah. Gelombang hasil delay pertama telah
merambat pada jarak tertentu sebelum delay selanjutnya meledak. Kecepatan
perambatan tergantung pada jenis batuannya
Kecepatan partikel adalah kecepatan partikel bumi bergetar sekitar posisi
semula (rest position). Kecepatan partikel adalah fungsi dari energi (input energy).
Energi yang besar menghasilkan kecepatan partikel yang tinggi pula. Peledakan
delay mengurangi tingkat getaran sebab setiap delay menghasilkan masing-masing
gelombang seismik yang kecil terpisah. Gelombang hasil delay pertama telah
merambat pada jarak tertentu sebelum selanjutnya delay meledak. Kecepatan
perambatan tergantung pada jenis batuannya
1) Hukum Scaled Distance (SD)
Scale distance adalah parameter untuk dimensi jarak. Scale distance
dinyatakan sebagai perbandingan antara jarak dan isian bahan peledak yang
mempengaruhi hasil getaran dan energi ledakan di udara. Jika isian lubang (ratio
perbandingan panjang dan diameter lebih dari 6), gelombang akan dirambatkan
didepan lubang bor. Scale distance, d/W½. W total berat bahan peledak yang
meledak per delay, d, jarak dari alat perekam terhadap lokasi peledakan. Rumus
diatas dapat dituliskan sebagai berikut:
Dimana:
PPV = K (SD)m atau PPV = K m
PPV = peak particle velocity (mm/s),
d = jarak dari recorder ke lokasi peledakan (m),
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
W = total berat bahan peledak per minimum delay (kg),
K,m = konstanta,
SD = Square Root Scale distance untuk isian lubang ledak (m/kg0,5)
2) Analisa Scaled Distance Yang Disesuaikan
Peraturan scaled distance menunjukkan kondisi-kondisi dimana pekerjaan
peledakan tidak boleh dilakukan. Pengaturan kembali hukum scaled distance
diperlukan seandainya harga scaled distance tidak lagi sesuai dengan kebutuhan-
kebutuhan operasi. Pengaturan ini didasarkan pada alasan bahwa tingkat getaran
akibat getaran selalu berada dalam batas aman. Pernyatan tersebut di atas dapat dan
harus dibuktikan oleh pengukuran ground vibration. Dengan diperolehnya hubungan
ini, maka ditetapkan suatu ketentuan mengenai jumlah bahan peledak yang
diperbolehkan meledak per waktu tunda pada jarak tertentu sehingga tidak terjadi
kecepatan puncak partikel yang melebihi harga yang diinginkan. Cara pengaturan
scaled distance value, yang dipergunakan yaitu : Particle Velocity vs Scaled
Distance. Metode ini meliputi pengukuran ground vibration dan perhitungan scaled
distance value dari data.
3) Scaled Distance Chart
Grafik Scaled Distance dapat dibuat pada grafik log-log untuk bermacam
macam harga dari Scaled Distance. Dengan diketahuinya harga Scaled Distance,
dapat ditentukan jumlah muatan bahan peledak untuk bermacam-macam jarak lokasi
peledakan dimana yang aman. Penggambaran pada kertas grafik log-log dengan
sumbu tegak jumlah muatan bahan peledak dan jarak pada sumbu mendatar. Grafik
scaled distance dapat dipakai untuk menentukan charge untuk sembarang jarak
dengan scaled distance (SD) yang telah ditentukan.
5.1.4 Metode untuk Mengurangi Tingkat Ground Vibration
Beberapa metode yang biasa digunakan dalam mengurangi tingat ground
vibration adalah sebagai berikut
a. Pola penyalaan diatur agar detonasi per lubang tembak lebih dari 17 ms
b. Mengurangi jumlah lubang dan diameter lubang tembak
c. Bagi jenjang penambangan menjadi beberapa jenjang
d. Line drilling
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
5.1.5. Standard Ground Vibration
Standart vibrasi adalah besar atau kuat getaran yang diijinkan akibat dari
kegiatan peledakan dimana tidak melewaati batas aman. Ada beberapa pihak atau
negara telah melakukan standarisasi vibrasi peledakan yaitu acuan kriteria kerusakan,
seperti
a. Badan Standardisasi Nasional (SNI)
b. US Bereau of Mines (USBM)
c. Langefors, Kihlstrom Westerberg (1957)
d. Edwards & Northwood (1959)
e. Nicholls, Johnson & Duval (1971)
Adapun acuan kriteria kerusakan tersebut dapat dilihat pada tabel 2.4 dan
baku tingkat getaran peledakan terhadap bangunan berdasarkan SNI pada tabel 2.2.
Untuk lebih lengkapnya mengenai batas – batas aman getaran peledakan, dapat
dilihat pada Gambar
a. Nasional
Tabel 5.1.
Baku Tingkat Peledakan Terhadap Bangunan (SNI)
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
b. International Tabel 5.2.
Kriteria Pembatasan Kecepatan Partikel
Tabel 5.3. Acuan Kriteria Kerusakan Internasional
5.2 Alat dan BahanAdapun alat dan bahan yang digunakan dalam analisa ground vibration
adalah sebagai berikut:1. Alat ukur blastmate III dan kelengkapannya
2. Alat uji impact bahan peledak
3. Bahan peledak (berupa serbuk korek api)
4. Dokumen mengenai baku tingkat getaran & tingkat kebisingan
5. Safety set
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
5.3 Prosedur Kerja
1. Memasang perlengkapan blasmate III
2. Menyalakan Blasmate dengan menekan tombol On/Of
3. Mencek instalasi Blasmate dengan menekan tombol Test. Apabila muncul
tulisan “All channel working. Unit Ok”.
4. Mereview pengaturan dari blasmate III dengan menekan tombol “Review Setup”.
5. Mengubah pengaturan Blasmate III
a. Record
Terdiri dari lima jenis : single shoot, continuous, manual, histogram, dan
histogram combo. Gunakan single shoot untuk pertandingan.
Untuk mengubah “record”, tekan tombol mode dan tekan tombol atas atau
bawah hingga mode single shoot. Tekan “enter” hingga kembali ke monitor
awal.
b. Trigger
Terdiri dari tiga jenis : standar geophone, microphone, dan standar
geophone dan microphone. Gunakan standar geophone dan microphone untuk
pertandingan.
Untuk mengubah trigger tekan tombol “source” dan tekan atas atau bawah
hingga mode geophone dan microphone. Tekan “enter” hingga kembali ke
monitor awal.
Untuk mengubah level trigger, tekan “level” kemudian “enter” hingga
geophone range. Ubah geophone range menjadi 254 mm/second menggunakan
tombol kiri dan kanan; dan menggunakan tombol atas dan bawah. Tekan “enter”
hingga “Mic trigger level” . Ubah range mic menjadi 100 dB. Tekan “enter”
hingga kembali ke monitor awal.
c. Record stop mode
Terdiri dari dua jenis : “fixed record time setting” dan “auto record
setting”. Gunakan “fixed record time setting” dan seting record time ke 2 detik.
Untuk mengubah record stop mode , tekan “time”, gunakan tombol atas
dan bawah untuk mengubah seting ke “fix record” kemudian tekan “enter” dan
ubah record time ke 2 detik. Tekan “enter” hingga kembali ke monitor awal.
Rismailina ErlianiH1C112037
Praktikum Teknik Peledakan 2014
d. Set current time and date
Untuk mengubah jam dan tanggal pada Blasmate III, tekan tombol
“time/day” hingga ke menu “set time” kemudian gunakan tombol kiri dan kanan
untuk menggerakkan kursor dan gunakan tombol atas dan bawah untuk
mengubah setingan waktu. Tekan tombol “enter” hingga ke menu “set date”
kemudian gunakan tombol kiri dan kanan untuk menggerakkan kursor dan
gunakan tombol atas dan bawah untuk mengubah setingan tanggal. Tekan
“enter” hingga kembali ke monitor awal.
e. Set location, and username
Untuk mengubah lokasi tekan tombol “notes” kemudian tekan tombol “enter”
hingga “set location” kemudian ubah lokasi sesuai dengan area pertandingan.
Tekan tombol “enter” hingga “username” kemudian ubah username sesuai
dengan kelompok peserta. Tekan tombol “enter” hingga kembali ke monitor
awal.
f. Set Scale distance dan Charge weight
Untuk mengubah “scale distance” tekan tombol “notes” kemudian tekan tombol
“enter” hingga “set scale distance” dan ubah jaraknya sesuai dengan prosedur
pertandingan. Tekan tombol “enter” hingga “set charge weight” dan ubah
menjadi 0,1 kg. Tekan tombol “enter” hingga kembali ke monitor awal.
6. Memulai pengamatan dengan menekan tombol start monitor dan menunggu
hingga pengamatan siap dilakukan.
7. Operator Blasmate memberikan kode kepada anggota kelompoknya untuk
melakukan aba-aba peledakan :
“Peledakn pada tanggal XXX pada lokasi XXX pada pukul XXX dengan jarak
XXX dan bahan peledak sebanyak XXX kg siap dilaksanakan. TEMBAK
8. View event
Tekan tombol “event list/delete list” untuk melihat data hasil pengukuran.
9. Print event
Tekan tombol “print” untuk memprint data pengukuran.
10. Mematikan Blasmate III dengan menekan tombol “On/Off”
11. Menganalisa data hasil pengukuran
Rismailina ErlianiH1C112037