analisis risiko kestabilan lereng tambang terbuka

PROSIDING SIMPOSIUM DAN SEMINARGEOMEKANIKA KE-1 TAHUN 2012MENGGAGAS MASA DEPAN REKAYASA BATUAN &TEROWONGAN DI INDONESIA

4-19

ANALISIS RISIKO KESTABILAN LERENG TAMBANG TERBUKA(STUDI KASUS TAMBANG MINERAL X)

Masagus Ahmad Azizi1), Suseno Kramadibrata2), Ridho K.Wattimena2), Indra Djati S3),Yan Adriansyah4)

1)PhD Mining Engineering Department ITB& Mining Engineering Trisakti University;2)Mining Engineering Department ITB;3)Civil engineering Department ITB;

4)Geotechnical Superintendent PT Newmont Nusa Tenggara

Abstrak

estabilan lereng tambang terbuka pada industri pertambangan merupakan salah satu isu pentingsaat ini mengingat sebagian besar perusahaan tambang di Indonesia meningkatkan produksinya.Akibatnya perusahaan tambang tersebut melakukan pelebaran dan pendalaman penggalian.

Semakin lebar dan dalam tambang terbuka tersebut dilakukan penggalian, maka tentunya akan semakinbesar risiko yang akan muncul, atau semakin meningkatkan ketidakpastian pada faktor-faktor yangmempengaruhi kestabilan lereng tambang terbuka. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya risikokelongsoran lereng mencakup sifat fisik dan mekanik batuan, kondisi air tanah, karakterisasi massabatuan, serta struktur yang ada pada batuan.Paper ini mencoba menganalisis risiko baik dari aspek probabilitas kelongsoran maupun dampak yangditimbulkan dari suatu longsoran lereng pada studi kasus tambang mineral X. Probabilitas kelongsoran(PK) lereng dianalisis dari parameter masukan, sedangkan dampak dianalisis dari hasil observasilapangan. Tentunya hasil analisis risiko ini dapat memberikan suatu keputusan tentang kondisi kestabilanlereng tersebut, dan dapat memperkuat data monitoring pergerakan lereng, sehingga dapat mereduksirisiko yang lebih besar akibat kelongsoran tersebut.Kata Kunci : tambang terbuka, kestabilan lereng, risiko

A. PENDAHULUAN

Disain lereng merupakan seni dalammenentukan keseimbangan antara kemiringanlereng dan keuntungan bagi perusahaantambang. Lereng yang semakin curam akanmemaksimalkan perolehan penambangan,namun meningkatkan risiko kestabilan lereng.Sebaliknya lereng yang semakin landai akanmenurunkan perolehan penambangan, namunmerendahkan risiko kestabilan lereng (lerengcenderung lebih stabil).

Dalam disain lereng tambang, peran ahligeoteknik memiliki arti penting bagiperusahaan. Semakin banyak informasi ataudata geoteknik yang dimiliki oleh ahli geotekniktersebut, maka akan semakin besar peluangdilakukan optimasi pencuraman lereng tambang.

Sejumlah ketidakpastian yang menjadifaktor minimnya informasi atau data geoteknikyang dimiliki akan menyebabkan para ahligeoteknik selalu bekerja pada kondisi yangpesimis. Di samping itu juga sejauh ini di dalamdisain lereng hanya digunakan satu indikator

kestabilan lereng yakni nilai faktor keamanan(FK), yang hanya menganggap nilai rata-rataparameter masukan sudah mewakilikarakteristik masing-masing parameter masukantersebut. Padahal secara alamiah seluruhparameter tersebut memiliki variasi nilai yangmemiliki peluang sama untuk mewakilikarakteristik masing-masing parameter. Olehsebab itu diperlukan suatu cara yang dapatmenjadi solusi kondisi tersebut.

Suatu pendekatan analisis risikomerupakan pendekatan yang komprehensifdalam menentukan kestabilan lereng tambangterbuka. Pendekatan ini merupakan fungsi dariprobabilitas kelongsoran (PK) lereng dandampak akibat longsoran tersebut. PK lerengditentukan dari adanya variasi nilai parametermasukan yang selanjutnya akan menghasilkanvariasi nilai FK lereng. Dampak longsoranditentukan dari besaran volume longsoran yangakan terjadi yang mengakibatkan kemungkinankecelakaan (fatalitas dan/atau cidera), kerusakanperalatan, gangguan produksi, serta kerugianekonomik lainnya. Tulisan ini selanjutnya akan

K


4-20

membahas lebih rinci mengenai masing-masinganalisis tersebut pada studi kasus tambangmineral X.

B. KETIDAKPASTIAN DALAM DISAINLERENG

Kesulitan dalam menentukan sudutlereng yang bisa diterima disebabkan olehadanya ketidakpastian yang berkaitan denganstabilitas lereng. Tabel 1 menyajikan sumber-

sumber utama ketidakpastian dalam disainlereng, yang dipertimbangkan selama prosesdisain lereng dan beberapa pendekatan yangberbeda digunakan untuk maksud tersebut.

Ketidakpastian tersebut diakibatkanadanya variabilitas acak dari aspek yangdianalisis atau ketidaktahuan terhadap aspektersebut. Pengambilan data lapangan danpenyelidikan lokasi digunakan untukmengurangi ketidakpastian dan mengetahuivariabilitas alami.

Tabel 1. Sumber-sumber ketidakpastian dalam lereng (Steffen dkk, 2008)

Aspek Lereng Sumber Ketidakpastian

Geometri Topografi, Geologi/Struktur, Muka air tanah (MAT)Karakteristik Kuat Geser, Deformasi, Konduktivitas hidraulikBeban (Gaya Pengganggu) Tegangan insitu, peledakan, gempa bumiPrediksi Kelongsoran Reliabilitas model

Pada lokasi tambang mineral Xmemiliki ketinggian lereng multi jenjang 275,35meter dengan sudut lereng 400. Mengingatfaktor geometri menjadi salah satu aspekketidakpastian dalam disain lereng, maka hal

pertama yang dilakukan melakukan analisisfaktor keamanan dari geometri eksisting. Hasilanalisis tersebut akan memberikan gambarankemungkinan mengoptimasi geometri lerengpada probabilitas yang lebih stabil.

40°

275.

35 m

Gambar 1. Dimensi Lereng Multi Jenjang Tambang Terbuka

Untuk menentukan nilai FK tersebut,maka digunakanlah data sifat fisik dan mekanikbatuan, serta karaterisasi massa batuan yang

dapat dilihat pada tabel 2, dengan nilai faktorkerusakan (disturbance factor=1).


4-21

Tabel 2. Distribusi Nilai Parameter Masukan

Lithology ParameterStatistik

BobotIsi

(kPa)GSI UCS

(MPa) mi mb s a Em(GPa)

Volcanic

Rata2

25,6

45,9 148,3

13,5

0,3240 0,00020 0,509 5,4763SD 7,6 65,3 0,1742 0,00030 0,005 3,5411Rel.Min 15,4 87,0 0,2000 0,00020 0,005 3,4000Rel.Max 11,8 107,1 0,3000 0,00060 0,013 7,0000

Diorite

Rata2

24,6

42,1 59,2

32,2

0,5404 0,00010 0,510 2,5017SD 4,5 14,7 0,1996 0,00010 0,003 0,7881Rel.Min 6,0 14,6 0,2069 0,00010 0,005 0,8878Rel.Max 9,7 36,9 0,4883 0,00020 0,005 1,9002

Tonalite

Rata2

25,5

41,6 92,6

27,8

0,4524 0,00008 0,511 3,0552SD 5,0 27,3 0,1511 0,00005 0,004 0,9916Rel.Min 7,4 26,1 0,1999 0,00006 0,004 1,0855Rel.Max 6,2 53,2 0,2176 0,00009 0,006 1,6975

C. PENDEKATAN FAKTORKEAMANAN

Pendekatan disain lereng yangmenggunakan FK sebagai indikator kestabilanlereng, didefinisikan sebagai rasio antara gayapenahan terhadap gaya penggerak sepanjangbidang permukaan longsor. Jika nilai FK = 1,maka lereng dalam kondisi kritis, dan jika FKlebih dari 1 lereng menjadi stabil/aman.Pendekatan FK merupakan suatu teknikdeterministik disain yang menggunakan nilairata-rata sebagai estimasi nilai yang mewakiliseluruh variasi/ketidakpastianfaktor masukan.

Ada 2 kelemahan utama pendekatanFK untuk disain lereng, yakni : 1. Nilai ambang

batas FK minimum didasarkan pada jumlahkasus yang terbatas dan kombinasi pengaruhbanyak faktor, sehingga sulit untuk diterapkanpada kondisi tertentu. 2. Nilai FK tidakmemberikan suatu skala linier terhadappenilaian probabilitas kelongsoran lereng.

Tabel 3 menyajikan hasil analisisstabilitas lereng pada kondisi lereng eksistingternyata menghasilkan FK kritis sebesar 1,06;sehingga untuk menaikkan nilai FK lerengtersebut perlu menurunkan sudut lereng menjadi350yang menghasilkan FK sebesar 1,22. Untukmenjawab probabilitas kelongsoran lerengdengan masing-masing FK tersebut dapat dilihatpada bagian analisis probilitas kelongsoran.

Tabel 3. Geometri Eksisting dan Redisain

KondisiLereng

Geometri Tak Jenuh Jenuh

TinggiLereng (m)

SudutLereng

(0)

FKdeterministik FK rata2 FK

deterministikFK

rata2

Eksisting 275,35 40 1,88 1,96 1,01 1,06

Redisain 275,35 35 2,04 2,112 1,20 1,22

D. PENDEKATAN PROBABILITASKELONGSORAN

Metode ini merupakan suatupendekatan yang mempertimbangkan seluruhvariasi yang ada pada parameter masukan yangmenghasilkan nilai FK tertentu. Hal ini

didasarkan bahwa nilai seluruh parametermasukan acak tersebut memiliki peluang yangsama dalam menghasilkan FK tertentu akibatadanya ketidakpastian dari seluruh parametermasukan. Cara ini lebih merepresentasikan nilaivariasi alami yang dimiliki masing-masingparameter masukan mengingat dalam


4-22

pengambilan data parameter masukan tersebutsangatlah minim dengan pertimbangan biaya ujiyang mahal.

Secara garis besar, kelongsoran lerengtambang terbuka terjadi pada beberapa kondisiberikut ini :

a. Global Failure (Longsor Besar)Lereng keseluruhan (overallslope) longsor yang dapatmembahayakan keselamatanpekerja dan keberlangsungantambang. Longsor inimemerlukan waktu rehabilitasicukup lama, mengganggu jadualproduksi dan pemenuhankontrak penjualan.

b. Inter-ramp Failure (Longsormulti jenjang)

Longsor yang terjadi pada lebihdari 1 jenjang, dan kadangkalamerusak jalan angkutan ketambang.

c. Bench Failure (Longsortunggal)Kelongsoran lereng hanyamempengaruhi operasi produksidi sekitar jenjang yang longsor

Gambar 2 menyajikan konsepprobabilitas kelongsoran dan besaranketidakpastian (Steffen dkk, 2008). PK lerengditentukan dari perbandingan antara luas area dibawah kurva dari distribusi nilai FK<1 terhadapdistribusi nilai FK ≥ 1. Makin besar rentangdistribusi nilai FK, maka makin tinggiketidakpastian dari nilai FK dengan nilai PKyang sama.

Gambar 2. Konsep Probabilitas Kelongsoran dan besaran ketidakpastian(Steffen dkk., 2008)

Secara defenisi ada hubungan linierantara nilai PK dengan peluang (likelihood)kelongsoran, sementara tidak berlaku untukhubungan FK dengan peluang kelongsoran. FKyang besar tidak menggambarkan lereng yanglebih stabil, karena besaran ketidakpastian yangimplisit tidak ditangkap oleh nilai FK. Lerengdengan nilai FK= 3 bukan berarti 2 kali lebihstabil daripada FK 1.5, sementara lereng dengannilai PK 5 % menunjukkan 2 kali lebih stabildari lereng dengan nilai PK 10 %.

Sejumlah penelitian mengenaiprobabilitas kelongsoran lereng yang dilakukansecara komprehensif telah dilakukan olehMasagus A.Azizi dkk. (2010, 2011, 2012), yangmencoba melakukan karakterisasi parametersifat fisik dan mekanik batuan, dan menentukanPK lereng dari beberapa tambang batubara diIndonesia.

Hal yang paling penting juga adalahpenentuan ambang batas (acceptance criteria)nilai PK untuk kestabilan lereng tambangterbuka. Beberapa peneliti telah mendefinisikan


4-23

ambang batas nilai PK seperti Priest & Brown(1983) dan Pine (1992). Namun acuan tersebutmasih bersifat umum untuk seluruh jenis lereng.SRK (2010) mengeluarkan nilai ambang batasPK lereng pada beberapa kategori lereng, yangdapat dijadikan acuan dalam disain lereng(Tabel 4). Pada konteks kasus yang dibahas

dalam penelitian ini, maka lereng yangdimaksud adalah termasuk kategori lereng multijenjang (interramp) sehingga ambang batas PKmaksimum sebesar 25%, artinya bila dalamanalisis kestabilan lereng diperoleh PK lereng diatas 25 %, maka lereng tersebut tidak stabil.

Tabel 4. Ambang Batas Nilai FK & PK Lereng Tambang Terbuka (SRK 2010)

JenisLereng DampakLongsoran FK (min)

(Statik)FKmin

(Dinamik)PKmax

P[FK<1]

Tunggal/Jenjang(Bench) Low-High 1.1 NA 25-50%

Multi Jenjang(Interramp)

Low 1.15-1.2 1.0 25%

Medium 1.2 1.0 20%

High 1.2-1.3 1.1 10%

Keseluruhan(Overall)

Low 1.2-1.3 1.0 15-20%

Medium 1.3 1.05 5-10%

High 1.5 1.1 ≤5%

Beberapa metode yang bisa digunakanuntuk menentukan probabilitas kelongsoranantara lain, metode estimasi titik (PointEstimate Method), metode Kubik Hiperlatin(Hyperlatin Cube Method), dan Simulasi MonteCarlo (Monte Carlo Method). Pada penelitianini menggunakan metode Simulasi Monte Carlo.Prinsip metode ini adalah dapat memperbanyakvariasi nilai FK mengikuti jenis distribusi yangdiasumsikan/ditentukan. Guna mempermudahpenentuan nilai PK lereng pada kondisi lerengdi atas, maka digunakan bantuan Progam Exceldan Slide yang memiliki perangkat perhitunganini.

Tabel 5 menyajikan hasil perhitungannilai PK lereng yang menggambarkan kondisi

eksisting lereng jenuh memiliki PK lerengsebesar 34.4% atau dengan kata lain lerengtidak stabil (ambang batas PK maksimum 25%).Setelah dilakukan redisain, PK lereng menjadi1,5 %

.

Tabel 5. Keluaran Analisis Faktor Keamanan dan Probabilitas Kelongsoran

KeluaranEksisting Redisain

Tak Jenuh Jenuh Tak Jenuh Jenuh

FK Deterministik 1,88 1,01 2.04 1.20FK rata-rata 1,96 1,06 2.12 1.22

PK (%) 0.00 34.4 0.00 1.5


4-24

E. ANALISIS DAMPAKKELONGSORAN

Penelitian tentang analisis dampak initelah dilakukan oleh Terbrugge dkk (2006) dansteffen dkk (2008) yang mencakup analisisdampak keselamatan dan ekonomi.

Menurut Terbrugge (2006), dampakakibat kelongsoran lereng tambang terbukasebagai berikut :

Cidera dan/atau fatalitasterhadap karyawan

Kerusakan peralatan Dampak ekonomi pada

produksi (produksi terhenti) Kondisi tanggap darurat

(force majeure) bila produksitidak memenuhi kontrakpenjualan

Tindakan industrial Hubungan masyarakat :

resistensi stakeholder, dampaklingkungan, dsb.

Menurut Terbrugge (2005), dampakekonomi akibat kelongsoran lereng tambangterbuka mencakup beberapa kemungkinan dibawah ini :

Biaya Pembersihan (clean-upcost) : biaya pemindahanmaterial longsor dan penyiapanlokasi penambangan dapatsegera dilakukan.

Remediasi lereng : Lerengmungkin harus dipotong untukmencegah longsoran lanjutanakibat lereng bagian atas yanglebih curam, atau sistem supportdibutuhkan.

Perbaikan jalan angkutan danpembukaan akses jalan : jalanangkutan dan ramp mungkinrusak dan pembukaan aksesjalan tersebut menuju tambang

harus dipertimbangkan.Perhitungan ini seharusnyamempertimbangkanpenggunaan jalan angkutanalternatif, dan biaya yangberkaitan jika hanya ada saturamp ke dalam pit yang rusak.

Pemindahan Peralatan : Biayapemindahan peralatan ke bagianlain dari tambang sehinggadapat lebih produktif.

Kerusakan peralatan daninfrastruktur : Biayapenggantian peralatan daninfrastruktur. Hal ini menjadipertimbangan penting untukkasus di mana suatu fasilitaspengolahan dekat dengan lokasicrest lereng tambang.

Biaya yang berkaitan denganfatalitas dan cidera : Biaya initermasuk biaya industrial danaksi legal.

Gangguan produksi : Hal inimempengaruhi kontrak danbiaya pemenuhan terhadapkontrak.

Salah satu cara yang dilakukan dalamanalisis dampak kelongsoran lereng dapatdilakukan dengan cara memanfaatkan datamonitoring pergerakan lereng. Observasi visualjuga dilakukan guna mengkonfirmasipergerakan lereng tersebut. Pada akhirnyawaktu dan radius (termasuk volume) longsorandapat diprediksi, yang memungkinkan tindakanpencegahan dilakukan guna meminimkandampak fatalitas dan kerugian ekonomi.

Studi kasus pada tambang mineral Xtelah membuktikan analisis dampak longsoranyang terjadi pada waktu yang telahdiperkirakan, sehingga operasi produksi tidakdilakukan pada rentang waktu potensi terjadinyalongsoran tersebut (Gambar 3).


4-25

Gambar 3. Longsoran yang dapat diprediksi dari data monitoring

F. PENDEKATAN ANALISIS RISIKO

Pendekatan analisis risiko mencobauntuk memecahkan kelemahan utama daripendekatan sebelumnya dengan mendasarkanpada pemilihan kriteria kemamputerimaan yangmemadai. Risiko dapat didefinisikan sebagaiberikut :

Risiko = PK lereng x DampakKelongsoran

PK yang dihitung sebagai bagian dariproses disain biasanya didasarkan padaperhitungan model stabilitas lereng. Karenaanalisis risiko merancang kriteriakemamputerimaan terhadap dampak denganlebih dari satu peluang kejadian, maka evaluasiyang mendalam terhadap PK lereng sangatdiperlukan, yakni dengan memasukkan sumber-sumber ketidakpastian lainnya yang tidakdihitung dalam model stabilitas lereng. Untukmaksud tersebut dan analisis dampakkelongsoran lereng, maka sumber-sumberinformasi non formal (penilaian keteknikan danpara pakar) dimasukkan ke dalam proses denganbantuan metode seperti pengembangan analisisdiagram logika dan pohon kejadian (event tree).Teknik tersebut telah digambarkan secara rinciole Harr (1996), Vick (2002) dan Baecher danChristian (2003).

Menurut Rausand (2005) analisis risikomencakup definisi lingkup risiko, identifikasirisiko, dan estimasi risiko.

Ada banyak metode yang tersediadalam pengembangan proses dampak risiko.Namun semuanya mengandung tahap-tahapumum seperti yang digambarkan dalampedoman yang dikeluarkan oleh AustralianGeomechanics Society (2000)[7], yakni :

a. Identifikasi bahaya yangmenyebabkan timbulnya kejadian

b. Mengkaji peluang atauprobabilitas terjadinya kejadianrisiko

c. Mengkaji dampak bahayalongsoran

d. Mengkombinasikan probabilitasdan dampak untuk menghasilkankajian risiko

e. Membandingkan risiko yangdihitung dengan kriteriabenchmark untuk menghasilkansuatu kajian risiko

f. Penggunaan kajian risiko sebagaisuatu bantuan terhadappengambilan keputusan

Diagram yang disajikan pada gambar 4mengilustrasikan pendekatan yang digunakanuntuk analisis dampak risiko lereng. Lingkupyang didefinisikan untuk tulisan ini mencakuphanya 4 dampak pertama.


4-25
















4-25
















4-26

PROBABILITAS KELONGSORAN (PK) LERENG DAMPAK RISIKO

KELONGSORAN LERENGJenis ketidakpastian :- Massa batuan (Kuat geser)- Kondisi struktur utama- Geologi- Kondisi air

Pengaruh Bias Model

Pengaruh Kejadian Seismik

KELONGSORANLERENG

Disain PK

∆ PKMOD

∆ PKEQ

Total PK

PERSONAL

PERALATAN

PRODUKSI

KONTRAK

SDM

HUBUNGANMASYARAKAT

P (Fataliti)

P (kerugianekonomik)

P (ForceMajeure)

P (TindakanIndustrial)

P (resistensistakeholder)

Gambar 4. Metodologi Untuk Evaluasi Risiko Kelongsoran Lereng (Steffen dkk, 2008)

G. KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapatdirangkum dari makalah ini sebagai berikut :

Sejumlah ketidakpastian yangmenjadi faktor minimnyainformasi atau data geoteknikyang dimiliki akanmenyebabkan para ahligeoteknik selalu bekerja padakondisi yang pesimis.

Hasil perhitungan nilai PKlereng menggambarkan kondisieksisting lereng jenuh memilikiPK lereng sebesar 34.4% ataudengan kata lain lereng tidakstabil (ambang batas PKmaksimum 25%). Setelahdilakukan redisain, PK lerengmenjadi 1,5 %.

Studi kasus analisis dampakpada tambang mineral X dapatmencegah terjadinya fatalitasdan mereduksi kerugianekonomi yang lebih besar. Carayang dilakukan dalam analisisdampak tersebut denganmemanfaatkan data monitoringpergerakan lereng. Observasivisual juga dilakukan gunamengkonfirmasi pergerakanlereng tersebut. Pada akhirnyawaktu dan radius (termasukvolume) longsoran dapat

diprediksi, yang memungkinkantindakan pencegahan dilakukanguna meminimkan dampakfatalitas dan kerugian ekonomi.

Analisis risiko diperlukan dalammemprediksi kemungkinanlongsoran lereng tambangterbuka serta dampak yangdiakibatkan oleh longsorantersebut.

Peranan faktor eksternal sebagaisalah satu pemicu longsorantidak bisa diabaikan seperticurah hujan dan aktifitaspeledakan.

H. PUSTAKAa. Australian Geomechanics Society,

2000, “Landslide Risk ManagementConcepts and Guidelines”, Australia.

b. Baecher, G.B., and J.T. Christian.2003. Reliability and statistics ingeotechnical engineering. Wiley,Chichester, U.K.

c. Chiwaye, H.T., 2010, ‘A Comparisonof the limit equilibrium and numericalmodelling approaches to risk analysisfor open pit mine slope”, southAfrican.


4-27

d. Harr, M.E. 1996. Reliability-baseddesign in civil engineering. DoverPublications, Inc., Mineola, New York.

e. Rausand, M., 2005, “Risk Analysis AnIntroduction”, Norwegian University ofScience and Technology.

f. Steffen, O.K.H., Contreras, L.F.,Terbrugge, P.J., Venter, J., 2008, “ARisk Evaluation Approach for Pit SlopeDesign”, the 42nd US Rock MechanicsSymposium and 2nd US-Canada RockMechanics Symposium, San Francisco.

g. Steffen, O.K.H, 2008, “Mine Planning-Its Relationship to Risk Management”.

h. Terbrugge, P.J., Wesseloo, J., Venter,J., Steffen, O.K.H., 2006, “A RiskConsequence Approach to Open PitSlope Design”, The Journal of TheSouth African Institute of Mining andMetallurgy, Vol.106.

i. Vick, S.G. 2002. Degrees of belief:subjectiveprobability and engineeringjudgment. ASCE,Reston, Va.

analisis risiko kestabilan lereng tambang terbuka

Documents