1. Pendahuluan
Peralatan
produksi pada operasi penambangan merupakan salah satu sarana yang
vital untuk menunjang target produksi akhir yang telah ditentukan oleh
manajemen perusahaan. Penggunaannya tidak saja terkonsentrasi pada
proses penambangan –baik tambang terbuka maupun bawah tanah-, tetapi
juga diperlukan untuk proses penunjang penambangan, antara lain: (1)
pemeliharaan jalan-jalan tambang dan (2) penataan areal reklamasi pasca
penambangan.
Peralatan
produksi penambangan mungkin dapat didefinisikan sebagai alat-alat
mekanis yang ekonomis bila digunakan untuk menghasilkan suatu bahan
galian (bijih), batubara dan bahan galian industri. Dari definisi
tersebut tersirat dua hal utama, yaitu alat bertenaga mekanis atau alat
berat dan harus ekonomis. Pertimbangan menggunakan alat berat adalah
sebagai berikut:
· Berhadapan
dengan material atau bahan galian yang secara alami mempunyai sifat
fisik dan mekanik relatif keras, sehingga diperlukan tenaga mesin cukup
kuat,
· Untuk mengimbangi target produksi yang besar diperlukan alat yang berkapasitas besar pula dan alat berat adalah jawabannya.
Di
samping itu peralatan harus bernilai ekonomis tinggi karena biaya
investasinya cukup besar. Walaupun terdapat alat berat yang dioperasikan
tidak langsung untuk penggalian bijih aatau batubara (non-produksi),
misalnya untuk perawatan jalan, pemindahan overburden atau reklamasi;
namun semua kegiatan tersebut harus dilaksanakan untuk menjamin
kelangsungan hidup perusahaan. Biaya yang diperlukan untuk penggalian
non-produksi merupakan salah satu komponen biaya produksi yang
diperhitungkan untuk menentukan marginal price of finished product.
Ditinjau
dari fungsinya, peralatan produksi dapat diklasifikasikan sebagai: (1)
alat gali isi, (2) alat angkut, dan (3) alat bantu. Alat gali-isi adalah
alat produksi untuk menggaali dan mengisikan material hasil galiannya
ke alat angkut. Contoh alat gali-isi antara lain power shovel, backhoe, dragline, front-end loader, claimshell, bucket wheel excavator (BWE), Bucket Chain Excavator (BCE)
dan sebagainya. Alat angkut adalah alat-alat produksi untuk mengangkut
material menuju proses berikutnya. Contoh alat angkut antara lain truck,
lori lokomotif, belt conveyor, pipa lumpur (slurry), scrapper dan sebagainya. Khusus untuk scrapper,
alat produksi ini dirancang sebagai penggali sekaligus mengangkutnya.
Sedangkan alat bantu maksudnya adalah alat-alat berat yang digunakan
untuk membantu kelancaran produksi. Walaupun mungkin di antara alat-alat
bantu tersebut terdapat pula yang diarahkan untuk memproduksi material.
Contoh alat-alat bantu antara lain bulldozer, ripper, grader, lubrication truck, water truck, fuel truck dan sebagainya.
Peralatan
produksi tambang bawah tanah pada prinsipnya sama dengan tambang hanya
ukuran unitnya lebih kecil karena disesuaikan dengan ruang kerja yang
terbatas di bawah tanah dan lebih praktis. Beberapa contoh antara lain
sebagai berikut:
· Alat pemotong lapisan batubara bawah tanah disebut continuous miner baik yang digunakan pada sistem longwall, shortwall maupun room and pillar. Contohnya alat pemotong lapisan batubara antara lain; shearer dan plow (plough).
· Alat gali isi hasil peledakan bawah tanah adalah Load-Haul-Dump (LHD), overshotloader, slusher (scrapper) dan sebagainya.
· Alat angkut digunakan truck berdimensi kecil, belt conveyor, chain conveyor, lori-lokomotif (train) dan lain-lain.
Di samping itu terdapat peralatan produksi lain yang berfungsi sebagai penyangga, yaitu hydraulic support dan perangkat derek (cage).
Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan di dalam memilih alat berat antara lain:
· Jenis material, digolngkan ke dalam material lepas, sedang dan kompak
· Altitude,
mempengaruhi terhadp kerja mesin, karena semakin tinggi altitude
tekanan udara semakain berkuran. Dari pengalaman diketahui tenaga mesin
diesel akan kerkuran 3% setiap kenaikan 1000 feet, yang menyebabkan
penurunan volume produksi/jam dan akan menambah ongkos gali per satuan
volume.
· Kapasitas,
berkaitan dengan jumlah alat yang akan digunakan untuk memenuhi target
produksi. Semakin besar kapasitas alat, semakin sedikit jumlah alat yang
dibutuhkan untuk mengejar terget .
· Sistem penambangan, pada operasi tambang bawah tanah digunakan peralatan yang lebih kecil daripada tambang terbuka
· Medan
kerja, kadang sulit dijamah oleh alaat angkut daan muat konvensional,
tetapi lebih ekonomis digunakan cara lain, misalnya lori gantung, pipa
lumpur, belt conveyor, dll.
· Ketersediaan
dana, biasanya cenderung mengurangi target produksi. Namun persediaan
dana ini bisa diatasi dengan mempetimbangkan pinjaman dari bank dibandingkan dengan keuntungan yang bakal diraih.
Dengan
mempertimbangkan faktor-faktor tersebut di atass, dihaarapkan dapat
memilih alat berat yang sesuai baik ditinjau dari aspek teknis maupun
ekonomisnya.
2. Elemen – Elemen Produksi
Produksi
adalah laju material yang dapat dipindahkan per satuan waktu (biasanya
per jam). Untuk memperoleh angka produksi ada 4 parameter yang harus
diperhitungkan, yaitu (1) kapasitas alat, (2) tenaga kendaraan atau alat
(3) waktu edar (cycle time) dan (4) efisiensi kerja. Umumnya pemindahan
material dihitung berdasarkan volume (m3 atau cuyd);
sedangkan pada tambang bijih biasanya dinyatakan dalam ton. Mengetahui
prinsip-prinsip elemen produksi penting artinya, karena tidak diinginkan
adanya kesalahan estimasi produksi alat-alat berat.
2.1. Kapasitas Alat
kapasitas
alat adalah jumlah material yang diisi, dimuat atau diangkut oleh suatu
alat berat. Pabrik pembuat alat berat akan memberikan spesifikasi unit
alat termasuk kapasitas teoritisnya. Kapasitas alat berkaitan erat
dengan jenis material yang diisi atau dimuat, baik berupa tanah maupun
batu lepas. Dengan demikian karakteristik material harus difahami betul
agar di dalam mengestimasi kapasitas alat sebenarnya tidak meleset.
Dalam perhitungan perencanaan, jumlah material umumnhya dinyatakan dengan volume aslinya di tempat (bank / insitu), walaupun yang diangkut atau dimuat sebenarnya adalah material yang sudah lepas (loose). Oleh sebab itu perubahan material dari kondisi asli (bank) menjadi lepas (loose) merupakan bagian dari perhitungan tersebut.
2.1.1. Volume Material
Dikenal ada tiga bentuk volume material yang mempengaruhi perhitungan pemindahannya, yaitu dinyatakan dalam Bank Cubic Meter (BCM), Loose Cubic Meter (LCM) dan Compacted Cubic Meter (CCM).
Perubahan ini terjadi karena adanya perbedaan densitas akibat
penggalian atau pemadatan dari densitas aslinya. BCM adalah volume
material pada kondisi aslinya di tempat (insitu) yang belum terganggu.
LCM adalah volume material yang sudah lepas akibat penggalian, sehingga
volumenya akan mengembang dengan berat tetap sama. CCM adalah volume
material yang mengalami pemadatan kembali setelah penggalian, sehingga
volumenya akan lebih kecil dibanding volume aslinya dengan berat tetap
sama. Untuk mengestimasi produksi, maka hubungan antara ketiga jenis
volume material tersebut harus difahami.
2.1. Pemberaian (Swell)
Adalah
prosentase pemberaian volume material dari volume asli yang dapat
mengakibatkan bertambahnya jumlah mterial yang harus dipindahkan dari
kedudukan aslinya. Ketika digali, material akan lepas dan terberai
sedemikian rupa dan tidak akan kembali ke bentuk semula. Pemberaian
tejadi karena terbentuk rongga-rongga udara di antara partikel-partikel
material lepas tersebut. Misalnya, satu kubik material pada kondisi asli
(bank) setelah digali volumenya mengembang atau bertambah 30%,
artinya volume bertambah 1.3 kali volume aslinya, namun beratnya tetap
sama sebelum dan sesudah digali. Rumus-rumus yang berkaitan dengan
pemberaian material sebagai berikut:
Volume lepas untuk berat tertentu
% berai = - 1 (2.1)
volume asli untuk berat yang sama
Faktor berai (Swell Factor) = Volume Bank / Volume Loose (2.2)
Volume lepas (loose)
Volume Asli (bank) = (2.3)
(1 + % berai)
Volume lepas (loose) = volume asli x (1 + % berai) (2.4)
Contoh :
(1). Apabila material memberai 20%, berapa LCM yang akan dipindahkan untuk 100 BCM? * Loose = 1000 x (1 + 0,20) = 1200 LCM
(2) Berapa BCM yang harus diperhitungkan pada rencana peledakan bila target produksi adalah 1000 LCM dengan % swell = 25%.
· Bank = 1000/(1+0,25) = 800 BCM.
2.1.3. Faktor Muat (Load Factor)
Pada
saat material sebanyak 1 BCM dimuatkan ke dalam sebuah mangkok
(bucket), material, yang dapat terangkat oleh mangkok tersebut akan
kurang dari 1 BCM karena sepanjang proses penggalian terjadi pengurangan
akibat adanya pemberaian. Faktor muatnya sebagai berikut:
100%
LF = (2.5)
100% + % berai
jadi untuk mengestimasi muatan pada kondisi BCM, kapasitas mangkok pada LCM harus dikalikan dengan LF.
Muatan (BCM) = Muatan (LCM) x LF (2.6)
Tabel 2.1. memperlihatkan harga LF untuk berbagai jenis material.
Penciutan material (shrinkage) merupakan perbandingan antara volume material yang telah dipadatkan dengan kondisi bank disebut juga Shrinkage Factor (SF).
SF = CCM / BCM (2.7)
Contoh:
Konstruksi
jalan raya memerlukan tanah kering yang dipadatkan hingga harga SF =
0,80 yang jumlahnya 8.000 CCM. Tanah tersebut mempunyai % berai = 23%.
Alat angkut yang dipakai berkapasitas 10,7 LCM (rata bak) atau 15 LCM
(munjunga). Berapa BCM yang diperlukan dan berapa kali pemindahan muatan
tersebut (jumlah per siklusnya).
a. BCM = CCM/SF = 8.000 / 0,80 = 10.000 BCM
b. LF = 1 / (1 + 0,23) = 0,81
Muatan (BCM) = kapasitas (LCM) x LF = 15 x 0,8 = 12,2 BCM
Jumlah siklus total = 10.000 / 12,2 = 820 kali
2.1.4. Densitas Material (Material Density)
Densitas
adalah berat per unit volume dari suatu material, yang nilainya berbeda
karena dipengaruhi oleh sifat-sifat fisiknya, antara lain; ukuran
partikel, kandungan air, pori-pori dan kondisi fisik lainnya. Material
yang padat akan mempunyai berat yang lebih besar per volume yang sama
dibanding material yang tidak padat.
Berat, Kg (lbs)
Densitas = (2.8)
Volume, m3 (yd3)
Densitas material tentunya akan berubah akibat adanya penggalian, yaitu dari kondisi bank ke loose. Pada kondisi loose, densitas material akan berkurang (per volume sama) dibanding densitas pada kondisi bank karena adanya pori udara. Untuk mengkonversi densitas material dari bank ke loose digunakan rumus, sbb:
Kg/BCM
(1 + % berai) = (2.9)
Kg/LCM
2.1.5. Faktor Isi (Fill Factor)
adalah
prosentase volume yang sesuai atau sesungguhnya dapat diisikan ke dalam
bak truck atau mangkok dibandingkan dengan kapasitas teoritisnya. Suatu
bak truck mempunyai faktor isi 87%, artinya 13% volume bak tersebut
tidak terisi. Mangkok loader, backhoe, dragline dsb., biasanya memiliki faktor isi lebih dari 100% karena dapat diisi munjung (heaped).
Contoh:
Sebuah mangkok berkapasitas 10,7 m3
(munjung 2 : 1) mempunyai faktor isi 105% saat dioperasikan pada
sndstone yang mempunyai densitas 2,45 ton/BCM (= 2.450 kg/BCM) dan 35%
pemberaian (swell).
a. berapa densitas material lepas?
b. Berapa volume yang dapat diisikan ke dalam mangkok?
c. Berapa muatan mangkok per trip dalam BCM?
Jawab:
a. densitas material lepas = (densitas/BCM) / (1 + % berai) = 2.450 / (1 + 0,35) = 1.850 kg / LCM
b. Volume bucket (LCM) = 10,7 x 105 % = 11,20 LCM
c. Berat / trip = volume x densitas (kg/LCM) = 11,2 LCM x 1815 kg/LCM
= 20,328 kg ~ 10 ton
Volume muatan (BCM) = berat/densitas = 20.328 / 2450 = 8,30 BCM
TABEL 2.1
DENSITAS DAN FAKTOR MUAT BEBERAPA MATERIAL
2.2 Tenaga Kendaraan (Alat)
Di
dalam memimilih suatu alat untuk pekerjaan penggalian material, bijih,
atau overburden harus dipertimbangkan tenaga kendaraan yang mampu
mengatasi medan kerja. Medan kerja yang dimaksud adalah kondisi jalan;
misalnya basah, kering, mendaki, menurun, banyak tikungan dan sebagainya
yang mempengaruhi laju kendaraan pada saat bermuatan maupun kosong.
Tiga jenis tenaga yang menjadi bahan pertimbangan dalam pembelian suatu alat berat :
1. Tenaga Diperlukan (power required)
2. Tenaga Tersedia (power available)
3. Tenaga Terpakai (power useable).
2.2.1 Tenaga Diperlukan (TP)
Tenaga yang diperlukan (TP) adalah tenaga total atau Total Resistance yang
muncul dari kondisi jalan atau medan kerja yang telah digambarkan
diatas yang diekspresikan dalam bentuk Tahanan Guling (TG) atau Roller
Resistance dan Tahanan Miring (TM) atau Grade Resistance. Tahanan Total
(TT) merupakan penjumlahan TG dan TM tersebut, jadi :
Tahanan
Guling (TG) adalah gaya yang harus diatasi kendaraan agar dapat
bergerak dipermukaan tanah. Sejumlah gagya mempengaruhi harga TG dan
yang terpenting adalah Gesekan Internal (GI) atau Internal Friction,
Lenturan Ban (LB) atau Tire Flexing dan Penetrasi Ban (PB) atau Tire
Penetration. Tahanan Guling dapat dirumuskan sebagai berikut :
(2.11)
· Gesekan
Internal (GI) adalah ukuran tahanan dari kkomponen-komponen penggerak
mesin mulai dari putaran roda gila sampai final drive pada sistem poros
roda.
· Lenturan
Ban (LB) diperhitungkan sebagai tahanan pada saat kembangan ban
mengeliat akibat perubahan kondisi permukaan jalan. Bila kendaraan
terpelihara dengan baik, harga GI dan LB seharusnya konstan, yaitu 20
kg/ton berat kendaraan (40 lb/ton). Dengan mengabaikan faktor-faktor
lain, 20 kg akan selalu diperlukan untuk mendorong dan menarik atau
mengangkut setiap ton Berat Kendaraan Gross (BKG) atau Gross Vehicle
Weight.
· Penetrasi
Ban (PB) akan menambah TG yang besarnya 15 kg/ton kendaraan (30 lb/ton)
atau identik dengan kemiringan jalan mendki efektif 1,5% setiap
penetrasi ban 25 mm (1 inchi)
Tahanan
guling (TG) diekspresikan dalam kg/ton (lb/ton) atau prosentase
kemiringan efektif karena kedua parameter tersebut akan mempengaruhi
tenaga mesin dan hubungan keduanya seperti pada persamaan berikut:
10 kg/ton TG (20 lb/ton TG) = 1% Kemiringan Efektif (2.12)
contoh :
(1) Sebuah
wheel loader memindahkan tanah penutup basah dari timbunan pada kondisi
jalan dengan TG = 50 kg/ton. Berapa TG tersebut bila dinyatakan dalam
Prosen Kemiringan?
Jawab:
50 kg/ton
% TG = = 5
10 kg/ton/1%
(2) sebuah
wheel-type tracktor bekerja sekitar dragline di mana penetrasi rodanya
250 mm. berapa TG tersebut bila dinyatakan dalam kg/ton dan Persen
Kemiringan?
Jawab:
Gunakan persamaan (2.11) di mana GI + LB = 20 kg/ton
15 kg/ton
TG = 20 kg/ton + (penetrasi ban x = 170 ton
25 mm
konversi dari kg/ton ke % miring gunakan persamaan (2.12):
% miring = 170 kg/ton/1% = 17; atau kemiringan = 17%
Kondisi
tanah sangat bervariasi, sementara harga faktor Tahanan Guling
terbatas, namun sebagai pegangan dapatlah digunakan harga faktor TG
seperti pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2.
Faktor – Faktor Tahanan Guling (TG) [10 kg/ton = 1%]
Kondisi Jalan
|
Kg/ton
|
Lb/ton
|
% Miring Efektif
|
Sangat keras, sangat rata tanpa penetrasi ban akibat beban kendaraan
|
20
|
40
|
2
|
Kerqs, rata dan mulus, permukaan jalan sedikit dan licin, sedikit lentur akibat beban kendaraan, secara teratur dibasahi.
|
33
|
70
|
3,5
|
Jalan
kotor, kembangan ban dapat membekas pada permukaan jalan, ban lentur
karena beban, jalan dirawat seperlunya, tidak berair, penetrasi antara
25 mm – 50 mm
|
50
|
100
|
5
|
Kembangan
ban membekas pada permukaan jalan yang lunak, sering dilewati, tidak
pernah dirawat, tanpa penguatan, penetrasi ban antara 100 mm – 150 mm
|
75
|
150
|
7,5
|
Catatan: Ukuran dan tekanan ban mempengaruhi TG, namun di atas cukup memuaskan sebagai estimasi awal
Efek TG terhadap kendaraan dengan tipe penarik rantai (track type)
diabaikan. Meskipun terjadi penetrasi akibat beban yang dibawanya,
tetapi kecil pengaruhnya. Bahkan bila bergerak pada kondisi jalan yang
tidak berarti apa-apa.
Tahanan
Miring (TM), adalah gaya gravitasi yang harus diatasi oleh kendaraan
pada saat bergerak naik (+) atau turun (-). Harga TM harus
diperhitungkan baik pada kendaraan ban karet amaupun rantai. Umumnya
kemiringan dinyatakan dalam persen (%). Dikatakan kemiringan 1% apabila
jarak vertikal 1 m (1 ft) untuk horizontal 100 m (100 ft). Gambar 2.1
memperlihatkan perbandingan satuan kemiringan dalam prosen dan derajad.
