PENGEBORAN

Pelepasan atau pembebasan batuan dari massa batuan induknya disebut “pemecahan batuan” (rock breakage). Hal ini dapat dilakukan menggunakan api, air bertekanan tinggi, tekanan, maupun bahan peledak. Pada umumnya, ada dua tipe operasi pemecahan batuan yang dilakukan ditunjukkan dalam industri pertambangan, yaitu penetrasi batuan (rock penetration : drilling, cutting, boring, dll) dan fragmentasi batuan (rock fragmentation).

Dalam penetrasi batuan (pemboran, cutting dll) pada suatu lubang bor biasanya dilakukan secara mekanik dan kadang-kadang termik atau hidrolik. Tujuan dari penetrasi batuan antara lain untuk :

a.Penempatan bahan peledak atau keperluan lain yang memerlukan
lubang berukuran kecil.

b.Membuat bukaan tambang atau terowongan (tunnel) final.

c.Mengekstraksi produk mineral sesuai ukuran dan bentuk yang diijinkan (batu dimensi).

Berlawanan dengan penetrasi batuan, fragmentasi batuan bertujuan untuk menggemburkan dan memuat menjadi fragmen-fragmen suatu massa batuan, secara konvensional dengan energi kimia, pada peledakan tetapi ditambah secara mekanik hidrolik dan aplikasi baru dari energi. Penetrasi batuan dapat diklasifikasikan pada beberapa basis. Termasuk dalam hal ini ukuran lubang, metoda mounting, tipe dari power. Pembagian/skema yang akan digunakan pada tulisan ini adalah berdasarkan bentuk dari penggempuran batuan atau jenis energi yang digunakan untuk melakukan penetrasi. Klasifikasi ini bersifat umum, dapat diaplikasikan pada seluruh jenis tambang dan mencakup seluruh bentuk penetrasi.

Pemboran merupakan kegiatan yang pertama kali dilakukan dalam suatu operasi  peledakan batuan. Kegiatan ini bertujuan untuk membuat sejumlah lubang ledak yang nantinya akan diisi dengan sejumlah bahan peledak untuk diledakkan.

Sistem pemboran berdasarkan dengan tingkat keterterapannya dibagi menjadi 8 (delapan) macam yaitu :

1.      Mekanik    : perkusif, rotari, rotari-perkusif

2.      Termal       : pembakaran, plasma, cairan panas, pembekuan

3.      Hidroulik   : pancar (jet), erosi, cavitasi

4.      Sonik         : vibrasi frekuensi tinggi

5.      Kimiawi    :  microblast, disolusi

6.      Elektrik     : elektric arc, induksi magnetis

7.      Seismik      : sinar laser

8.      Nuklir        : fusi, fisi

Meskipun banyak sistem pemboran yang dapat dipilih, kegiatan pemboran untuk penyediaan lubang ledak pada saat ini umumnya dilakukan dengan mesin sistem mekanik (perkusif, rotari, dan rotari-perkusif) dengan berbagai ukuran dan kemampuan, tergantung pada kapasitas produksi yang diinginkan yang didasarkan pula pada pertimbangan teknik dan ekonomi, sistem pemboran secara mekanik lebih applicable  daripada sistem pemboran yang lain.

A.    Sistem Pemboran

1.      Sistem Pemboran Mekanik

komponen utama dari sistem pemboran mekanik adalah : sumber energi mekanik, batang bor penerus (transmitter) energi tersebut, mata bor sebagai aplikator energi terhadap batuan, dan peniupan udara (flushing) sebagai pembersih dari serbuk pemboran (cuttings) dan memindahkannya keluar lubang bor. Berdasarkan sumber energi mekaniknya, sistem pemboran mekanik terbagi menjadi 3 ( tiga ), yaitu : rotari, perkusif, dan rotari-perkusif.

a.    Bor Tumbuk ( Percussion Drill )

Pada pemboran tumbuk (percusif), energi dari mesin bor diteruskan oleh batang bor dan mata bor untuk meremukkan batuan. Komponen utama dari mesin bor ini adalah piston yang mendorong dan menarik tungkai  (shank) batang bor. Pada metode perkusif yang terjadi adalah proses peremukan (crushing) permukaan batuan oleh mata bor. Contoh alat bor yang menggunakan temper ini adalah hammer drill, churn drill.

b.    Bor Putar-Tumbuk ( Rotary-Percussion Drill )

Pada pemboran rotary-perkusif, aksi penumbukan oleh mata bor dikombinasikan dengan aksi putaran, sehingga terjadi proses peremukan dan penggerusan permukaan batuan. Metode ini dapat digunakan pada bermacam-macam jenis batuan. Metode putar-tumbuk terbagi menjadi dua, yaitu :

·         Top Hammer

Metode pemboran Top hammer adalah metode pemboran yang terdiri dari 2 kegiatan dasar yaitu putaran dan tumbukan. Kegiatan ini diperoleh dari gerakan gigi dan piston, yang kemudian ditransformasikan melalui shank adaptor dan batang bor menuju mata bor. Berdasarkan jenis penggerak putaran dan tumbukannya, metode ini dibagi menjadi dua jeis yaitu : Hydrolic Top Hammer dan Pneumatic Top Hammer.

·         Down the Hole Hammer (DTH Hammer)

Metode pemboran ini adalah metode pemboran tumbuk-putar yang sumber dasarnya menggunakan udara bertekanan. DTH Hammer dipasang dibelakang mata bor, di dalam lubang sehingga hanya sedikit energi tumbukan yang hilang akibat melewati batang bor dan sambungan-sambungannya. Contoh dari alat bor dengan menggunakan temper tumbuk putar adalah jack hammer.

c.    Bor Putar ( Rotary Drill )

Berdasarkan sistem penetrasinya, metode rotari terbagi menjadi 2 sysem tricone dan drag bit. Disebut tricone jika penetrasinya berupa gerusan (crushing) dan drag bit jika hasil penetrasinya berupa potongan. Sistem tricone digunakan untuk batuan sedang hingga lunak, untuk system drag bit digunakan untuk batuan lunak. Contoh alat bor dengan sistem ini adalah rotary drill.

2.      Sistem Pemboran Manual

Prinsip kerja dari manual driven sangat sederhana karena hanya menggunakan tenaga manusia sebagai tenaga penggerak. Contoh : Auger Drill, Bangka Bor, Churn Drill, Bor Mesin Semprot ( BMS ).

Dalam kegiatan penambangan terbuka untuk pemboran, alat yang digunakan adalah Down The Hole Drill, Rotary Driven, dan Top Hammer. Untuk kegiatan penambangan bawah tanah alat yang digunakan diantaranya : Mechanic Jumbo dan Hand Held Rock Drill (terdiri atas : stopper, shinker, difter).

B. Perlengkapan Metode Pemboran Rotari Percussion

·           Integral Drill Steels

Integral Drill Steels terdiri dari shank adaptors, batang bor, dan mata bor yang telah terpasang menjadi satu. Pada umumnya integral drill steels digunakan jenjang relatif rendah dengan diemeter lubang bor antara 22-41 mm.

·           Extension Drill Steels

Extension Drill Stells terdiri dari empat komponen utama yang dapat dipisahkan satu sama lain. Komponen utama tersebut adalah :

1.      Mesin bor

Mesin bor adalah alat yang mengubah energi potensial ( yang berupa udara bertekanan dari kompresor ) menjadi energi mekanik penggerak piston dan drill rod.

2.      Shank Adaptors

Shank adaptor adalah bagian tangkai yang digunakan untuk mentransmisikan energi tumbukan dari piston ke batang bor, kemudian dilanjutkan ke mata bor. Shank adaptor terdapat di dalam mesin bor dan dihubungkan oleh coupling ke batang bor yang pertama.

3.        Coupling

Coupling digunakan untuk menghubungkan batang bor yang satu dengan yang lainnya sampai kedalaman lubang bor yang diinginkan.

4.        Drill Rod

Drill rod merupakan bagian yang menggerakkan bit ( mata bor ) atau sebagai tempat mata bor.

5.        Mata Bor (Bit)

Mata Bor merupakan pengguna energi terakhir dari mesin bor yang langsung mengenai batuan. Mata Bor (Bit) ada dua macam yaitu :

a.    Deteacable Bit

Disebut Deteacable Bit apabila bitnya diganti-ganti tidak menyatu dengan Drill Rod. Pada  Jack Hammer, Deteacable Bit ini dikenal juga dengan Soket.

b.    Forget Bit

Disebut  Forget Bit apabila menyatu dengan drill rod dan bitnya tidak lepas. Pada Jack Hammer, Forget Bit ini dikenal juga dengan nama Chiel.

B.     Faktor Yang Mempengaruhi Kinerja Pemboran

            Kinerja suatu mesin bor dipengaruhi oleh faktor-faktor sifat batuan yang di bor, rock drillability, geomeetri pemboran, umur dan kondisi mesin bor, dan ketrampilan operator.

1.         Sifat Batuan

Sifat batuan yang berpengaruh pada penetrasi dan sebagai konsekuensi pada pemiliha metode pemboran, yaitu :

·       Kekerasan Batuan

Kekerasan adalah tahanan dari suatu bidang permukaan halus terhadap abrasi. Kekerasan dipakai untuk mengukur sifat-sifat teknis dari material batuan dan dapat juga dipakai untuk menyatakan berapa besarnya tegangan yang diperlukan untuk menyebabkan kerusakan pada batuan. Kekerasan batuan merupakan fungsi dari kekerasan, komposisi butiran mineral, porositas, dan derajat kejenuhan serta merupakan hal yang utama yang harus diketahui untuk menentukan tingkat kemudahan pemboran.

Tabel 1.1

Kekerasan Batuan dan Kekuatan Batuan

Klasifikasi	Skala Mohs	Kuat Tekan Batuan (MPa)
Sangat Keras Keras	+ 7 6 – 7	+ 200 120 - 200
Kekerasan Sedang Cukup Lunak	4.5 – 6 3 – 4.5	60 - 120 30 - 60
Lunak Sangat Lunak	2 - 3 1 - 2	10 - 30 - 10

·      Kekuatan Batuan (strength)

Kekuatan mekanik suatu batuan adalah suatu sifat dari kekerasan terhadap gaya luar, baik itu kekuatan staik maupun dinamik. Pada prinsipnya, kekuatan batuan tergantung padakomposisi mineralnya.

·     Abrasivitas

Abrasivitas adalah sifat batuan untuk menggores permukaan mineral lain, ini merupakan suatu parameter yang mempengaruhi keausan (umur) mata bor dan batang bor. Faktor yang mempengaruhi abrasivitas batuan adalah:

▪         Kekerasan batuan

▪         Bentuk butir

▪         Ukuran butir

▪         Porositas batuan

▪         Ketidaksamaan penyusun batuan

·      Elastisitas

Sifat elastisitas batuan dinyatakan dengan Modulus Young (E), dan nisbah Poisson (υ). Modulus elastisitas merupakan faktor kesebandingan antara tegangan normal dengan regangan relatifnya, sedangkan nisbah Poisson merupakan kesebandingan antara regangan lateral dengan regangan aksial. Modulus elastisitas sangat tergantung pada komposisi mineralnya, porositas, jenis perpindahan, dan besarnya beban yang diterapkan.

·      Plastisitas

Plastisitas batuan merupakan perilaku batuan yang menyebabkan deformasi tetap setelah tegangan dikembalikan ke kondisi awal, dimana batuan tersebut belum hancur. Sifat plastis tergantung pada komposisi mineral penyusun batuan.

Tabel 1.2

Sifat Fisik Dan Mekanik dari Batuan Sedimen

Batuan Sedimen	Modulus Elastisitas       104 x (MPa)	Nisbah     Poisson	Porositas
Dolomit	1,96 – 8,24	0,08 – 0,2	0,27 – 4,10
Limestone	0,98 – 7,85	0,1 – 0,2	0,27 – 4,10
Sandstone	0,49 – 8,43	0,066 – 0,125	1,62 – 26,40
Shale	0,8 – 3,0	0,11 – 0,54	20,0 – 50,0

·      Tekstur Batuan

Tekstur suatu batuan menunjukkan hubungan antaa mineral-mineral penyusun batuan, sehingga dapat diklasifikasikan berdasarkan dari sifat-sifat porositas ikatan antar butir, bobot isi, dan ukuran butir. Tekstur juga mampengaruhi kecepatan pemboran.

·     Struktur Geologi

Penyesuaian kelurusan lubang ledak, aktivitas pemboran, dan kemantapan lubang ledak dipengaruhi oleh struktur geologi seperti patahan, rekahan, kekar, bidang perlapisan.

·     Karakteristik Pecahan

Karakteristik pecahan dapat digambarkan seperti perilaku batuan ketika dipukul. Tiap-tiap tipe batuan mempunyai karakteristik pecah yang berbeda dan ini berhubungan dengan tekstur, komposisi mineral, dan tekstur.

2.         Rock Drillability

Drilabilitas batuan adalah temperatur mudah tidaknya mata bor melakukan penetrasi ke dalam batuan. Drilabilitas batuan merupakan fungsi dari sifat batuan seperti komposisi mineral, tekstur, ukuran butir dan tingkat pelapukan.

3.      Geometri Pemboran

Geometri pemboran ini mencakup diameter, kedalaman, dan kemiringan lubang tembak. Semakin besar diameter lubang berarti penampang lubang yang harus ditembus semakin besar sehingga faktor gesekan juga semakin besar. Hal ini akan sangat mempengaruhi kinerja mesin bor dalam arti kecepatan pemboran semakin lambat. Semakin dalam lubang bor maka akan terjadi gesekan antara drilling string dengan dinding lubang yang semakin besar. Di samping itu kehilangan energi akibat semakin panjangnya drilling string juga akan semakin besar. Hal ini akan dapat menurunkan kinerja mesin bor. Pada kegiatan pemboran ada 2 macam arah lubang ledak yaitu arah tegak lurus dan arah miring, arah lubang ledak ini berpengaruh terhadap aktivitas pemboran.

4.      Umur dan Kondisi Mesin Bor

Umur dan kondisi mesin bor sangat berpengaruh, karena semakin lama umur alat bor maka pemakaian kemampuan alat semakin turun

5.    Keterampilan Operator

Keterampilan operator tergantung pada individu masing-masing yang dapat diperoleh dari latihan dan pengalaman kerja. 

A.  Bagian-bagian alat bor :

1.      Batang bor

2.      Jack hammer

3.      Jack leg

4.      Pic  hammer

5.      Bit

           B.   Macam bit :

1.       Tricone bit (untuk batuan lunak – sedang)

2.       Button bit

3.       Diamond bit

4.       X bit

5.       Coupling bit

6.       Drag bit

7.       Chisel bit

8.       Cross bit

          C.  Bagian Jack Hammer :

1.        Penutup

2.        Rumah piston

3.        Piston

4.        Chuck housing

5.        Riffle bar

6.        Riffle nut

7.        Pawl

8.        Rachet ring

9.        Pengunci

          D.  Prinsip kerja jack hammer :

Udara masuk menekan piston, piston menekan batang bor dan bit. Sistemnya rotary Percusif.

       Prinsip kerja Jack Hammer yaitu rotary temperatur dengan menggunakan piston sebagai penggerak bor, pada gerakan naik turun yang terjadi disebabkan karena adanya tekanan udara yang tinggi dari kompresor dan adanya gaya perlawanan dari batuan saat pemboran.

Gambar 1.1

Jack Hammer

              

Gambar 1.2

                                                         Mata Bor

               

                                                                                                                                                 

 Kesimpulannya

1.      Pemboran merupakan tahapan dari kegiatan peledakan yang pertama karena untuk penyediaan lubang ledak agar hasil dari kegiatan peledakan sesuai dengan keinginan.

2.      Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeboran yaitu :

a.       Sifat batuan yang akan dibor, seperti :

·                 Kekerasan batuan

·                 Kekuatan batuan

·                 Abrasifitas

·                 Elastisitas dan plastisitas

·                 Tekstur batuan

·                 Struktur geologi

·                 Karakteristik pecahan

b.      Rock drillability

c.       Geometri pemboran

d.      Umur dan kondisi mesin bor

e.       Keterampilan operator

3.      Berdasarkan penggeraknya alat bor dibagi menjadi dua yaitu :

·      Manual Driven      :     Hand Auger Drill

                                    Bangka Bor

·      Mechanic Driven  :      Percussion Drill

                                    Rotary Drill                            

                                    Rotary-Percussion Drill

4.      Dasar pemakaian alat bor adalah :

·       Jenis pekerjaan yang akan dilakukan ( surface atau underfround )

·       Volume produksi yang akan direncanakan

·       Sifat-sifat batuan

·       Dimensi jenjang ( geometri pemboran )

·       Kondisi kerja serta peralatan yang terkait ( fragmentasi )