Download - BAB 3.docx
BAB 3
DASAR TEORI
3.1. Alat Bongkar Batubara
Pada pembongkaran batubara di front penggalian Pit 3 Banko Barat
menggunakan alat bulldozer Caterpillar type D9R. Bulldozer merupakan suatu alat
mekanis yang mempunyai roda rantai (track shoe) untuk pekerjaan serba guna
yang memiliki kemampuan traksi yang tinggi. Bisa digunakan untuk menggali,
mendorong, menggusur, meratakan, menarik beban, menimbun dan membongkar
material keras.
3.1.1. Ripper Pada Bulldozer
Pada bulldozer Caterpillar type D9R dilengkapi dengan ripper yang
berfungsi sebagai alat garu material yang ditarik oleh bulldozer. Kemampuan
ripper tegantung pada kemampuan gigi-giginya untuk masuk ke dalam tanah dan
kekuatan mesin penarik ripper tersebut, yaitu bulldozer.
Gigi-gigi pada ripper dapat diturunkan dan dinaikkan (adjustable),
disesuaikan dengan dalamnya penggalian yang dikehendaki dan keadaan material
yang akan digaru. Jumlah gigi ripper paling sedikit 1 (giant ripper) yang
dirancang khusus untuk material yang keras dan sulit dibongkar.
Gambar 3.1 Giant Ripper (Sumber : Andi, 2003)
20 Universitas Sriwijaya
21
Jumlah gigi ripper paling banyak 3 (multi-shank ripper), jenis ini relatif
untuk material lunak dan mudah dibongkar.
Gambar 3.2 Multi Shank Ripper (Sumber : Andi, 2003)
Pada shank ripper terdapat beberapa bagian yang sangat penting yang
dapat menentukan hasil ripping. Pada bagian shank (lengan) ripper terdapat shank
protector yang berfungsi untuk melindungi shank ripper pada saat shank ripper
melakukan pembongkaran material. Semakin lama digunakan untuk melakukan
proses ripping, Shank protector akan aus dan harus diganti dengan part yang baru.
Hal ini tergantung pada kekerasan material yang dibongkar dengan menggunakan
ripper.
Pada ujung shank terdapat kuku ripper yang disebut pick. Pick berfungsi
untuk merobek dan menggaru material sehingga material yang dirobek tersebut
akan terbongkar dan terberai. Tingkat keausan pick tergantung pada kekerasan
material. Untuk pembongkaran pada lapisan batubara biasanya pick akan diganti
satu bulan sekali. Sedangkan pada pembongkaran interburden yang materialnya
berupa batu pasir yang keras, pick biasanya akan diganti sekitar 3-7 hari sekali.
Gambar 3.3 Bagian-Bagian Shank Ripper (Sumber : Handbook of Ripping Caterpillar)
Universitas Sriwijaya
22
3.1.2. Mekanisme Ripping Pada Batubara
Ripping dilakukan dengan menggunakan bulldozer yang dilengkapi
dengan ripper. Ripping bertujuan untuk menghancurkan lapisan batubara yang
keras sebelum dilakukan loading oleh excavator ke dump truck. Kekuatan ripper
tergantung pada kemampuan bahan pembuatnya untuk masuk kedalam tanah dan
kekuatan mesin bulldozer yang menarik ripper tersebut.
Gambar 3.4 Proses Ripping Pada Lapisan Batubara
Dengan menggunakan hidraulic control, ripper dapat digerakkan naik-
turun disesuaikan dengan dalamnya penggalian yang dikehendaki dan keadaan
material yang akan digaru. Ripper yang terdapat pada bulldozer memiliki
beberapa kegunaan diantaranya :
1. Membantu bulldozer membersihkan lokasi dari pepohonan (clearing) yaitu
dengan melewatkan alat garu tersebut beberapa kali sehingga sebagian besar
pohon-pohon yang dilewati akan putus.
2. Menghancurkan batuan yang keras, sehingga dapat menggantikan fungsi
alat bor dan bahan peledak dalam membongkar batuan.
3. Membongkar jalan atau landasan yang terbuat dari beton. Pembongkaran ini
harus dimulai dari bagian ujungnya sehingga gigi ripper dapat mencongkel
lapisan beton tersebut dari bagian bawahnya.
4. Pada lokasi penimbunan kadang-kadang diperlukan pemadatan tanah yang
dibantu dengan cara menambah kelembaban tanah dengan meresapnya air
Universitas Sriwijaya
23
ke dalam tanah timbunan tersebut, maka ripper dapat dipakai untuk
membuat parit-parit kecil sebagai saluran air.
Untuk memperoleh hasil panggaruan/ripping yang baik, ada beberapa hal
yang perlu diperhatikan yaitu :
1. Bila keadaan lapangan memungkinkan, tancapkan seluruh gigi ripper
sedalam mungkin dengan memakai seluruh kekuatan yang dimiliki
bulldozer.
2. Pada waktu menggali dan merobek bagian-bagian yang keras harus
diambil jalan yang lurus dan pada saat akan melakukan belokan, gigi
ripper harus diangkat terlebih dahulu agar ripper tidak terpuntir atau
patah, atau terjadi kerusakan pada kerangka.
3. Jika terkait pada benda yang keras, sehingga bulldozer penariknya terhenti,
maka ripper diangkat dahulu kemudian diperiksa apakah yang
menyebabkan ketidaklancaran tersebut.
4. Agar gigi ripper dapat masuk lebih dalam, dapat diberi pemberat pada
badan alat garu untuk membantu tenaga hidrolik pada bulldozer.
5. Kuku ripper (pick) dan shank protector yang telah aus dan tumpul harus
diganti atau dipertajam, karena dapat menurunkan produktivitas ripping.
Gambar 3.5 Kuku Ripper (Pick) dan Shank Protector
Menurut Yanto, I (2005) material yang dapat digaru dengan ripper
berdasarkan dari sifat fisiknya adalah:
Universitas Sriwijaya
Shank Protector
Pick
24
1. Material yang memiliki bidang lemah berupa patahan, joint atau kekar
2. Material hasil pelapukan atau material yang lapuk (weathered material)
3. Material yang brittle dan memiliki struktur yang kristalin
4. Material yang memiliki bidang perlapisan atau berstruktur stratifikasi
5. Material yang terbentuk dari kumpulan butiran-butiran yang besar
6. Material yang memiliki kuat tekan rendah (low compresive stress)
3.1.3. Metode Ripping
Metode ripping yang digunakan pada penggalian batubara di front galian
Pit 3 Banko Barat adalah metode ripping berdampingan dan metode ripping
silang siur. Kedua metode ini bertujuan agar hasil ripping berukuran kecil,
sehingga hasil ripping akan lebih mudah dimuat excavator ke dump truck.
1. Metode ripping berdampingan
Metode ini paling sering digunakan pada penggalian lapisan material yang
relatif mudah terbongkar. Metode ini relatif lebih cepat dibandingkan dengan
metode silang siur, sehingga dapat menghemat waktu kerja ripper. Metode ini
dilakukan dengan cara menggaru dengan ripper secara berdampingan. Arah
jalan ripping 900 terhadap area kerja ripping. Setelah ripper melakukan satu
kali ripping dan kembali ke posisi semula, selanjutnya ripper akan maju
kembali menggaru dengan jarak 0,5 m dari hasil ripping sebelumnya.
Selanjutnya ripper akan terus bergerak ke samping hingga seluruh area
ripping terbongkar.
Gambar 3.6 Metode Ripping Berdampingan (Sumber : Harjuni, 2008)
2. Metode ripping silang siur
Universitas Sriwijaya
25
Metode ini digunakan pada penggaruan material yang relatif keras dan sukar
untuk dibongkar. Metode ini dilakukan dengan cara memotong bidang lapisan
dengan arah 450. Dengan menggunakan metode ini, material akan lebih
mudah terlepas dari batuan induknya dan ukuran bongkahnya akan menjadi
lebih kecil sehingga memudahkan excavator memuat ke dump truck.
Gambar 3.7 Metode Ripping Silang Siur (Sumber : Harjuni, 2008)
3.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Ripper Bulldozer
Produktivitas ripper bulldozer dapat dilihat dari kemampuan alat tersebut
dalam penggunaannya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas
ripper bulldozer yaitu:
3.2.1 Kesediaan dan Penggunaan Alat
Salah satu hal yang mempengaruhi produktivitas dari kebutuhan bulldozer
dalam operasi penambangan adalah masalah kesediaan (availability) alat.
Ketersediaan alat merupakan faktor yang menunjukkan kondisi alat-alat mekanis
yang digunakan dalam melakukan pekerjaan dengan memperhatikan kehilangan
waktu selama waktu kerja dari alat yang tersedia. Faktor ini merupakan faktor
koreksi yang mempengaruhi produktivitas ripper bulldozer.
a) Kesediaan Fisik (Physical Availibility)
Faktor yang menunjukan kesediaan alat untuk melakukan kerja dengan
memperhitungkan waktu yang hilang karena rusaknya jalan, faktor cuaca dan
lain-lain. Kesediaan fisik selalu lebih besar dari kesediaan mekanis, berarti
bahwa alat belum digunakan sesuai dengan kemampuannya
Universitas Sriwijaya
26
PA = W + SW + S + R
x 100 %
Keterangan :
PA = Physical Availibility
W = Working hours atau jumlah jam kerja
Waktu yang dibebankan kepada seorang operator suatu alat
yang dalam kondisi dapat dioperasikan (tidak rusak) setiap
keterlambatan, yaitu datang ke lokasi kerja, pindah tempat,
pelumasan dan pengisian bahan bakar serta keadaan cuaca.
S = Standby hours atau jumlah jam kerja suatu alat yang tidak
dapat dipergunakan padahal alat tersebut tidak rusak dan
dalam keadaan siap operasi.
R = Repair hours atau jumlah jam untuk perbaikan.
Waktu untuk perbaikan dan waktu yang hilang karena
menunggu saat perbaikan termasuk juga waktu untuk
penyediaan suku cadang serta waktu untuk perawatan
prefentif.
W+S+R = Scheduled hours atau jumlah seluruh jam kerja dimana alat
dijadwalkan untuk beroperasi.
b) Penggunaan Kesediaan (Use of Availability)
Faktor yang menunjukkan efisiensi kerja alat selama waktu kerja yang
tersedia dimana kondisi alat tidak rusak. Hal ini dimaksudkan untuk
mengetahui berapa efektif alat yang tidak rusak dimanfaatkan dan menjadi
ukuran seberapa baik pengelolaan peralatan yang digunakan. Persentase
rendah menunjukkan bahwa pengoperasian alat tidak maksimal.
UA = WW + S
x 100 %
Keterangan :
UA = Use of Availability
W = Working hours
Universitas Sriwijaya
27
S = Standby hours
c) Penggunaan Efektif (Effective Utilization)
Faktor yang menunjukkan berapa persen dari seluruh waktu kerja yang
tersedia dapat dimanfaatkan untuk bekerja atau persen waktu yang
dimanfaatkan oleh alat untuk bekerja dari sejumlah waktu kerja yang tersedia.
EU = WW + S + R
x 100 %
Keterangan :
EU = Effective Utilization
W = Working hours
W+S+R = Scheduled hours
d) Kesediaan Mekanik (Mechanical Availability)
Faktor yang menunjukkan kesediaan alat dalam melakukan pekerjaan dengan
memperhatikan kehilangan waktu yang digunakan untuk memperbaiki mesin,
perawatan dan alasan mekanis lainnya. Jika kesediaan mekanis kecil maka
kondisi mekanis alat kurang baik dan jam perbaikan alat tinggi.
MA= WW +R
×100 %
Keterangan :
MA = Mechanical Availability.
W = Waktu kerja alat.
R = Waktu perbaikan alat.
Untuk menentukan nilai faktor koreksi dari alat mekanis dapat dihitung dengan menggunakan cara :
FK=PAxUAxEUxMA
3.2.2. Pengembangan material
Kondisi volume material dapat berubah-ubah setelah mendapat perlakuan,
diantaranya karena pembongkaran/penggalian, pemuatan dan pemadatan.
a. Volume Asli/Insitu (Bank)
Satuan yang digunakan adalah Bank Cubic Meter (BCM).
Universitas Sriwijaya
28
b. Volume Lepas (Loose)
Satuan yang digunakan adalah Loose Cubic Meter (LCM).
c. Volume Padat (Compacted)
Satuan yang digunakan adalah Compacted Cubic Meter (CCM).
Swell adalah pengembangan volume suatu material setelah digali dari
tempat aslinya.. Produksi yang dihasilkan oleh alat adalah dalam keadaan lepas
(LCM) dan telah mengalami swell factor, oleh karena itu untuk mengetahui
kondisi aslinya (BCM) maka harus dikalikan dengan swell factor.
Rumus untuk menentukan besarnya swell factor yaitu:
SF =
V B
V L×100 %
atau SF =
ρL
ρB× 100 %
Keterangan :
SF = Swell Factor, %
VB = Volume tanah/batuan dalam keadaan insitu/Bank, m3
VL = Volume tanah/batuan dalam keadaan lepas/Loose, m3
ρL = Bobot isi material dalam keadaan loose, ton/m3
ρB = Bobot isi material dalam keadaan insitu, ton/m3
3.2.3. Waktu Edar
Waktu edar (cycle time) adalah waktu yang dibutuhkan alat untuk
melakukan satu siklus kerja, waktu edar dipengaruhi oleh kecepatan gerakan alat,
jarak kerja alat dan waktu tetap (fixed time) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk
pergantian gigi atau waktu ketika menurunkan dan menaikkan ripper, serta
perubahan gerakan maju dan mundur pada alat.
Waktu edar ripping dapat ditentukan berdasarkan pengataman, dengan
rumus sebagai berikut :
CT =
JF
+ JR
+ Zatau CT = Wf + Wr + Z
Keterangan :
CT = Jumlah total waktu edar, menit, detik
J = jarak kerja, meter
F = kecepatan maju, meter/menit,meter/detik
Universitas Sriwijaya
29
R = kecepatan mundur, meter/menit, meter/detik
Z = waktu tetap, menit, detik
Wf = waktu kerja bergerak maju, menit, detik
Wr = waktu kerja bergerak mundur, menit, detik
3.2.4. Struktur Batubara
Struktur batubara seperti patahan, rekahan, bidang perlapisan, dan kualitas
batubara akan mempengaruhi kekuatan struktur batubara. Struktur batubara sangat
mempengaruhi terhadap proses pembongkaran batubara. Semakin banyak
patahan, rekahan pada lapisan batubaranya maka proses ripping baturanya akan
semakin mudah.
3.2.5. Waktu Kerja Efektif
Waktu kerja effektif adalah perbandingan antara waktu kerja produktif
dengan waktu kerja tersedia. Waktu kerja produktif diperoleh dari pengurangan
waktu kerja yang tersedia dengan waktu hambatan yang ada. Berdasarkan jadwal
kerja yang telah ditetapkan oleh PT. BKPL selaku kontraktor pelaksana kegiatan
penambangan, dalam satu hari dibagi dalam dua shift yaitu mulai 07.00 – 19.00
WIB untuk shift I dan 19.00 – 07.00 WIB untuk shift II (Tabel 3.1).
Tabel 3.1 Waktu Kerja Efektif (Sumber : Perencanaan PT. BKPL)
KegiatanWaktu Durasi (Menit)
Shift I Shift II Shift I Shift IIMasuk kerja 07.00 19.00 - -
Kerja produktif I 07.00 - 12.00
19.00 - 00.00 300 300
Istirahat 12.00 - 13.00
00.00 - 01.00 60 60
Kerja produktif II 13.00 - 19.00
01.00 - 07.00 360 360
Pulang 19.00 07.00 - -Total 1440
Waktu kerja produktif 1320
Waktu kerja produktif dalam kenyataannya akan berkurang karena adanya
hambatan-hambatan yang dihadapi di lapangan. Hambatan-hambatan tersebut
terbagi dua, yaitu:
Universitas Sriwijaya
30
1. Hambatan yang dapat dihindari
Merupakan hambatan yang terjadi karena adanya penyimpangan terhadap
waktu kerja yang telah dijadwalkan, antara lain :
a. Terlambat memulai kerja, misalnya terlambat datang kerja dan terlambat
kerja karena istirahat terlalu lama.
b. Cepat berakhir kerja, disebabkan karena aktivitas kerja dihentikan sebelum
waktu kerja yang telah dijadwalkan.
c. Refueling unit yang masih sering dilakukan pada saat jam operasi.
d. Keterlambatan melakukan pre start check melewati jadwal yang
ditetapkan (07:00 – 07:15 WIB), sehingga menyebabkan terlambatnya
waktu beroperasi.
2. Hambatan yang tidak dapat dihindari
Merupakan hambatan yang terjadi pada waktu kerja yang menyebabkan
hilangnya waktu kerja, antara lain :
a. Keperluan operator, merupakan waktu yang digunakan operator untuk
kegiatan pribadi misalnya sholat, minum, buang air, dan lain-lain.
b. Hambatan pada alat, merupakan waktu yang hilang karena adanya
gangguan tak terduga pada alat mekanis yang digunakan misalnya ban
kempes, slip, bocor, Low Power Engine dan lainnya.
c. Hujan, merupakan waktu yang hilang karena turunnya hujan yang
menyebabkan terhentinya kegiatan penambangan baik pada saat turun
hujan ataupun karena kondisi jalan yang licin.
3.2.6. Efisiensi alat mekanis
Salah satu hal yang mempengaruhi produktivitas ripping yang diinginkan
dalam operasi pembongkaran batubara adalah masalah ketersediaan alat.
Kesediaan alat merupakan faktor yang menunjukkan kondisi alat – alat mekanis
dalam melakukan pekerjaan dengan memperhatikan kehilangan waktu selama
bekerja. Kondisi peralatan mekanis dibagi menjadi:
a. Kondisi peralatan 90% - 100%
Universitas Sriwijaya
31
Berlaku untuk peralatan baru dan siap pakai, kemampuan minimal
90% dan belum mengalami perbaikan apapun serta dalam keadaan
lengkap.
b. Kondisi peralatan 70% - 89%
Berlaku untuk peralatan lama yang dalam keadaan siap beroperasi
dengan kemampuan minimal 70%, namun sudah dipakai lebih dari satu
tahun atau seribu jam.
c. Kondisi peralatan 50% - 69%
Peralatan yang dalam keadaan rusak ringan operasi. Kemampuan
alatnya minimal 60% dan sudah dioperasikan lebih dari dua tahun atau
tiga ribu jam kerja.
3.2.7. Efisiensi operator (Operator Efficiency)
Merupakan faktor manusia yang menggerakkan alat-alat yang sukar untuk
ditentukan efisiensinya secara tepat, karena selalu berubah-ubah dari hari kehari
bahkan dari jam ke jam, tergantung dari keadaan cuaca (alam), kondisi alat yang
dikemudikannya, suasana kerja, ketinggian area kerja, dan lain-lain. Kadang-
kadang suatu perangsang dalam bentuk upah tambahan (incentive) dapat
meningkatkan efisiensi operator.
Sebenarnya efisiensi operator tidak hanya dipengaruhi oleh kemalasan
pekerjaan itu, tetapi juga karena kelambatan-kelambatan dan hambatan-hambatan
yang tak mungkin dihindari, seperti melumasi kendaraan, mengganti part yang
aus, membersihkan bagian-bagian terpenting sesudah sekian jam dipakai,
memindahkan ke tempat lain, perbaikan jalan, dan lain-lain. Karena hal-hal
tersebut diatas, sangat jarang selama satu jam itu operator benar-benar bekerja
penuh selama 60 menit. Berdasarkan pengalaman, maka bila operator dapat
bekerja selalam 50 menit dalam satu jam, ini berarti efisiensinya adalah 83%,
maka hal itu dianggap baik sekali jika alatnya menggunakan ban karet.
Jadi dalam menentukan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan suatu pekerjaan harus diingat juga efisiensi pekerja-pekerjanya.
Tabel 3.2. Efisiensi Operator
Universitas Sriwijaya
32
Jenis AlatEff.Baik Sekali Eff.Sedang
Eff. Kurang Baik atau pada Malam Hari
Crawler tractor
Dengan Ban Karet
92 %(55 min/jam)
83 %(50 min/jam)
83 %(50 min/jam )
75 %(45 min/jam)
75 %(45 min/jam)
67 %(40 min/jam)
3.2.8. Seismic Velocity
Seismic Velocity atau cepat rambat gelombang pada material sangat
berpengaruh terhadap produktivitas hasil ripping. Pada (Gambar 3.8.) dapat
dilihat nilai seismic velocity material yang bisa dibongkar dengan proses ripping
atau tidak bisa di-ripping. Setiap material memiliki nilai seismic velocity yang
berbeda beda.
Gambar 3.8. Seismic Velocity (Sumber : Handbook of Ripping Caterpillar)
Universitas Sriwijaya
33
3.3. Produktivitas Ripping
Produktivitas ripping dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kedalaman
ripping, jarak ripping, cycle time dan faktor koreksi. Produktivitas ripping dapat
ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
PR =
K2×J×60×FkCT
Dimana : K = kedalaman penetrasi ripper, meter
J = jarak ripping, meter
CT = jumlah total waktu edar, menit
Fk = PA x UA x EU x MA
3.4. Alat Muat
Alat muat yang digunakan pada penggalian batubara di front galian Pit 3
Banko Barat adalah excavator Caterpillar type 345 D dan excavator Caterpillar
type 365 D. Proses loading yang dilakukan oleh excavator Caterpillar type 345 D
dan excavator Caterpillar type 365 D yaitu dengan cara memuat batubara yang
sudah terbongkar hasil ripping bulldozer Caterplillar type D9R ke dump truck.
Untuk menghitung produksi excavator Caterpillar type 345 D dan
excavator Caterpillar type 365 D bisa dilakukan dengan cara menghitung jumlah
ritase dump truck yang dilayani. Dari total jumlah ritase dump truck yang dilayani
excavator Caterpillar type 345 D dan excavator Caterpillar type 365 D dikalikan
dengan kapasitas vessel dump truck sebagai alat angkut batubara, sehingga
didapatkan produksi nyata excavator.
Universitas Sriwijaya
34
Gambar 3.9. Excavator Caterpillar Type 345 D
3.5. Alat Angkut
Alat angkut yang digunakan pada penambangan batubara di Pit 3 Banko
Barat adalah dump truck Scania type P420. Dump truck Scania type P420 ini
mengangkut batubara dari front penggalian batubara di Pit 3 Banko Barat menuju
dump hopper atau menuju temporary stock pile apabila kapasitas di dump hopper
sedang penuh.
Dump truck Scania type P420 ini memiliki kapasitas vassel 32 ton. Jarak
pengangkutan batubara dengan menggunakan dump truck Scania type P420 dari
front galian batubara menuju dump hopper 1,6 km.
Gambar 3.10. Dump Truck Scania type P420
Universitas Sriwijaya