## Original Article
Journal of Science and Applicative Technology vol. 4 (2), 2020, pp. 116-120 | 116
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain attribution to  the author(s) and the  title of the work, journal citation and DOI. Published under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).
Received 10th December 2020 Accepted 19th December 2020 Published 20th December 2020
DOI: 10.35472/ jsat.v4i2.369

## Pengaruh Jarak Antar Drain Hole Terhadap Penurunan Muka Air Tanah pada Lereng Tambang Terbuka Batubara
Rahmat Fadhilah *a , Lilik Eko Widodo b ,  Irwan Iskandar b
a Program Studi Teknik Pertambangan, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan 35365
b Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung
* Corresponding E-mail: rahmat.fadhilah@ta.itera.ac.id
Abstract : The presence of groundwater on the slopes of the mine, which means that the slopes are saturated with water, will cause a decrease in slope stability. Drain hole is a method that can be applied to decrease groundwater level on a mine slope. This research was conducted to determine the effect of horizontal distance between drain holes on the mine slope on the decrease in  groundwater  level  (groundwater  drawdown).  Groundwater  flow  simulation  on  the  slopes  of  an  open  pit  coal  mine  with  3 scenarios, without drain holes, 100 m horizontal space between drain holes, and 50 m horizontal space between drain holes, was carried out  to answer the goal of this  research.  The results obtained from the simulation, the third scenario with a  distance between  drain  holes  of  50  m  has  the  maximum  result  compared  to  the  other  two  scenarios,  which  are  the  percentage  of groundwater drawdown of 54.1% and groundwater discharge of 167.3 L/s. So it can be concluded that the denser the horizontal distance between the drain holes on the mine slope, the higher the groundwater drawdown on the slope.
Keywords: drain hole, groundwater drawdown, groundwater flow simulation, slope stability
Abstrak: Keberadaan air tanah pada lereng tambang, yang artinya lereng terebut jenuh air, akan menyebabkan menurunnya kestabilan lereng. Drain  hole merupakan salah satu  metode yang dapat diterapkan untuk  menurunkan muka  air  tanah pada lereng  tambang.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  melihat  pengaruh  jarak  horizontal  antar drain  hole pada  lereng  tambang terhadap penurunan muka air tanah. Simulasi aliran air tanah pada lereng tambang terbuka batubara dengan 3 skenario, yaitu skenario tanpa drain hole , jarak antar drain hole 100 m, dan jarak antar drain hole 50 m, dilakukan untuk menjawab tujuan penelitian  ini.  Hasil  yang  didapatkan  dari  simulasi,  skenario  ketiga  dengan  jarak  antar  drain  hole  50  m  memiliki  hasil  paling maksimal dibandingkan dua skenario lainnya, yaitu persentase penurunan muka air tanah sebesar 54,1% dan discharge air tanah sebesar 167,3 L/detik. Sehingga dapat diambil kesimpulan bahwa semakin rapat jarak horizontal antar drain hole pada lereng tambang akan semakin tinggi pula penurunan muka air tanah pada lereng tersebut.
Kata Kunci : drain hole, kestabilan lereng, penurunan muka air tanah, simulasi aliran air tanah

## Pendahuluan
Kestabilan  lereng  merupakan  hal  yang  krusial  dalam keberlanjutan  operasi  sebuah  tambang  terbuka.  Salah satu  faktor  yang  mempengaruhi  kestabilan  lereng adalah keberadaan muka air tanah pada lereng tersebut, dimana  peningkatkan  faktor  keamanan  sebuah  lereng dapat  dilakukan  dengan  cara  menurunkan  muka  air tanah  pada  lereng  tersebut [1] .  Penurunan  muka  air tanah pada lereng dapat dicapai dengan membuat drain hole (horizontal).  Beberapa  keuntungan  penggunaan drain hole (horizontal) diantaranya [2] :
• mudah dan cepat diaplikasikan ke lereng tambang,
• tidak ada pergerakan alat,
• tidak memerlukan daya eksternal,
• mengandalkan gravitasi,
• sistem yang fleksibel.
Di sisi lain, salah satu kekurangan dari penerapan drain hole ini  adalah,  karena  mengandalkan  gravitasi, perlunya  tambahan  pompa  agar  air  tanah  dapat dialirkan keluar dari pit .
Drain  hole diperlukan  untuk  menurunkan  muka  air tanah [3] dan  dengan  mempertimbangkan  kelebihan serta kekurangannya, penelitian untuk memperkirakan pengaruh  jarak  antar drain  hole terhadap  penurunan muka  air  tanah  pada  lereng  tambang  perlu  dilakukan. Hasil  dari  penelitian  ini  memberikan  jarak  optimum

## Open Access
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 4 (2), 2020, pp. 116-120 | 117
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
antar drain hole untuk menurunkan muka air tanah dan meningkatkan  kestabilan  lereng  tambang.  Studi  kasus penelitian ini dilakukan di salah satu tambang terbuka batubara  di  Kalimantan  Selatan,  dimana  beberapa penelitian  sebelumnya  telah  menyimpulkan  bahwa penurunan  muka  air  tanah/kondisi  lereng  tidak  jenuh air  dapat  meningkatan  kestabilan  lereng  tambang [4] [5] [6] .

## Metode
Untuk mencapai hasil penelitian yang diharapkan, yaitu perkiraan  jarak  antar drain  hole yang  optimal  untuk menurunkan  muka  air  tanah  pada  lereng  tambang, dilakukan  pemodelan  dan  simulasi  aliran  air  tanah menggunakan  Modflow.  Modflow  adalah  program komputer  yang  dikembangkan  oleh United  State Geological  Survey (USGS)  untuk  menyimulasikan  aliran air tanah dalam media berpori secara 3 dimensi dengan menggunakan metode beda hingga [7] . Modflow 2000 adalah  versi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini, dimana  versi  tersebut  didesain  untuk  mengakomodasi solusi  dari  persamaan  aliran  air  tanah [8] . Pengoperasian program tersebut dibantu oleh perangkat  lunak  Visual  Modflow  2010.1  yang dikembangkan oleh Schlumberger Water Service sebagai perangkat graphic user interface .
Gambar  1 menjelaskan alur penelitian  ini yang dimulai dari  studi  literatur,  pengamatan  kondisi  umum, dilanjutkan  dengan  pengambilan  data  sampai  pada akhirnya  diambil  kesimpulan  berdasarkan  hasil  yang telah didapatkan dari hasil pengolahan data. Data yang menjadi input untuk pemodelan adalah data topografi, data  hidrostratigrafi,  data  hidrogeologi  ( hydraulic properties ), data hidrologi (curah hujan, recharge ), dan data  elevasi  muka  air  tanah.  Asumsi  dan  batasan  yang digunakan untuk pemodelan ini adalah sebagai berikut:
1. litologi  batupasir  di  daerah  studi  diklasifikasikan sebagai lapisan akuifer,
2. litologi selain batupasir (batulempung dan batubara) diklasifikasikan sebagai lapisan non-akuifer,
3. model  hidrostratigrafi  yang  dibuat  merupakan penerjemahan klasifikasi litologi tersebut,
4. sistem hidrogeologi diasumsikan disusun oleh lapisan yang homogen dan isotrop pada arah horizontal,
5. konduktivitas hidraulik pada arah vertikal diasumsikan  lebih  kecil  satu  orde  dibandingkan konduktivitas hidraulik pada arah horizontal.
(*) Telah dilakukan pada penelitian sebelumnya [9]
Gambar 1 Diagram alir penelitian
Penelitian sebelumnya [9] telah menghasilkan beberapa parameter  hidrolik  yang  dapat  dilihat  pada Tabel  1 . Berdasarkan  data  yang  ada,  model  fisik  dan hidrostratigrafi  dibuat  untuk  menunjukkan  lapisan akuifer  dan  non-akuifer  (Gambar  2).  Akuifer  adalah satuan geologi yang bisa  menyimpan dan menyalurkan air dengan laju yang cukup cepat untuk menyuplai air ke sumur dengan jumlah tertentu [10] . Sedangkan lapisan non-akuifer/lapisan confining merupakan satuan geologi dengan  permeabilitas  intrinsik  yang  kecil  sehingga kurang baik dalam menyalurkan air.

## Tabel 1 Data hasil pengukuran lapangan
Hydraulic Properties Akuifer Non-akuifer Konduktivitas Hidrolik (m/detik) 1,93 x 10 -6 1,71 x 10 -7 Specific storage (1/m) 0,0005 0,0009 Specific yield (%) 21 12 Porositas efektif (%) 21 12 Porositas total (%) 53 57
e-ISSN: 2581-0545
Pengaruh Jarak Antar Drain Hole Terhadap Penurunan Muka Air Tanah pada Lereng Tambang Terbuka Batubara
Kemudian  untuk  memperkirakan  pengaruh  jarak  antar drain  hole terhadap  penurunan  muka  air  tanah  pada lereng  tambang,  simulasi  aliran  air  tanah  dilakukan dengan skenario sebagai berikut:
1. simulasi  tanpa  menggunakan drain  hole (kondisi natural),
2. simulasi  dengan  jarak  horizontal  antar drain  hole 100 m, dan
3. simulasi dengan jarak horizontal antar drain hole 50
m.

## Hasil dan Diskusi
Model  yang  dibuat  perlu  dikalibrasi  agar  representatif dan  dapat  digunakan  untuk  simulasi  aliran  air  tanah. Hasil kalibrasi yang membandingkan hasil pengukuran di 4  sumur  pantau  yang  ada  di  lokasi  studi  dengan  hasil perhitungan  dari  model  yang  telah  dibuat  ditunjukkan pada  Gambar  3.  Nilai  koefisien  korelasi  dari  kalibrasi hasil  perhitungan  dan  pengukuran  di  lapangan  adalah 0,998.  Koefisien korelasi tersebut  menunjukkan bahwa model dianggap representatif dan bisa digunakan dalam simulasi aliran air tanah. Gambar 4 menunjukkan muka air tanah hasil pemodelan, dimana rembesan  air tanah akan  muncul  di  lereng  tambang  akibat  bukaan pit (elevasi  muka  air  tanah  lebih  tinggi  dibanding  elevasi topografi).
Simulasi aliran air tanah dengan tiga skenario yang telah ditentukan  dilakukan  dengan  waktu  simulasi  10  tahun. Grafik  pada  Gambar  5  menunjukkan  perbandingan antara tinggi muka air tanah dan tinggi lereng tambang dalam persen untuk masing-masing skenario.
Hasil  simulasi  aliran  air  tanah  yang  telah  dilakukan menunjukkan  bahwa  pada  skenario  1  persentase perbandingan  tinggi  muka  air  tanah  terhadap  tinggi lereng  sebesar  75,5%,  skenario  2  sebesar  70,3%,  dan skenario  3  sebesar  54,1%.  Nilai  persentase  yang  tinggi menunjukkan elevasi muka air tanah yang tinggi (lereng jenuh  air),  begitu  pula  sebaliknya.  Berdasarkan  grafik hasil simulasi dapat dilihat bahwa skenario 3, yaitu jarak horizontal  antar drain  hole 50  m,  memberikan  hasil maksimum.  Hal  ini  didemonstrasikan  oleh  penurunan
Gambar 2 Model Hidrostratigrafi
Gambar 4 Muka air tanah hasil pemodelan
Gambar 3 Kalibrasi data lapangan vs hasil perhitungan
Copyright © 2020 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 4 (2), 2020, pp. 116-120 | 119 Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
muka  air  tanah  yang  paling  besar  pada  skenario  ini sehingga akan meningkatkan kestabilan lereng tambang.
Nilai discharge , yaitu jumlah air tanah yang keluar, juga
dapat  menunjukkan  pengaruh  jarak  antar drain  hole terhadap  penurunan  muka  air  tanah  pada  lereng. Semakin tinggi discharge , semakin tinggi juga penurunan muka air tanah yang akan terjadi. Gambar 7 adalah grafik discharge yang  dihasilkan  untuk  setiap  skenario.  Rata- rata discharge skenario 1 (tanpa drain hole ) adalah 28,5 L/detik,  skenario  2  (spasi  100  m)  adalah  129,7  L/detik, dan skenario 3 (spasi 50 m) adalah 167,3 L/detik. Hasil simulasi  tersebut  mempertegas  pernyataan  bahwa skenario  3,  dengan  jarak  horizontal  antar drain  hole sebesar  50  m,  memberikan hasil yang  maksimal  dalam menurunkan  muka  air  tanah  pada  lereng  tambang dibandingkan dengan dua skenario lainnya

## Kesimpulan
Hasil simulasi aliran air tanah dengan tiga skenario jarak horizontal antar drain hole pada lereng tambang (tanpa drain hole , 100 m, dan 50 m) ditunjukkan pada Tabel 2 .
Tabel 2 Rekapitulasi hasil simulasi aliran air tanah % tinggi muka air tanah/ tinggi lereng (akhir waktu simulasi) Rata-rata discharge air tanah (L/detik) Skenario 1 75,5 28,5 Skenario 2 70,3 129,7 Skenario 3 54,1 167,3
Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan skenario 3,  dengan  jarak  antar drain  hole 50  m,  memberikan pengaruh paling maksimal dalam menurunkan muka air tanah di lereng tambang dibandingkan dengan skenario 1  dan  2.  Sehingga  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa dalam penelitian ini semakin rapat jarak horizontal antar drain  hole pada  lereng  tambang,  semakin  tinggi penurunan  muka  air  tanah  pada  lereng  tambang. Dengan  menurunnya  muka  air  tanah  maka  kestabilan lereng tambang akan meningkat.
Berdasarkan  kesimpulan  di  atas,  apabila  jarak  antar drain  hole dirapatkan  lagi  menjadi  25  m,  10  m,  atau bahkan  5  m  tentunya  penurunan  muka  air  tanah  akan semakin  meningkat  pula.  Namun  dengan  semakin rapatnya  jarak  antar drain  hole memungkinkan  akan menurunkan  kekuatan  lereng  juga  karena  semakin banyak  daya  dukung  dari  lereng  tersebut  yang  hilang akibat  dibuatnya drain  hole tersebut.  Oleh  karena  itu, simulasi lanjutan untuk jarak drain hole yang lebih rapat dari perlu untuk dilakukan untuk dapat memperkirakan jarak  antar drain  hole yang  optimal  untuk  mendukung kestabilan lereng tambang.
Gambar 7 Discharge air tanah setiap skenario
Gambar 5 Persentase tinggi muka air tanah terhadap tinggi lereng
Gambar 6 Tinggi muka air tanah vs. tinggi lereng
e-ISSN: 2581-0545
Pengaruh Jarak Antar Drain Hole Terhadap Penurunan Muka Air Tanah pada Lereng Tambang Terbuka Batubara

## Conflicts of interest
“There are no conflicts to declare”.

## Acknowledgements
Penulis mengucapkan terima kasih pada Program Studi Teknik Pertambangan Institut Teknologi Bandung, yang telah  meminjamkan  perangkat  lunak  Visual  Modflow 2010.1.

## Referensi
[1]   J. S. Frans and M. H. Nurfalaq, "Studi Geoteknik Pengaruh Muka Air Tanah Terhadap Kestabilan Lereng Tambang Batubara," Indonesian Mining Professionals Journal, vol. 1, pp. 12-21, 2019.
[2]   L. B. Seegmiller, "Horizontal Drains - Their Use in Open Pit Mining Dewaterng," Seegmiller Associates, Salt Lake City.
[3]   T. A. Cahyadi, L. E. Widodo, R. A. Fajar and A. Baiquni, "Influence of drain hole inclination on drainage effectiveness of coal open pit mine slope," in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science , 2018.
[4]   R. Erliani, Nurhakim, R. N. Hakim, A. A. Velayati and S. Melati, "Analisis Kestabilan Lereng Low Wall Pit 3 Blok 14 di PT Arutmin Indonesia Tambang Asam-asam," Jurnal Geosapta, vol. 3, no. 1, pp. 21-25, 2017.
[5]   G. W. Swana, F. Hirnawan and R. I. Sophian, "Penentuan Desain Lereng FInal pada Pit DH Daerah Konsesi PT. Arutmin Indonesia Tambang Asam-asam," in Prosiding Seminar dan Seminar Nasional Geomekanika ke-1 Tahun 2012 : Menggagas Masa Depan Rekayasa
Batuan dan Terowongan di Indonesia , Yogyakarta, 2012.
[6]   M. Fauzan, "Skripsi dengan Judul: Pengaruh Perubahan Muka Air Tanah Terhadap Nilai Faktor Keamanan Lereng Highwall Pada Tambang Batubara di Daerah Asam-Asam," Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran, Bandung, 2014.
[7]   M. G. McDonald and A. W. Harbaugh, "A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model: U.S. Geological Survey Open-File Report," USGS, 1984.
[8]   A. W. Harbaugh, R. B. Banta, M. C. Hill and M. G. McDonald , "Modflow-2000, The U.S. Geologi Survey Modular ground-water model- User guide to modularixation," USGS, Reston virginia, 2000.
[9]   PT Reka Bumi, "Laporan Pekerjaan Konstruksi Sumur dan Uji Pemompaan PT Arutmin Indonesia Site Asam-asam," 2013.
[10]  C. W. Fetter, Applied Hydrogeology, New Jersey: Prentice Hall, 2001.