Perpustakaan Digital ITB

Batubara kini masih menjadi penyumbang terbesar dari energy mix di dunia. Metode longwall mining menjadi salah satu metode penambangan bawah tanah batubara paling populer di Indonesia. Disamping produktivitas yang tinggi, hal ini dapat memicu terjadinya subsidence pada area yang luas. Hal ini didukung dengan karakteristik overburden rocks tambang bawah tanah di Indonesia sangat lemah dan cenderung rawan terdeteriorasi karena air tanah. Seperti yang telah diketahui sebagian besar natural resources seperti natural gas, oil, dan air ditransmisikan melalui buried pipeline. Pipa baja saat ini menjadi pilihan utama dalam aplikasinya karena memiliki nilai strength to weight ratio yang tinggi sehingga dapat menurunkan biaya material. Adanya subsidence dapat menyebabkan terjadinya bending dan deformasi pada buried pipeline yang membentang melalui area penambangan batubara bawah tanah tersebut. Akibatnya, potensi kegagalan, kerugian ekonomi, dan bencana dapat menjadi kemungkinan resiko terbesar. Di pulau Kalimantan, Indonesia, pada suatu perencanaan tambang batubara bawah tanah telah dilakukan simulasi kemungkinan terjadinya land subsidence sesuai dengan rencana penambangan bawah tanah. Penurunan tersebut terjadi tepat di area dimana terdapat panel penambangan. Penelitian ini akan menjadi yang pertama untuk menganalisis pengaruh coal mining subsidence berbasis data terhadap integritas pipa gas API 5L X52 yang terkubur sepanjang area penambangan menggunakan metode analitik yang telah tersedia di literatur dan metode elemen berhingga menggunakan perangkat lunak ANSYS. Hasil perhitungan tegangan yang diperoleh dibandingkan dengan standar untuk memperoleh prediksi keamanan terhadap operasi penambangan dan umur pipa. Dari prediksi yang dilakukan dengan metode UK NCB terdapat 10 segmen lengkungan dengan nilai subsidence yang bervariasi. Dianalisis mengenai pengaruh hadirnya mining subsidence terhadap distribusi tegangan aksial tambahan. Interaksi pipa dan tanah diabaikan mengingat nilai subsidence yang terlampau kecil apabila dibandingkan dengan pipa. Selain itu, dianalisis faktor keamanan dari tegangan yang diizinkan menggunakan parameter tegangan ekuivalen von Mises. Hadirnya lasan melingkar juga dipertimbangkan mengingat area tersebut dianggap sebagai weakest link akibat tegangan tarik arah longitudinal yang disebabkan oleh pergerakan tanah aktivitas seismik. Simulasi juga dilakukan dengan kemungkinan hadirnya cacat berbentuk semi eliptik dengan variasi lokasi dan dimensi cacat., Variasi lokasi cacat dilakukan pada area weld middle dan weld toe serta jenis cacat internal dan eksternal. Variasi dimensi yang dilakukan dengan aspect ratio (a/c) masing-masing 0,2; 0,5; 1 dan relative crack depth (a/t) masingmasing 0,2; 0,5; 0,8. Hasil simulasi dan perhitungan sama-sama menunjukkan nilai tegangan von Mises tertinggi pada titik x=1834 m di segmen 9. Walaupun demikian, nilai tersebut masih lebih rendah jika dibandingkan safety factor pada lokasi Class 3 sesuai spesifikasi pipa. Dengan asumsi laju korosi konstan dan tidak ada subsidence lanjutan, pipa dapat aman digunakan hingga 30 tahun kedepan. Adanya lasan melingkar berpotensi meningkatkan tegangan ekuivalen von Mises dengan adanya konsentrasi tegangan akibat diskontinuitas geometri dan sifat mekanik yang inhomogen. Hadirnya cacat meningkatkan resiko kegagalan pada pipa. Nilai stress intensity factor (SIF) cacat yang berlokasi di bagian weld toe memiliki lebih tinggi dibandingkan cacat di bagian tengah lasan. Cacat yang berlokasi di bagian internal juga cenderung lebih berbahaya karena pengaruh tegangan Hoop. Secara umum, cacat dengan aspect ratio rendah memiliki nilai SIF yang lebih tinggi. Selain itu, semakin dalam cacat yang ditunjukkan dengan meningkatnya relative crack depth juga meningkatkan nilai SIF. Dengan asumsi yang diberikan, hasil simulasi FEM menunjukkan kemiripan dengan hasil perhitungan analitik berdasarkan literatur baik untuk evaluasi tegangan maupun stress intensity factor. Maka dari itu, metode yang digunakan pada penelitian ini layak untuk digunakan secara praktis untuk mengevaluasi perilaku mekanik pipa terkubur saat terjadi fenomena mining subsidence