Inovasi Pemantauan Rock Bolt dengan Smart Sensor: Solusi untuk Stabilitas Tambang dan Terowongan

Rock bolt telah menjadi elemen kunci dalam menjaga kestabilan struktur bawah tanah seperti tambang dan terowongan. Namun, kegagalan pada rock bolt akibat korosi, beban berlebih, atau grouting yang buruk dapat menyebabkan risiko besar, mulai dari kerugian ekonomi hingga keselamatan pekerja. Untuk mengatasi tantangan ini, teknologi smart sensor menawarkan solusi canggih dalam memantau kondisi rock bolt secara real-time.

 
Gambar 1. Komponen rock bolt tipe mekanis dengan cangkang ekspansi yang dilengkapi dengan fasilitas untuk grouting.

 
Gambar 2. Rock bolt dengan grouting penuh: (a) rock bolt dengan grouting resin penuh dan (b) rock bolt dengan grouting semen penuh.

Smart sensor, seperti piezoelectric dan fiber optic sensors, memungkinkan pemantauan beban aksial, korosi, serta kualitas grouting pada rock bolt. Piezoelectric sensors, misalnya, memanfaatkan sifat piezoelektrik untuk mendeteksi perubahan mekanis menjadi sinyal listrik. Sensor ini mampu mengidentifikasi kerusakan seperti retak dan korosi dengan akurasi tinggi melalui analisis gelombang ultrasonik.

Gambar 3. Geometri batang baja dalam medium padat

Fiber optic sensors, khususnya jenis Fiber Bragg Grating (FBG), menawarkan keunggulan dalam pemantauan jangka panjang. Dengan kemampuannya mendeteksi perubahan tegangan dan suhu, sensor ini mampu memberikan data akurat terkait kondisi rock bolt, bahkan dalam lingkungan bawah tanah yang ekstrem. Contoh aplikasi nyata dari teknologi ini dapat ditemukan di tambang-tambang Swiss, di mana sensor FBG berhasil memantau pergerakan massa batuan selama lebih dari setahun.

Gambar 4. Prinsip kerja sensor FBG (Fiber Bragg Grating).

Selain pemantauan beban dan korosi, teknologi smart sensor juga digunakan untuk mengevaluasi kualitas grouting. Penggunaan gelombang ultrasonik terarah telah terbukti efektif dalam mendeteksi grouting yang tidak sempurna tanpa merusak struktur rock bolt. Metode ini memberikan alternatif yang lebih efisien dibandingkan pengujian tarik tradisional yang memakan waktu dan bersifat destruktif.

 
Gambar 5. Perubahan panjang gelombang Bragg dan regangan yang diterapkan vs. beban untuk (a) sensor terkompresi (17°); (b) sensor netral (29°); dan (c) sensor yang memanjang (40°) [44].

 
Gambar 6. (a) Load cell yang instrumentasi dengan FBG; (b) load cell ditempatkan di dinding dermaga [45].

 
Gambar 7. Gambaran umum hasil pemantauan selama lebih dari 1 tahun setelah pemasangan ground anchor [45].

Terlihat pada gambar 10,11, dan 12 pada rock bolt baja, strain bisa mencapai 20%. Namun demikian Pemasangan sensor FBG langsung pada batang bolt bisa merusak sensor karena beban tinggi. Schroeck et al. merancang pengaturan khusus agar sensor FBG bisa mengukur regangan besar dengan akurat tanpa rusak. Mereka memasang sensor FBG pada sudut tertentu untuk mengukur pemanjangan yang berbeda. Moerman et al. menggunakan sensor FBG pada load cell untuk mengukur gaya pada ground anchor dengan akurasi 3,5 kN untuk pemantauan jangka panjang.

Selain itu manfaat utama dari teknologi ini adalah peningkatan keselamatan dan efisiensi operasional. Dengan data real-time dari smart sensor, operator tambang dapat mengambil langkah proaktif untuk mencegah kegagalan struktural. Hal ini tidak hanya mengurangi risiko kecelakaan tetapi juga memperpanjang umur layanan sistem pendukung bawah tanah.

Secara keseluruhan, inovasi dalam pemantauan rock bolt dengan smart sensor merupakan terobosan penting untuk sektor tambang dan konstruksi. Teknologi ini tidak hanya menjawab tantangan keselamatan tetapi juga membuka peluang untuk pengelolaan struktur bawah tanah yang lebih berkelanjutan.

Sumber: Song, G., Li, W., Wang, B., & Ho, S. C. M. 2017. A review of rock bolt monitoring using smart sensors. Sensors. 17(4): 776. doi: https://doi.org/10.3390/s17040776.

Halo Sobat APT 👋👷‍♀️👷‍♂️

Dalam dunia tambang, inovasi berkesinambungan antara teknologi dan alat operasional sangat penting.   
Kombinasi rock bolt, yang berperan menjaga stabilitas struktur tambang, dengan teknologi smart sensor untuk pemantauan kondisi secara real-time. Ternyata mampu menciptakan suasana tambang yang lebih aman, nyaman, dan efisien.

Kira-kira, bagaimana kombinasi ini bisa membawa perubahan positif bagi dunia tambang? Temukan jawabannya di sini!

#RockBolt #SmartSensor #TeknologiTambang #InovasiTambang #LayananKonstruksi #LayananPertambangan