PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN TAILING PT. FREEPORT INDONESIA, TIMIKA, PAPUA

PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN TAILING PT. FREEPORT INDONESIA, TIMIKA, PAPUA TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Kelulusan Program Pendidikan Sarjana Strata 1 Disusun Oleh : Nugraha Pierre Anabrang 15002009 Pembimbing : Ir. Indratmo Soekarno, M.Sc., Ph.D. PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN TAILING PT. FREEPORT INDONESIA, TIMIKA, PAPUA Oleh NUGRAHA PIERRE 15002009 Disetujui: Bandung, September 2007 Dosen Pembimbing Tugas Akhir Pembimbing Ir. Indratmo Soekarno, M.Sc., Ph.D. Nip : 131414792 Mengetahui: Koordinator Tugas Akhir Krlompok Keahlian Bidang Kepakaran TSA Ketua Program Studi Teknik Sipil Dr. Ir. Sri Legowo Nip : 131808477 Dr.Ir. Herlien D. Setio Nip : 131121658

KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada AllAh SWT karena dengan rahmat serta karunia-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Sarjana di Institut Teknologi Bandung. Judul Tugas Akhir ini adalah Perencanaaan Bangunan Pengolahan Tailing PT. Freeport Indonesia, Timika, Papua. Hasil perencanaan bangunan ini nantinya diharapkan dapat memberikan masukan dalam perencanaan bangunan-bangunan serupa, sehingga dapat berguna untuk masyarakat. Tulisan ini dapat diselesaikan berkat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Orang Tua saya tercinta atas dukungan, bimbingan dan cinta kasihnya. 2. Bapak Dr. Ir. Indratmo Soekarno, M.Sc. selaku dosen pembimbing atas bimbingannya selama penulis mengerjakan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Dr.Ir. Agung Wiyono selaku penguji I atas kesediannya menguji baik pada waktu seminar maupun sidang Tugas Akhir. 4. Bapak Dr.Ir. I Wayan Sengara selaku penguji II atas kesediannya menguji baik pada waktu seminar maupun sidang Tugas Akhir. 5. Ibu Dr. Ir. Herlien D. Setio selaku ketua prodi teknik sipil dan dosen wali. 6. Adik-adik saya atas bantuan dan kasih sayang selama ini. 7. Staf pengajar program studi teknik sipil atas ilmu yang diberikan 8. Staf Tata Usaha yang membantu penulis dalam permasalahan administrasi selama penulis kuliah di ITB. 9. Teman-teman sipil angkatan 2002 atas persahabatan dan kegembiraan selama saya kuliah di ITB terutama pada : kru BayigajahGila i

KATA PENGANTAR 10. Teman-teman yang telah bersahabat dengan penulis sejak zaman penulis belum sekolah dulu terutama : Teddy, Sontol, Gigi, Budayawan Peri, Ijot, Boris, Joker, Pon Pon, Wahyu, Iwa, dan yang lainnya yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. 10. Anti, Puti yang telah menemani penulis di chat room selama pengerjaan tugas akhir ini. 11. Semua pihak yang telah membantu dalam upaya penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu. Bandung, September 2007 Nugraha Pierre ii

ABSTRAK ABSTRAK PERENCANAAN BANGUNAN PENGOLAHAN TAILING PT. FREEPORT INDONESIA, TIMIKA, PAPUA. Oleh : Nugraha Pierre Anabrang NIM : 15002009 PT. Freeport Indonesia telah melaksanakan kegiatan penambangan emas dan tembaga di Indonesia sejak 30 tahun lalu dan kegiatan penambangan akan berakhir pada tahun 2041. Pada proses penambangan tersebut dihasilkan limbah tailing yang sangat besar jumlahnya, oleh karena itu perlu ada metode yang tepat untuk penanganannya. Berdasarkan studi sebelumnya metoda yang paling tepat adlah mengalirkan tailing pada aliran sunga-sungai dan mengendapkan sebagian besar tailing di bantaran banjir S. Ajkwa (ModADA). Untuk meningkatkan proses pengendapan maka dibangunlah bangunan pelimpah di hulu ModADA. Dalam perencanaan bendung ini desain bendung didasarkan pada perhitungan debit banjir dari pengolahan data curah hujan Stasiun Mill, Stasiun Tembagapura, dan Stasiun Mile 50. Metode perhitungan debit banjir yang digunakan adalah metode rasional dan metode Hidrograf Nakayasu. Dilakukan penentuan tinggi muka air sepanjang saluran, diatas pelimpah, dan dihilir pelimpah, dan penentuan panjang kolam olak sebagai dasar perencanaan bangunan. Desain bangunan terdiri atas Weir (melimpahkan air) dan Wing Leeve barat dan timur (tidak melimpahkan air). Pada weir analisis stabilitas dilakukan terhadap gaya guling, geser, dan daya dukung tanah, dilakukan secara manual. Sedangkan pada wing leeve dilakukan analisis stabilitas lereng pada keadaan muka air penuh, terjadi penurunan muka air secara tiba-tiba, dan pada kondisi gempa. Perhitungan stabilitas wing leeve dilakukan dengan bantuan software Plaxis 8.2. Keyword :Tailing, ModADA, Weir, Wing Levee, Stabilitas, Stabilitas Lereng, Plaxis. iv

DAFTAR ISI DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i iii iv vi viii BAB I PENDAHULUAN I-1 1.1 LATAR BELAKANG I-1 1.2 TUJUAN I-2 1.3 RUANG LINGKUP I-2 1.4 SISTEMATIKA PEMBAHASAN I-3 BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 PENDAHULUAN II-1 2.2 HIDROLOGI II-1 2.2.1. Prinsip umum II-1 2.2.1.1 Curah hujan II-1 2.2.1.2 Inventarisasi Data Hujan II-1 2.2.1.3 Curah Hujan Rencana II-4 2.2.2 Debit Banjir II-8 2.2.2.1 Metode Rasional II-8 2.2.2.2 Metode Hidrograf II-11 2.3 Transportasi Sedimen II-13 2.3.1 Perhitungan Transportasi Sedimen Dasar II-14 2.3.2 Perhitungan Transportasi Sedimen Layang II-19 2.4 Metoda Pengolahan Tailing II-34 2.4.1 Dasar-dasar Pengelolaan Tailing II-34 2.4.2 Beberapa Metoda Pembuangan Tailing II-35 2.4.3 Beberapa Pendapat Tentang Pengelolaan Tailing II-38 2.5 Bangunan Penahan Sedimen II-38 2.5.1 Analisis Hidraulika II-38 2.5.1.1 Perhitungan Tinggi Muka Air Rencana II-38 2.5.1.2 Perhitungan Tinggi Muka Air di Atas Pelimpah II-39 2.5.2 Analisis Stabilitas II-40 2.5.2.1 Bagian Weir II-41 2.5.2.2 Bagian Wing Levee II-46 BAB III DAERAH STUDI 3.1 Gambaran Umum III-1 3.2 Kondisi ModADA III-3 iv

DAFTAR ISI 3.3 Pengelolaan Tailing Limbah Hasil Penambangan Tembaga di Timika oleh PTFI III-4 3.3.1 Produksi Pengolahan Bijih, Tailing, dan Pembuangannya III-4 3.3.2 Ketentuan-ketentuan yang Harus Dipenuhi Dalam Pembuangan Limbah Tailing III-4 3.3.3 Cara-cara Pengelolaan, Permasalahan dan Upaya-upaya yang Telah Dilaksanakan Berkaitan Dengan Pembuangan Limbah Tailing III-4 3.4 Usulan Penyelesaian Masalah Tentang Pelaksanaan Pengelolaan Tailing III-6 3.4.1 Pemilihan Konstruksi Untuk Peningkatan Pengendapan Tailing. III-6 3.5 Kondisi Topografi III-9 3.6 Kondisi Geoteknik III-9 3.6.1 Parameter Geoteknik Tanah Asli III-10 3.6.2 Parameter Geoteknik Material Timbunan untuk Tanggul III-12 3.6.3 Parameter Geoteknik untuk Sediment III-12 BAB IV METODOLOGI DAN ANALISIS HIRDOLOGI IV-1 4.1 Umum IV-1 4.2 Studi Pustaka IV-1 4.3 Pengumpulan Data IV-2 4.3.1 Data Klimatologi IV-2 4.3.2 Data Topografi IV-3 4.3.3 Data Geologi IV-3 4.3.4 Data Produksi PT. Freeport Indonesia IV-3 4.4 Pengolahan Data IV-3 4.4.1 Perhitungan Debit Banjir IV-3 4.5. Proses Desain IV-3 4.5.1 Perhitungan Hidraulika Masing-Masing Bangunan IV-3 4.5.2 Desain Masing-Masing Bangunan IV-3 4.6 Analisis IV-3 4.7 Analisis Curah Hujan IV-4 4.7.1 Data Curah Hujan IV-4 4.8 Analisa Debit Banjir IV-5 4.8.1 Analisa Frekuensi IV-5 4.8.2 Pemilihan Distribusi IV-5 4.8.3 Perhitungan Debit Banjir IV-9 4.8.3.1 Metode Rasional IV-10 4.8.3.2 Metode Hidrograf Nakayashu IV-12 BAB V DESAIN BANGUNAN V-1 5.1 Perhitungan Hidraulik Bangunan V-1 5.1.1 Perhitungan Tinggi Muka Air Rencana V-1 5.1.2 Perhitungan Tinggi Muka Air di Atas Pelimpah V-2 5.1.3 Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir Pelimpah V-3 5.2 Desain Bangunan V-4 v

DAFTAR ISI 5.2.1 Bagian Tanggul V-4 5.2.2 Bagian Weir V-4 5.2.2.1 Penentuan Dimensi Bangunan V-4 5.2.2.2 Perhitungan Stabilitas Weir V-5 5.2.3 Bagian Wing Levee V-13 5.2.3.1 Penentuan Dimensi Bangunan V-13 5.2.3.2 Perhitungan Stabilitas Wing Levee V-14 5.3 Perbandingan Dengan Desai LAPI 5.3.1 Bagian Weir V-24 5.3.2 Bagian Wing Leeve V-24 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1 6.1 Kesimpulan VI-1 6.2 Saran VI-1 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR ISTILAH LAMPIRAN vi

DAFTAR GAMBAR DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penentuan curah hujan cara Poligon Thiessen II-3 Gambar 2.2 Penentuan curah hujan representatif cara Isohyet II-4 Gambar 2.3 Hidrograph Satuan Sintetis menurut Nakayasu II-12 Gambar 2.4 Faktor koreksi pada distribusi kecepatan logaritmik II-18 Gambar 2.5 Faktor koreksi pada fungsi bed-load Einstein: (a) factor koreksi sembunyi; (b) faktor koreksi angkat (Einstein, 1950). II-18 Gambar 2.6 Hubungan antara dan untuk fungsi bed-load Einstein (1950) II-19 Gambar 2.7 Nilai eksperimen dari koefisien difusi momentum dari sedimen dan fluida II-22 Gambar 2.8 Distribusi dari sedimen layang: perbandingan data eksperimental dengan Persamaan Rouse (Vanoni, 1946) II-23 Gambar 2.9 Hubungan antara Z dan Z 1 (Chien, 1954) II-24 Gambar 2.10 Efek dari sedimen layang terhadap nilai k (Einstein dan Chien, 1954) II-25 Gambar 2.11 Profil kecepatan untuk aliran air murni dan yang memuat sedimen II-25 Gambar 2.12Hubungan antara P L dan ω/u * II-26 Gambar 2.13 Faktor koreksi dalam distribusi kecepatan logarithmic II-27 Gambar 2.14 Fungsi I 1 pada hubungan A dengan nilai Z yang berlainan (Einstein, 1950) II-29 Gambar 2.15 Fungsi I 2 pada hubungan A dengan nilai Z yang berlainan (Einstein, 1950) II-30 Gambar 2.16 Fungsi transportasi sedimen layang Brooks (Brooks, 1963) II-32 Gambar 2.17 Fungsi I 1 dalam hubungan ketebalan kontak relatif material dasar ξ a untuk bermacam-macam nilai dari exponen Z 2 (Chang et al., 1965) II-33 Gambar 2.18 Fungsi I 2 dalam hubungan ketebalan kontak relatif material dasar ξ a untuk bermacam-macam nilai dari exponen Z 2 II-34 Gambar 2.19 Water retention type dam for tailing storage II-35 Gambar 2.20 Metoda Pembuangan Raised Embankment, peninggian bendungan kearah hulu (upstream embankments) II-36 Gambar 2.21 Metoda Pembuangan Raised Embankment, peninggian bendungan terpusat (centerline embankments) II-36 Gambar 2.22 Metoda Pembuangan Raised Embankment, peninggian bendungan kearah hilir (downstream embankment) II-36 Gambar 2.23 Metoda Pembuangan Raised Embankment, perbandingan volume timbunan dengan berbagai metoda II-37 Gambar 2.24 Sket Metoda Pembuangan Tailing-Thickened Discharge Disposal II-37 Gambar 2.25 Sket Metoda PembuanganTailing-Offshore Disposal II-37 Gambar 2.26 Lengkung-lengkung untuk Menentukan Kecepatan Aliran di Kaki Pelimpah II-40 vi

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.27 Distribusi gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi ambang bronjong II-41 Gambar 2.28 Tekanan air pada dasar fondasi II-43 Gambar 2.29 Tekanan tanah dasar (tinjauan daya dukung fondasi) II-45 Gambar 2.30 Ilustrasi rembesan dalam tubuh embung II-47 Gambar 2.31 Diagram potongan/irisan tanah dalam Metode Bishop II-51 Gambar 3.1 Peta daerah ModADA III-3 Gambar 3.2 Lokasi Studi III-8 Gambar 3.3 Hasil simulasi konsentrasi TSS dengan adanya sistem pengolahan sedimen di ModADA III-9 Gambar 4.1 Bagan alir proses studi IV-1 Gambar 4.2 Lokasi Stasiun Hujan IV-2 Gambar 4.3 Hidrograf banjir rencana Nakayasu IV-14 Gambar 5.1 Potongan melintang GG1 dan SS V-1 Gambar 5.2 Desain awal bagian weir (tanpa skala) V-5 Gambar 5.3 Peta kondisi geoteknik Indonesia V-6 Gambar 5.4 Uplift Pressure V-9 Gambar 5.5 Peta Gempa Indonesia dengan Periode Ulang 500 tahun V-15 vii

DAFTAR TABEL DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai kritis (Do) dari Smirnov-Kolmogorov Tabel 2.2 Nilai koefisien run off untuk metode rasional Dr. Mononobe Tabel 2.3 koefisien rembesan / filtrasi berdasarkan pembagian zone-zone timbunan dan jenis tanahnya Tabel 3.1 Beberapa alternatif modifikasi terhadap cara pengelolaaan tailing di ModADA Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Mill (Mile 74) Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Tembagapura (Mile 68) Tabel 4.3 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Mile 50 Tabel 4.4 Syarat Pemilihan Distribusi Tabel 4.5 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Mill (Mile 74) Tabel 4.6 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Tembagapura (Mile 68) Tabel 4.7 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Mile 50 Tabel 4.8 Probabilitas hujan maksimum Log-Pearson Type III untuk Stasiun Mill (Mile 74) Tabel 4.9 Probabilitas hujan maksimum Log-Pearson Type III untuk Stasiun Tembagapura (Mile 68) Tabel 4.10 Probabilitas hujan maksimum Log-Pearson Type III untuk Stasiun Mile 50 Tabel 4.11 Debit banjir rencana stasiun Mill Tabel 4.12 Debit banjir rencana stasiun Tembagapura Tabel 4.13 Debit banjir rencana stasiun Mile 50 Tabel 4.14 Parameter Hidraulik untuk Sungai Ajkwa dan Otomona Tabel 4.15 Parameter Unit Hidrograf Tabel 4. 16 persentase distribusi curah hujan maksimum Tabel 4.17 Perhitungan hidrograf Tabel 4.18 Debit puncak dari perhitungan hidrograf Nakayasu II-7 II-9 II-48 III-6 IV-4 IV-4 IV-4 IV-6 IV-6 IV-6 IV-7 IV-8 IV-8 IV-9 IV-10 IV-11 IV-11 IV-11 IV-12 IV-13 IV-13 IV-14 ix