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

(1)

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

(2)

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

Dr. Ir. Sri Legowo Nip : 131808477

Ketua Program Studi Teknik Sipil

Dr.Ir. Herlien D. Setio Nip : 131121658

(3)

KATA PENGANTAR

i

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

(4)

KATA PENGANTAR

ii

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

(5)

ABSTRAK

iv

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.

(6)

DAFTAR ISI iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii DAFTAR ISI iv DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR TABEL 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

(7)

DAFTAR ISI

v

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

(8)

DAFTAR ISI

vi

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

(9)

DAFTAR GAMBAR

vi

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 2.3Hidrograph 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 Z1(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 PL dan ω/U* II-26

Gambar 2.13 Faktor koreksi dalam distribusi kecepatan logarithmic II-27

Gambar 2.14 Fungsi I1 pada hubungan A dengan nilai Z yang berlainan

(Einstein, 1950) II-29

Gambar 2.15 Fungsi I2 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 I1 dalam hubungan ketebalan kontak relatif material dasar

ξa untuk bermacam-macam nilai dari exponen Z2 (Chang et al., 1965) II-33

Gambar 2.18 Fungsi I2 dalam hubungan ketebalan kontak relatif material dasar

ξa untuk bermacam-macam nilai dari exponen Z2 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

bendungan terpusat (centerline embankments) II-36

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

(10)

DAFTAR GAMBAR

vii

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

(11)

DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Nilai kritis (Do) dari Smirnov-Kolmogorov II-7

Tabel 2.2 Nilai koefisien run off untuk metode rasional Dr. Mononobe II-9

Tabel 2.3 koefisien rembesan / filtrasi berdasarkan pembagian zone-zone

timbunan dan jenis tanahnya II-48

Tabel 3.1 Beberapa alternatif modifikasi terhadap cara pengelolaaan tailing

di ModADA III-6

Tabel 4.1 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Mill

(Mile 74) IV-4

Tabel 4.2 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Tembagapura

(Mile 68) IV-4

Tabel 4.3 Data Curah Hujan Harian Maksimum Tahunan Stasiun Mile 50 IV-4

Tabel 4.4 Syarat Pemilihan Distribusi IV-6

Tabel 4.5 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Mill (Mile 74) IV-6

Tabel 4.6 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Tembagapura

(Mile 68) IV-6

Tabel 4.7 Pemilihan metode distribusi curah hujan Stasiun Mile 50 IV-7

Tabel 4.8 Probabilitas hujan maksimum Log-Pearson Type III untuk

Stasiun Mill (Mile 74) IV-8

Stasiun Tembagapura (Mile 68) IV-8

Stasiun Mile 50 IV-9

Tabel 4.11 Debit banjir rencana stasiun Mill IV-10

Tabel 4.12 Debit banjir rencana stasiun Tembagapura IV-11

Tabel 4.13 Debit banjir rencana stasiun Mile 50 IV-11

Tabel 4.14 Parameter Hidraulik untuk Sungai Ajkwa dan Otomona IV-11

Tabel 4.15 Parameter Unit Hidrograf IV-12

Tabel 4. 16 persentase distribusi curah hujan maksimum IV-13

Tabel 4.17 Perhitungan hidrograf IV-13