ANALISIS KEMANTAPAN LERENG P3 WEST TAMBANG GRASBERG PT FREEPORT INDONESIA MENGGUNAKAN METODE KLASIFIKASI MASSA BATUAN
Tugas Akhir Disusun sebagai salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Program Studi Teknik Pertambangan Institut Teknologi Bandung
oleh : ROY ENRICO SITOHANG 12103056
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN & PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ANALISIS KEMANTAPAN LERENG P3 WEST TAMBANG GRASBERG PT FREEPORT INDONESIA MENGGUNAKAN METODE KLASIFIKASI MASSA BATUAN
TUGAS AKHIR
Disetujui untuk Program Studi Teknik Pertambangan ITB Oleh :
Dr.Ir.Ridho Kresna Wattimena, MT. Pembimbing Roy Enrico Sitohang
“Tetapi carilah dahulu Kerajaan Allah dan kebenarannya, maka semuanya itu akan ditambahkan kepadamu. Sebab itu janganlah kamu kuatir akan hari besok, karena hari besok mempunyai kesusahannya sendiri. Kesusahan sehari cukuplah untuk sehari.” (Matius 6 : 33 ‐ 34)
Untuk Yang Tersayang : Bapak, Mama, Abang, Kakak dan Adikku
Analisis Kemantapan Lereng P3 West Tambang Grasberg PT Freeport Indonesia Menggunakan Metode Klasifikasi Massa Batuan
RINGKASAN
Adanya dugaan awal tentang keterdapatan struktur geologi lokal berupa lipatan di sekitar lereng P3 West tambang Grasberg telah memicu dilakukannya suatu penelitian yang lebih detail mengenai pengaruh keberadaan, orientasi dan karakteristik kekar yang ada terhadap kondisi kemantapan lereng tersebut. Adapun upaya yang dilakukan untuk mengetahui keberadaan, orientasi dan karakteristik kekar tersebut yaitu melalui kegiatan Core Orienting. Hasil pengamatan kemudian dianalisis dengan menggunakan metode klasifikasi massa batuan Rock Mass Rating (RMR) dan Slope Mass Rating (SMR) untuk mengetahui kondisi kemantapan lereng tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum nilai RMR massa batuan pembentuk lereng terdistribusi pada kelas massa batuan sedang (RMR 41-60) sebanyak 40.79% dan baik (RMR 61-80) sebanyak 59.21%. Juga diperoleh nilai SMR massa batuan pembentuk lereng yaitu terdistribusi pada kelas massa batuan baik (SMR 61-80) sebanyak 52.55% dan sangat baik (SMR 81-100) sebanyak 47.45%. Ini menunjukkan bahwa secara umum lereng P3 West berada dalam kondisi stabil dengan kemungkinan terjadi longsoran hanya di beberapa blok kecil, sehingga sistem perkuatan atau penyanggaan tidak diperlukan untuk lereng ini. Metode klasifikasi massa batuan SMR memiliki keterbatasan dalam menganalisis kemantapan lereng karena tidak memperhitungkan pengaruh geometri lereng terhadap kondisi kemantapan lereng. Metode ini tidak dapat dipakai sebagai satu-satunya metode dalam analisis dan perancangan lereng. Oleh sebab itu diperlukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan metode numerik berupa pemodelan lereng.
i
Slope Stability Analysis of P3 West Grasberg Mine PT Freeport Indonesia Using The Rock Mass Classification Method
ABSTRACT
Presumption of the existence of the local geological structures such as fold around the P3 West slope have triggered more detail research about the effect of the cracks existence and orientation to the slope stability condition. Core Orienting activity had done to collect the information about the existence, orientation and characteristic of the cracks. Results of this Core Orienting activity were analyzed using the rock mass classification methods such as Rock Mass Rating (RMR) and Slope Mass Rating (SMR) to gather information about the slope stability condition. Generally, the results of this research show that the rock mass RMR values are classified into fair rock mass class (RMR range 41-60) and good rock mass class (RMR range 61-80). Also the rock mass SMR values are classified into good rock mass class (SMR range 61-80) and very good rock mass class (SMR range 81-100). It indicates that generally, the P3 West slope is in a stable condition and the probability of the failure that might happen is just in some small blocks. So, there is no need using the supporting system for this slope. The SMR rock mass classification method has a limitation in slope stability analysis because it doesn’t calculate the influence of slope geometry to the slope stability condition. It should not be used as the only way to analyze and design a slope. Therefore, some further research using the slope modeling is needed.
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Bapa, Tuhan Yesus Kristus beserta Roh Kudus yang tak pernah henti-hentinya mencurahkan limpahan kasih sayang, berkat dan karunia kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir ini.
Penelitian Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Program Studi Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan, Institut Teknologi Bandung dan mengambil judul “Analisis Kemantapan Lereng P3 West Tambang Grasberg PT Freeport Indonesia Menggunakan Metode Klasifikasi Massa Batuan”.
Dalam penelitian Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat pengetahuan, wawasan dan masukan yang sangat berguna dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Tuhan Yesus Kristus atas segala limpahan kasih sayang, berkat dan karuniaNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir ini. 2. Bapak Dr. R. Sitohang, SpB dan Mama N. Siregar yang selalu dan tak pernah henti mencurahkan kasih sayang serta dukungan kepada penulis baik dukungan doa, moril dan materiil sehingga penulis tetap semangat melaksanakan penelitian Tugas Akhir ini. 3. Keluargaku tercinta : abang-abangku Rommy, Rommel dan Rocky, kakakku Nancy, kakak iparku Kiky serta adik-adikku Nenny dan Robby yang juga selalu memberi dukungan dan semangat kepadaku hingga berakhirnya penelitian Tugas Akhir ini. 4. Dr.Ir. Ridho Kresna Wattimena, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik Pertambangan, Dosen Wali Tambang Umum Angkatan 2003 sekaligus juga selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah memberikan banyak sekali bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian Tugas Akhir ini.
iii
5. Seluruh dosen, staff dan karyawan Program Studi Teknik Pertambangan dan Teknik Metalurgi ITB. 6. PT Freeport Indonesia, yang telah bermurah hati memberikan saya kesempatan melakukan penelitian selama 3 bulan. 7. Seluruh tim GRS Geotech & Hidrology Department : Mr.Steve Ericksen (GenSupt.), Mr.Steve Schmelter (Supt.), Pak Loran Budiyono, Pak Trijanto Poespito, Pak Rully Rachmatullah, Pak Arjuna Ginting, Pak Rahadian Widiadi, Mas Fardinal, Mas Tamtam, Mas Fadli, Pak Supandi, Pak Sukaerang serta yang lainnya atas segala bantuan dan bimbingan kepada penulis selama mengumpulkan data di lapangan. 8. Seluruh tim GRS Geology : Pak Slamet Widagdo, Pak Nur Wiwoho dan Bang Julius Sirait serta yang lainnya atas ilmu geologi yang diajarkan kepada penulis. 9. Seluruh Supervisor, Driller dan Shifter PT Pontil Indonesia yang telah bersama-sama kru Core Orienting selama 14 jam sehari baik pagi maupun malam menaklukkan liarnya alam Grasberg. 10. Rekan-rekan sesama Core Orientor yaitu Dimoris Silalahi, Drajat Duta Subantara dan Jimmy Ginting Manik atas segala bantuan dan bimbingan kepada penulis ketika pengumpulan data di lapangan. 11. Teman-teman INTERNSHIP 2006 : Mas Riyanto “Betet” IMG ITB 01, Mario, Wempy, Fransiskus, Lesnanto, Alexander, Antonix, Bang Yoga HMT ITB 01, Bang Alva HMT ITB 01, Bang Budianto HMT ITB 01, Kuskus HMT ITB 02, Dimoris HMT ITB 02, Drajat HMT ITB 02, Jimmy Ginting HMT ITB 02, Jafnie HMT ITB 02, Walasri HMT ITB 02, Anto Kecil, Nahor, Pitres, Sandy, Marlina, Sipora, Hera, Fidly, Orvelly, Imanuel, Steven Mitchell, Godwin, Novita Elektro ITB 03, Nina, Umar, Aan, Ariel HMP ITB 03. Senang mengenal kalian semua teman-teman. 12. Seluruh teman-temanku Angkatan 2003 baik dari Teknik Pertambangan maupun Teknik Metalurgi yang telah bersama-sama melewati segala halangan dan rintangan di kampus kita yang tercinta ini, terutama Kelompok Perpetaan : Michael Bindu Hutahaean, Simon Heru Prassetyo, Anton Riky Sianturi, Rudianto Sitanggang, Martin Pangaribuan, Radja Nove Putra, Marolop Sirait. 13. Hendrawan “Hamcoy” Susanto, selaku teman seperjuangan bimbingan Tugas Akhir dengan Pak RKW. iv
14. Seluruh rekan-rekan Himpunan Mahasiswa Tambang (HMT) ITB. Go.. Fight.. Win..!! 15. Jimmy Ginting Manik atas segala bantuan dan tambahan pengetahuan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir ini. 16. Penghuni dan mantan penghuni The Mansion KBT 11B : Mas Dudi, Mbak Nuri, Pak Luki dan keluarga, Eko, Andrie, Edo, Eki, Odi, Faisal, Gaga, Anton, Jamal, Ieup, Mas Wawan, Yudi, Pak Wit, Fuad, Wahyu, Endro, Lastiko, Michael dan Marshal atas segala kebersamaan dan keceriaan yang menemani penulis selama hidup di perantauan. 17. Teman-teman Ikatan Alumni SMU Santo Thomas 1 Medan (IKASATU) : The Missedcall Ranger (Michael, Franky, Johannes, Romi, Amry, Fransiskus), Yavta, Krisantus, Diana, Meilina, Koko, Agung, Panca, Veja, Wahyudi serta yang lainnya. Mari kita tetap mengharumkan nama sekolah kita. 18. Teman-teman CHIP Forum terutama CHIPERS Medan : noob_saybot, Laurence Simanjorang, apachegank, Dinand Ginting, B.M/F, testament85 alias Hadi, richps, gadgeterz, HRazakee, gsb serta yang lainnya atas segala kebersamaan kita di dunia maya maupun saat berkumpul bersama. 19. Last but not least, terima kasih buat orang-orang yang mungkin tidak tersebut di atas, penulis tetap menghargai segala dukungan yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Untuk itu, saran dan kritik dari berbagai pihak selalu penulis harapkan demi pengembangan dan perbaikan di masa yang akan datang. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang memerlukannya. Untuk Tuhan, Bangsa dan Almamater. Merdeka..!!
Bandung, Juli 2008
Penulis
v
DAFTAR ISI
Halaman RINGKASAN
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR GRAFIK
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
BAB I
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
1
1.2 Tujuan Penelitian
2
1.3 Metode Penelitian
2
1.4 Pembatasan Masalah
3
1.5
Sistematika Penulisan
3
1.6
Diagram Alir Penelitian
4
BAB II TINJAUAN UMUM
5
2.1
Sejarah Singkat PT Freeport Indonesia
5
2.2
Lokasi dan Ketersampaian Daerah
7
2.3
Iklim dan Curah Hujan
8
2.4 Tipe Material Tambang Terbuka Grasberg
9
2.5
Kegiatan Penambangan
10
2.6
Waste Dump (Tempat Pembuangan Tanah Penutup)
11
2.7
Kajian Geoteknik Grasberg
12
vi
BAB III TEORI DASAR
15
3.1
Jenis-Jenis Longsoran
15
3.1.1
Longsoran Bidang (Plane Failure)
15
3.1.2
Longsoran Baji (Wedge Failure)
16
3.1.3
Longsoran Guling (Toppling Failure)
16
3.1.4
Longsoran Busur (Circular Failure)
17
3.2
3.3
Konsep Massa Batuan, Struktur Batuan dan Bidang Diskontinu
18
3.2.1
18
Massa Batuan
3.2.2 Struktur Batuan
19
3.2.3 Bidang Diskontinu
19
Metode Kesetimbangan Batas
23
3.3.1
Mekanisme Longsoran
23
3.3.1.1 Longsoran Akibat Beban Gravitasi
24
3.3.1.2 Pengaruh Tekanan Air Pada Kuat Geser
26
3.3.1.3
27
3.3.2
Hukum Tegangan Efektif
3.3.1.4 Pengaruh Tekanan Air Pada Rekahan Tarik
27
Perhitungan Faktor Keamanan Lereng
28
3.3.2.1
28
Longsoran Bidang
3.3.2.2 Longsoran Baji
29
3.3.2.3
Longsoran Guling
31
3.3.2.4
Longsoran Busur
34
3.4
Analisis Tegangan – Regangan
37
3.5
Klasifikasi Massa Batuan
38
3.5.1
Rock Quality Designation (RQD)
40
3.5.1.1
Metode Langsung
41
3.5.1.2
Metode Tidak Langsung
43
3.5.2
Geomechanics Classifications (Rock Mass Rating System)
44
3.5.2.1
Parameter Rock Mass Rating (RMR)
45
3.5.2.2
Orientasi Kekar (Orientation of Discontinuities)
50
3.5.2.3
Penggunaan Rock Mass Rating (RMR)
50
3.5.3
Rock Mass Rating basic’ (RMRbasic’)
51
3.5.4
Slope Mass Rating (SMR)
51
vii
BAB IV DATA DAN PENGOLAHAN DATA
54
4.1
54
4.2
Data 4.1.1
Data Rock Quality Designation (RQD)
54
4.1.2
Data Oriented Core
58
4.1.3
Data Perhitungan RMRbasic’
60
4.1.4 Data Perhitungan SMR
61
Pengolahan Data
62
4.2.1 Perhitungan Nilai RQD
62
4.2.2
4.2.3
Perhitungan Nilai RMRbasic’
63
4.2.2.1
Pembobotan Parameter Kekuatan Batuan Utuh
64
4.2.2.2
Pembobotan RQD
64
4.2.2.3
Pembobotan Parameter Spasi Kekar
65
4.2.2.4
Pembobotan Parameter Kondisi Kekar
66
4.2.2.5
Pembobotan Parameter Kondisi Air Tanah
67
4.2.2.6
Perhitungan Nilai RMRbasic’
67
Perhitungan Nilai SMR
70
BAB V ANALISIS
73
5.1
73
Analisis Pengambilan Data Core Orienting
5.2 Analisis RQD 5.3
Analisis RMRbasic’
76 79
5.4 Analisis SMR
82
5.5
Analisis Kemantapan Lereng
84
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
85
6.1
85
Kesimpulan
6.2 Saran
85
DAFTAR PUSTAKA
86
LAMPIRAN
viii
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1
Koordinat Cross Section untuk Desain Geoteknik Grasberg
13
2.2
Sudut Interamp Berdasarkan Cross Section
14
3.1
Sistem Klasifikasi Massa Batuan (Palmstrom, 2000)
40
3.2
Hubungan RQD dan Kualitas Massa Batuan (Deere, 1967)
41
3.3
Kekuatan Material Batuan Utuh (Bieniawski, 1989)
46
3.4
Rock Quality Designation (RQD) (Bieniawski, 1989)
47
3.5
Jarak Antar Kekar (Bieniawski, 1989)
47
3.6
Panduan Klasifikasi Kondisi Kekar (Bieniawski, 1989)
49
3.7
Kondisi Air Tanah (Bieniawski, 1989)
49
3.8
Kelas Massa Batuan, Kohesi dan Sudut Geser Dalam Berdasarkan
3.9
Nilai RMR (Bieniawski, 1989)
50
Faktor-Faktor Koreksi Slope Mass Rating (SMR)
52
3.10 Bobot Metode Penggalian Lereng (Romana, 1985)
53
3.11 Deskripsi Kelas SMR
53
4.1
Klasifikasi Kekerasan Material Menurut Deere
56
4.2
Data RQD
57
4.3
Data Oriented Core
60
4.4
Koordinat, Arah dan Kedalaman Lubang Bor
62
4.5 Contoh Data dan Perhitungan RQD GCZ-81-01
63
4.6
Hubungan Jenis Material Pengisi dengan Kelapukan Kekar
67
4.7
Contoh Perhitungan Nilai RMRbasic’ pada Lubang Bor GCZ-81-01
69
4.8
Contoh Perhitungan Nilai SMR pada Lubang Bor GCZ-81-01
72
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1
Peta Lokasi PT Freeport Indonesia
6
2.2
Wilayah Kontrak Kerja PT Freeport Indonesia
6
2.3
Bentuk Desain Bench di Tambang Terbuka Grasberg
13
3.1
Longsoran Bidang (Hoek & Bray, 1981)
15
3.2
Longsoran Baji (Hoek & Bray, 1981)
16
3.3
Longsoran Guling (Hoek & Bray, 1981)
17
3.4
Longsoran Busur (Hoek & Bray, 1981)
18
3.5
Konsep Pembentukan Massa Batuan (Palmstorm, 2001)
19
3.6
Diagram Blok dengan 3 Joint Set
21
3.7 Longsoran Akibat Beban Gravitasi
25
3.8 Pengaruh Tekanan Air Pada Kuat Geser
26
3.9 Pengaruh Tekanan Air Pada Rekahan Tarik
27
3.10 Analisis Kesetimbangan Batas untuk Longsoran Bidang (Hoek & Bray, 1981)
28
3.11 Analisis Kesetimbangan Batas untuk Longsoran Baji (1) (Hoek & Bray, 1981)
29
3.12 Analisis Kesetimbangan Batas untuk Longsoran Baji (2) (Hoek & Bray, 1981)
30
3.13 Model Longsoran Guling Analisis Kesetimbangan Batas (Hoek & Bray, 1981)
31
3.14 Kondisi Kesetimbangan Batas untuk Longsoran Guling (Hoek & Bray, 1981)
32
3.15 Metode Bishop yang Disederhanakan (Hoek & Bray, 1981)
35
3.16 Metode Janbu (Hoek & Bray, 1981)
37
3.17 Metode Pengukuran RQD Menurut Deere
43
3.18 Metode Pengukuran RQD Menurut CNI
43
x
4.1
Penentuan Spasi Kekar dari Core Orienting
65
4.2
Contoh Penentuan Orientasi Utama Kekar Menggunakan DIPS v5.1
71
5.1
Contoh Pengukuran yang Salah dan Benar
76
xi
DAFTAR GRAFIK
Grafik
Halaman
2.1
Grafik Curah Hujan Harian Mulai 1 Mei 2006 – 7 Agustus 2006
9
3.1
Hubungan Antara Kuat Geser (τ) dan Tegangan Normal (σ)
24
3.2
Hubungan RQD dan Jv (Palmstrom, 1982)
44
5.1
Distribusi Nilai RQD Lubang Bor GCZ-81-01
77
5.2
Distribusi Nilai RQD Lubang Bor GCZ-82-01
77
5.3
Distribusi Gabungan Nilai RQD Kedua Lubang Bor
78
5.4
Distribusi Nilai RMRbasic’ Lubang Bor GCZ-81-01
80
5.5
Distribusi Nilai RMRbasic’ Lubang Bor GCZ-82-01
80
5.6
Distribusi Gabungan Nilai RMRbasic’ Kedua Lubang Bor
81
5.7
Distribusi Nilai SMR Lubang Bor GCZ-81-01
82
5.8
Distribusi Nilai SMR Lubang Bor GCZ-82-01
83
5.9
Distribusi Gabungan Nilai SMR Kedua Lubang Bor
83
xii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A
Prosedur Core Orienting
LAMPIRAN B
Data dan Perhitungan RQD
LAMPIRAN C
Data dan Perhitungan RMRbasic’
LAMPIRAN D
Data dan Perhitungan SMR
xiii
