Teknik Geologi Universitas Mulawarman

## ANALISIS KESTABILAN TEROWONGAN MENGGUNAKAN KLASIFIKASI MASSA BATUAN SISTEM-Q DAN METODE ELEMEN HINGGA PADA
BUKAAN TEROWONGAN TAMBANG KUBANG CICAU 536 MILIK PT ANTAM UBPE PONGKOR

## STABILITY ANALYSIS OF MINING TUNNEL USING ROCK MASS CLASSIFICATION Q-SYSTEM AND FINITE ELEMENT METHOD
ON KUBANG CICAU 536 TUNNEL IN PT ANTAM UBPE PONGKOR,

## Tedi Cahya Nusantara, Imam Achmad Sadisun and Firdaus El Afghani*
Program Studi Teknik Geologi, Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian, Institut Teknologi Bandung * Email: firdauselafghani@students.itb.ac.id

## Abstract
PT  Antam's  main  gold  and  silver  production  comes  from  the  Pongkor  gold  mine  area,  West  Java.  The  mining method used by PT Antam Pongkor is an underground mining method (cut and fill). The research was conducted in  the  Kubang  Cicau  mine  area,  precisely  at  the  opening  of  the  Kubang  Cicau  tunnel  536.  The  research  was conducted  to  determine  the  value  of  the  Q-System  classification.  The  Q-System  value  is  used  to  determine reinforcement suggestions for tunnels. Evaluation of tunnel stability and numerical analysis is carried out based on the type of potential collapse. Numerical analysis was performed using the finite element method of the safety factor parameter. In field observations, it was found that the lithology that makes up Kubang Cicau 536 consists of tuff lapilli. The Q-System rock mass classification shows a bad rock mass category. The rock mass parameters indicate that the type of collapse that has the potential to occur is a wedge type. Based on the rock mass class in the Q-System classification, reinforcement suggestions are produced in the form of rock bolts with a distance of 1.3 – 1.6 m which are installed systematically. The results of numerical analysis and evaluation of the application of reinforcement  based on the Q-System value, indicate that the value of the safety factor has a range between 1.686  –  6.137.  The  safety  factor  value  exceeds  the  minimum  standard  of  safety  factor  value  set  by  PT  Antam Pongkor. Based on the evaluation  results, it  was  concluded that the reinforcement  suggestions based on the Q- System rock mass classification could be applied to the Kubang Cicau 536 tunnel opening.
Keywords: type of collapse, tunnel stability, finite element method, Q-system.

## Abstrak
Produksi  utama  emas  dan  perak  PT  Antam  berasal  dari  area  tambang  emas  Pongkor,  Jawa  Barat.  Metode penambangan  yang digunakan oleh PT Antam Pongkor merupakan  metode penambangan bawah tanah ( cut  and fill ). Penelitian dilakukan pada area tambang Kubang Cicau tepatnya pada bukaan terowongan Kubang Cicau 536. Penelitian  dilakukan  bertujuan  untuk  menentukan  nilai  klasifikasi  Sistem-Q.  Nilai  Sistem-Q  digunakan  untuk penentuan  saran  perkuatan  pada  terowongan.  Evaluasi  kestabilan  terowongan  dan  analisis  numerik  dilakukan berdasarkan  jenis  potensi  runtuhan.  Analisis  numerik  dilakukan  dengan  menggunakan  metode  elemen  hingga terhadap parameter faktor keamanan. Pada pengamatan lapangan, didapatkan litologi penyusun Kubang Cicau 536 terdiri dari tuf  lapili. Klasifikasi  massa  batuan Sistem-Q  menunjukkan kategori  massa batuan buruk. Parameter- parameter  massa  batuannya  menunjukan  bahwa  runtuhan  yang  berpotensi  terjadi  adalah  runtuhan  bertipe  baji. Berdasarkan kelas massa batuan pada klasifikasi Sistem-Q dihasilkan saran perkuatan berupa baut batuan dengan jarak  1,3  –  1,6  m  yang  dipasang  secara  sistematik.  Hasil  analisis  numerik  dan  evaluasi  penerapan  perkuatan berdasarkan nilai Sistem-Q, menunjukkan bahwa nilai faktor kemanan memiliki rentang antara 1,686 – 6,137. Nilai faktor keamanan tersebut melebihi standar minimum nilai faktor keamanan yang telah ditetapkan oleh PT Antam Pongkor. Berdasarkan hasil evaluasi tersebut, disimpulkan bahwa saran perkuatan berdasarkan klasifikasi massa batuan Sistem-Q dapat diterapkan pada bukaan terowongan Kubang Cicau 536.
Kata Kunci : jenis runtuhan, kestabilan terowongan, metode elemen hingga, Sistem-Q.

## PENDAHULUAN
Pada  daerah  pertambangan  umumnya sering  dijumpai  beberapa  masalah  yang ditimbulkan  oleh  variasi  jenis  dan  kualitas massa  batuan  terutama  untuk  daerah pertambangan  yang  menerapkan  metode penambangan bawah tanah. Untuk mengatasi masalah  tersebut  tentu  analisis  dan  estimasi nilai  massa  batuan  sangat  perlu  dilakukan. Setiap jenis dan kualitas massa batuan akan mempengaruhi  perlakuan  terhadap  suatu massa  batuan  tersebut.  Hasil  analisis  dan estimasi nilai massa batuan dapat digunakan sebagai penentu jenis perkuatan pada daerah pertambangan agar tidak
terjadi permasalahan
yang serius
terkait keselamatan  di  dalam  dunia  kerja.  Variasi dan  heterogenitas  geologi  di  lapangan merupakan  salah  satu  tantangan  dalam pembuatan suatu desain terowongan tambang, termasuk dengan kondisi yang akan dihadapi  di  jalur  rencana  terowongan. Penggunaan  klasifikasi  massa  batuan  dapat menjadi solusi dalam mengelompokkan sifat massa  batuan  berdasarkan  karakteristik geologi  yang  ada  di  lapangan.  Hasil  dari klasifikasi massa batuan akan dikombinasikan  dengan  data  properti  fisik dan  mekanik  batuan  kemudian  dimodelkan sehingga  dapat  memberi  gambaran  yang lebih  jelas  dalam  kaitannya  terhadap keperluan  desain  awal  ( preliminary  design ) suatu kegiatan konstruksi.
Studi  ini  bertujuan  untuk  menentukan saran  perkuatan  pada  terowongan  tambang Kubang  Cicau  (KK)  536  berdasarkan klasifikasi  massa  batuan  Sistem-Q  dan metode elemen hingga. Penelitian dilakukan pada  bukaan  terowongan  tambang  Kubang Cicau  536  (lebar  4,5  m  x  tinggi  5  m)  yang merupakan  terowongan  produksi  milik  PT Antam UBPE Pongkor di Kabupaten Bogor, Provinsi  Jawa  Barat  dengan  koordinat 6 0 39’50”  S,  106 0 33’58”  E  ( Gambar  1 ). Metode  penambangan  yang  digunakan  pada daerah  penambangan  PT  Antam  Pongkor merupakan  metode  penambangan  bawah tanah menggunakan conventional cut and fill stoping pada  Terowongan  Kubang  Cicau 536.

## GEOLOGI DAERAH PENELITIAN
Pengendapan  emas  &  perak  Gunung Pongkor  di  Jawa  Barat  berasosiasi  dengan urat kuarsa  yang terbentuk pada lingkungan epitermal  sulfidasi  rendah,  terkait  dengan vulkanisme kalk-alkali Neogen (Basuki dkk., 1994). Litologi pada daerah penelitian terdiri dari  tuf  lapili  (Formasi  Cimapag).  Struktur yang  terdapat  disekitar  daerah  penelitian berupa  sesar  normal  berarah  U-S  dan  juga urat kuarsa berarah U-S.
Gambar  1. Lokasi  terowongan  tambang Kubang  Cicau  536  di  Kabupaten  Bogor, Provinsi Jawa Barat.

## METODE
Pengambilan data dilakukan pada tanggal 7-17  Januari  2020.  Data  yang  digunakan dalam analisis kestabilan terowongan Kubang Cicau 536 meliputi data primer dan data  sekunder.  Data  primer  terdiri  dari  tiga data  pengamatan  massa  batuan,  tiga  data geometri terowongan, sepuluh sampel batuan,  dan  219  data  struktur  (kekar).  Data sekunder  terdiri  dari  data  kedalaman terowongan,  properti  mekanik  material penyangga, data uji laboratorium ( Point Load Index (PLI) & γ), dan data sejarah kegagalan pada terowongan.
Metode  penelitian  dapat  dibagi  menjadi beberapa tahap yaitu tahap pengambilan data, tahap pengolahan data, dan tahap analisis dan evaluasi  (Gambar  2).  Pengambilan  data dilakukan  pada  muka  terowongan  ( face) setiap  kali  dilakukan  peledakkan.  Pada penelitian  kali  ini  dilakukan  pengambilan data sebanyak tiga kali menyesuaikan dengan
waktu peledakkan ( blasting) yang dilakukan oleh PT Antam Pongkor, yaitu pada tanggal 7  Januari  2020  (KK  536  (7/01)),  14  Januari 2020 (KK 536 (14/01)), dan 17 Januari 2020 (KK 536 (17/01)).
Gambar 2 . Diagram alir penelitian.
Data sekunder berupa parameter data nilai kuat tekan setiap perkuatan yang diterapkan, nilai  massa  jenis  batuan,  dan  kedalaman terowongan diukur dari permukaan data hasil uji  laboratorium  properti  fisik  dan  mekanik dari  material  penyangga,  serta  sejarah kegagalan perkuatan pada daerah penelitian. Pengolahan data terdiri dari penentuan jenis runtuhan  berdasarkan  parameter  massa batuan dan diawali dengan perhitungan nilai klasifikasi massa batuan berdasarkan Sistem- Q. Penentuan nilai Q dilakukan menggunakan rumus pada Persamaan (1).
Q = 𝑹𝑸𝑫 𝑱𝒏 x 𝑱𝒓 𝑱𝒂 x 𝑱𝒘 𝑺𝑹𝑭 (1)
Keterangan: Q       : nilai Sistem-Q RQD : Rock Quality Designation (RQD) Jn      : joint set number Jr      : joint roughness number Ja      : joint alteration number Jw     : joint water reduction number SRF  : Stress Reduction Factor
Penentuan nilai Geological Strength Index (GSI)  secara  empirik    (Persamaan  2  dan  3) selanjutnya  dilakukan  sebagai  salah  satu parameter  masukan  untuk  menentukan  nilai properti keteknikan massa batuan.
GSI = 9 lnQ’ + 44 (2)
Q’ = [RQD/Jn] ∙ [Jr/Ja] (3)
Keterangan:
GSI  : Geological Strength Index Q’ :  modifikasi  dari  nilai  kualitas  massa batuan
RQD : Rock Quality Designation (RQD) Jn      : joint set number Jr      : joint roughness number Ja      : joint alteration number Klasifikasi  massa  batuan  berdasarkan Sistem-Q dilakukan untuk menentukan saran perkuatan  pada  terowongan.  Sementara Klasifikasi GSI digunakan untuk menentukan nilai properti keteknikan massa batuan  menggunakan  bantuan  aplikasi Rocklab  1.0 Penentuan  nilai  properti mekanik  massa  batuan  didekati  dengan parameter-parameter  fisik  batuan  dalam kaitannya  terhadap  massa  batuan,  salah satunya  adalah  kriteria  umum  Hoek-Brown ( Generalized  Hoek-Brown  Criterion )  yang dicetuskan  oleh  Hoek  dkk.  tahun  2002 setelah  mengalami  beberapa  kali  revisi (1980, 1983, 1988, 1992, dan 1997) terhadap penerapan  kriteria  ini  dalam  analisis numerik.  Persamaan  kriteria  umum  Hoek- Brown  (2002)  secara  sederhananya  adalah sebagai berikut Persamaan (4):
σ’ 1 = σ’ 3 + σ’ ci (𝒎 𝒃 𝛔’ 𝟑 𝛔’ 𝒄𝒊 + 𝒔) 𝒂 (4)
Keterangan: σ’ 1 dan σ’ 3 :Tegangan maksimum & minimum  saat  batuan failure (MPa) σ’ ci :  Kuat  tekan  uniaksial  batuan utuh (MPa) s dan a :  Konstanta  sesuai  karakteristik suatu massa batuan m b :  Konstanta  Hoek-Brown  massa batuan
Modulus  deformasi  massa  batuan  (E m ) merupakan salah satu parameter yang sangat penting  dalam  interpretasi  deformasi  yang terjadi  pada  massa  batuan  maupun  dalam penggunaannya  pada  analisis  numerik. Parameter ini merupakan bagian dari properti keteknikan massa batuan dan pada dasarnya dapat diestimasi berdasarkan nilai klasifikasi massa batuan, di antaranya berdasarkan pada nilai akhir dari klasifikasi Sistem Q dan GSI,
karena  untuk  pengujian  laboratorium  atau pengujian  langsung  di  lapangan  tergolong sangat  sulit  dan  relatif  mahal  (Hoek  dkk., 1995). Hoek dkk. (2002) menyatakan bahwa nilai modulus deformasi massa batuan dapat diestimasi dari nilai disturbance factor , kuat tekan uniaksial (UCS) batuan utuh, dan nilai GSI melalui Persamaan (5).
E m (GPa)= (𝟏 − 𝑫 𝟐 ) √ 𝛔’ 𝒄𝒊 𝟏𝟎𝟎 ∙ 𝟏𝟎 (𝑮𝑺𝑰−𝟏𝟎)/𝟒𝟎
(5) Keterangan: E m : modulus deformasi batuan (GPa) D : disturbance factor σ’ ci :  Kuat  tekan  uniaksial  batuan  utuh (MPa) GSI : Geological Strength Index
Kekuatan  tarik  ( tensile  strength,  ultimate tensile strength ) adalah tegangan maksimum yang  bisa  ditahan  oleh  sebuah  bahan  ketika diregangkan  atau  ditarik,  sebelum  bahan tersebut  patah.  Kekuatan  tarik  adalah kebalikan  dari  kekuatan  tekan,  dan  nilainya bisa  berbeda.  Hoek  pada  tahun  1983  dalam Hoek dkk. (2002) menyatakan bahwa untuk material  getas  ( brittle ),  nilai  kuat  tarik uniaksial  akan  sama  dengan  nilai  kuat  tarik biaksial-nya.  Untuk  menentukan  nilai  kuat tarik  massa  batuan  Hoek  telah  membuat persamaan  empiris  Persamaan  (6) sebagai berikut:
σ t = − 𝐬𝛔 𝒄𝒊 𝒎 𝒃 (6)
Keterangan:
σ t
: kuat tarik massa batuan (MPa)
s
: konstanta sesuai karakteristik suatu massa batuan
m b :  konstanta  Hoek-Brown  massa batuan
Parameter  tambahan  berupa  nilai  H (kedalaman  terowongan  dalam  m)  dan  γ (berat  isi  material  dalam  kg/m 3 )  digunakan untuk  menentukan  kohesi  dan  sudut  gesek dalam  Persamaan  (7-9).  Hal  tersebut dilakukan  untuk  menentukan  pendekatan kriteria  Mohr-Coulomb  dari  Hoek-Brown pada massa batuan (Gambar 5).
𝛔 ′ 𝟑𝒎𝒂𝒙 𝛔 ′ 𝒄𝒎 = 0,47 ( 𝛔 ′ 𝒄𝒎 𝛄𝐇 ) −𝟎,𝟗𝟒 (7)
Keterangan: σ’ 3max :  batas  maksimal  dari  tegangan tertekan  pada  kriteria  Hoek-Brown dan Mohr-Coulomb (MPa)
σ' cm :  kuat  tekan  umum  massa  batuan (MPa) γ : berat isi massa batuan (kg/m 3 ) H
: kedalaman terowongan (m)
Gambar  3 .  Pendekatan  kriteria  Mohr- Coulomb  dari  Hoek-Brown. Sumber  (Hoek dkk., 2002: 3)
Proses  pencocokan  kriteria  Hoek-Brown terhadap  kriteria  Mohr-Coulomb  dilakukan pada  kurva  mulai  dari  σ t hingga  σ 3max (didefinisikan  σ t <  σ 3 <  σ 3max )  dengan  cara menyeimbangkan  luar  daerah  di  atas  dan  di bawah  dari  kurva  plot  Mohr-Coulomb  atau dikenal  dengan  istilah best-fit (Gambar  3). Perhitungan  matematis  untuk  sudut  gesek dalam  dan  kohesi  massa  batuan  dari pendekatan  kurva  Hoek-Brown  terhadap Mohr-Coulomb  ditulis  dalam  Persamaan  8 dan Persamaan 9.
φ’ = sin -1 [ 𝟔𝒂𝒎 𝒃 (𝒔 +𝒎 𝒃 𝛔 ′ 𝟑𝒏 ) 𝒂−𝟏 𝟐(𝟏+𝒂)(𝟐+𝒂)+𝟔𝒂𝒎 𝒃 (𝒔𝒎 𝒃 𝛔 ′ 𝟑𝒏 ) 𝒂−𝟏 ] (8)
c’= 𝛔 ′ 𝒄𝒊 ⌊(𝟏+𝟐𝒂)𝒔+(𝟏−𝒂)𝒎 𝒃 𝛔 ′ 𝟑𝒏 ⌋(𝒔+𝒎 𝒃 𝛔 ′ 𝟑𝒏 ) 𝒂−𝟏
(𝟏+𝒂)(𝟐+𝒂)√𝟏+(𝟔𝒂𝒎 𝒃 (𝒔+𝒎 𝒃 𝛔 ′ 𝟑𝒏 ) 𝒂−𝟏 )/(𝟏+𝒂)(𝟐+𝒂)
(9)
Keterangan:
a :  nilai  konstanta  Hoek-Brown  sesuai kriteria massa batuan
c’ : kohesi massa batuan
m b :  konstanta  Hoek-Brown  untuk  massa batuan
s :  nilai  konstanta  sesuai  karakteristik suatu massa batuan
σ' ci : kuat tekan uniaksial batuan utuh σ’ 3n : tegangan geser normal minimum φ’  : sudut gesek dalam massa batuan
Selain  properti  keteknikan  massa  batuan hal  yang  tidak  kalah  pentingnya  dalam analisis kestabilan terowongan adalah tegangan in-situ . Kondisi batuan yang belum dilakukan  ekskavasi  akan  memiliki  nilai tegangan  pada  arah-arah  tertentu  yang umumnya  dimodelkan  dalam  tiga  arah sebagai sigma 1 (σ 1 ), sigma 2 (σ 2 ), dan sigma 3  (σ 3 )  (Gambar  4).  Nilai  tegangan  terbesar disepakati  merupakan  sigma  1  dan  nilai tegangan terkecil disepakai sebagai sigma 3. Penentuan nilai tegangan in-situ suatu massa batuan  pada  tahap  awal  desain  dapat diketahui melalui persamaan-persamaan analitik dan empirik ataupun dapat dipastikan melalui  uji in-situ yang  memiliki  tingkat keakuratan tinggi (Hoek, 2007).
Gambar  4 .  Model  dua  dimensi  tegangan yang  terinduksi  akibat  dari  suatu  bukaan terowongan. Sumber (Hoek dkk., 2001: 9-10)
Nilai  tegangan in-situ dapat  dihitung menggunakan  teori  elastisitas  sederhana (Turchaninov  dkk.  1979  dalam  Hudson  dan Harrison 1997) Persamaan (10, 11, 12): σ v = γ . z (10) σ h = k . σ v = γ . z (11)
dengan,
k = 𝐕 𝟏−𝐕 (12) Keterangan: σ v
: nilai tegangan vertikal (KPa)
γ : massa jenis massa batuan (Ton/m 3 ) z : kedalaman terowongan (m) σ h : nilai tegangan horizontal (KPa)
V
: nilai nisbah Poisson
Dalam mencari panjang baut batuan untuk saran perkuatan yang merupakan fungsi dari diameter terowongan, digunakan perumusan menurut Barton dkk. (1974) yang menggunakan data masukan berupa ESR dan diameter terowongan (Persamaan 13).
L = 𝟐+𝟎,𝟏𝟓 (𝐁) 𝐄𝐒𝐑 (13) Keterangan: L : panjang baut batuan (m) B : diameter terowongan (m) ESR : Excavation Support Ratio

## Analisis Elemen Hingga
Runtuhan  baji  dikontrol  oleh  keberadaan bidang-bidang lemah seperti joints, discontinuity,  fracture ,  dan  sebagainya. Menurut  Hoek  dkk.  (1995),  baji  akan terbentuk jika terdapat tiga bidang diskontinu yang  saling  bertemu.  Runtuhan  baji  pada umumnya  berbentuk  blok  prisma  segitiga ataupun limas segitiga akibat pertemuan tiga bidang diskontinu. Saat blok batuan tersebut sudah  jatuh,  maka  atap  atau  dinding  akan mencapai  kestabilan  (tidak  ada  runtuhan susulan).  Untuk  membantu  melakukan analisis  geometri  baji  dan  faktor  kekuatan digunakan peranti lunak Unwedge 3.0 .

## Analisis geometri baji
Orientasi  tiga  bidang  diskontinu  yang berbeda  harus  selalu  ditentukan  untuk analisis Unwedge .  Menggunakan  teori  blok “ block theory” , Unwedge menentukan semua kemungkinan baji yang dapat dibentuk oleh perpotongan dari tiga bidang diskontinu dan penggalian.  Secara  umum,  irisan  yang terbentuk  bersifat  tetrahedral  (misalnya  tiga bidang  diskontinu  membentuk  tiga  sisi tetrahedral, dan "sisi" keempat dibentuk oleh arah penggalian). Namun, potongan prismatik  juga  dapat  dibentuk  ketika  dua bidang  diskontinu  memiliki  jurus  menuju arah  yang  sama,  sehingga  irisan  yang dihasilkan  adalah  bentuk  prismatik,  bukan

## Teknik Geologi Universitas Mulawarman
tetrahedral.  Ketika  koordinat  irisan  telah ditentukan,  sifat  geometris  dari  setiap  irisan dapat  dihitung,  termasuk:  volume  baji,  luas permukaan  baji,  dan  vektor  normal  untuk setiap  bidang  irisan.  Selanjutnya,  analisis faktor  keamanan  dilakukan  menggunakan aplikasi Unwedge 3.0 menghitung tiga faktor keamanan  secara  terpisah  terpisah,  sebagai berikut:

## Faktor Keamanan Jatuhnya Baji
Faktor keamanan jatuhnya baji diasumsikan  bahwa  hanya  penyangga  pasif dan  kuat  tarik  yang  bertindak  sebagai penahan  gerakan.  Arah  jatuh  dihitung  dari arah vektor gaya aktif (Persamaan 14).
F f = −𝑷 ∙ Ŝ𝟎+ ∑ 𝐓𝐢 𝟑 𝒊=𝟏
𝑨  ∙ Ŝ𝟎
(14) Keterangan F f : Faktor keamanan jatuhnya baji P : Resultan vektor gaya pasif
Ŝ0 : Arah keruntuhan
Ti :  Besarnya  gaya  penahan  karena kekuatan tarik kekar i A : Resultan vektor gaya aktif

## Faktor Keamanan Tanpa Penyangga
Faktor keamanan tanpa penyangga mengasumsikan  bahwa  kuat  geser  dan  kuat tarik  bertindak  sebagai  gaya  penahan  (tidak ada kekuatan dukungan pasif yang digunakan).  Gaya  normal  dari  vektor  gaya pasif tidak diperhitungkan (Persamaan 15).
F u = ∑ (𝐉 𝒊 𝒖 + 𝐓𝐢) 𝟑 𝒊=𝟏 𝑨  ∙ Ŝ (15)
Keterangan F u : Faktor keamanan tanpa penyangga J i u :  Besarnya  gaya  penahan  karena kekuatan geser kekar i tanpa penyangga
Ti :  Besarnya  gaya  penahan  karena kekuatan tarik kekar i
A : Resultan vektor gaya aktif
Ŝ : Arah luncuran ( sliding direction ) Faktor Keamanan Menggunakan Penyangga Faktor keamanan
menggunakan penyangga  mengasumsikan  bahwa  gaya dukungan  pasif,  gaya  geser,  dan  kuat  tarik bertindak  untuk  menahan  pergerakan  blok. Kekuatan  pendorong  disebabkan  oleh  gaya
aktif  pada  baji.  Kekuatan  geser  dihitung berdasarkan gaya normal yang dihitung dari vektor gaya aktif ditambah vektor gaya pasif (Persamaan 16).
F s = −𝑷 ∙ Ŝ+ ∑ (𝐉 𝒊 𝒔 + 𝐓𝐢) 𝟑 𝒊=𝟏 𝑨  ∙ Ŝ (16)
Keterangan F s :  Faktor  keamanan  menggunakan perkuatan P : Resultan vektor gaya pasif Ŝ : Arah luncuran ( sliding direction ) J i S :Besarnya gaya  penahan  karena kekuatan  geser  kekar  i  menggunakan penyangga
Ti :  Besarnya  gaya  penahan  karena kekuatan tarik kekar i
A : Resultan vektor gaya aktif
Faktor  keamanan  yang  diambil  adalah maksimum  dari  ketiga  faktor  keamanan  di atas (Persamaan 17 ) . Penyangga diasumsikan tidak  pernah  mengurangi  faktor  keamanan dari  nilai  FK  tanpa  penyangga.  Persamaan didasarkan pada tiga bidang diskontinu yang membentuk  irisan  tetrahedral.  Perhitungan faktor  keamanan  limit  ekuilibrium  hanya mempertimbangkan  kesetimbangan  gaya dalam  arah  geser.  Kesetimbangan  momen tidak dipertimbangkan.
F = max (F f , F u , F s ) (17)
Keterangan F : Faktor keamanan maksimum F f : Faktor keamanan jatuhnya baji F u : Faktor keamanan tanpa penyangga
F s :Faktor keamanan menggunakan perkuatan

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kondisi Geologi Terowongan Kubang Cicau 536
Terowongan Kubang Cicau 536 (Gambar 5)  tersusun  atas  litologi  tuf  lapili  berwarna abu-abu  kecoklatan,  sedikit  terlapukan  dan terkekarkan  sedang,  ditemukan  urat  kuarsa (pada  gambar  terlihat  berwarna  putih)  dan urat manganese (pada  gambar  terlihat berwarna  hitam).  Tuf  lapili  (berdasarkan Fisher, 1966), berwarna abu-abu kecoklatan, sedikit  terlapukan  dan  terkekarkan  sedang,
ukuran  butir  <2  –  6  mm,  sortasi  sedang, permeabilitas  baik,  menyudut-menyudut tanggung, low sphericity , fragmen terdiri dari lapili  (30%  tersusun  atas  litik  mafik,  klorit, piroksen, illite hasil ubahan plagioklas ) dan abu volkanik (70% dengan 50% terubah telah menjadi smectite dan illite ).
Gambar 5. Kondisi massa batuan Terowongan Kubang Cicau 536.

## Perhitungan Sistem-Q
Sistem klasifikasi massa batuan Sistem-Q (1974)  didasarkan  pada  enam  parameter diskontinuitas, yaitu Rock Quality
Designation (RQD), joint  set  number (Jn), joint roughness number (Jr), joint alteration number (Ja ),  joint  water  reduction  number
(Jw),  dan Stress  Reduction  Factor (SRF). Perhitungan nilai Q terdapat pada Tabel 2.

## Analisis Properti Mekanik Massa Batuan
Properti mekanik massa batuan yang akan digunakan  dalam  analisis  elemen  hingga adalah  nilai  modulus  deformasi  massa batuan,  kuat  tarik  massa  batuan,  kohesi, sudut  gesek  dalam,  konstanta  batuan  utuh Hoek-Brown, nilai  klasifikasi massa batuan, dan  nisbah  Poisson  massa  batuan.  Untuk penentuan  properti  mekanik  massa  batuan berupa nibah Poisson akan dilakukan dengan menggunakan  perhitungan  rumus  Barton (2002) berdasarkan nilai Sistem-Q. Berdasarkan perhitungan Barton (2002) nilai nisbah Poisson digeneralisir atau disamaratakan menjadi 0,25.
Penentuan properti mekanik yang lainnya berupa  nilai  modulus  deformasi  massa batuan, kuat tarik massa batuan, kohesi, dan sudut  gesek  dalam,  diolah  menggunakan perangkat  lunak Rocdata 4.0,  dilakukan pencocokan  kurva  ( curve  fitting dari  kurva Generalized Hoek-Brown  yang  didekati
dengan kurva Mohr-Coulomb). Data masukan yang dibutuhkan adalah nilai UCS batuan  utuh,  nilai  GSI  yang  diestimasi
Tabel 2 . Perhitungan nilai sistem Q (Keterangan RQD: Rock Quality Designation, Jn: Joinst set number , Jr: Joint roughness number , Ja: Joint alteration number, Jw: Joint water reduction, SRF: Stress Reduction Factor).
melalui data Sistem-Q, konstanta Hoek (m i ) yang  diestimasi  melalui  litologi  daerah penelitian, nilai disturbance factor (D) yang diketahui dari faktor gangguan massa batuan yang muncul dari hasil ekskavasi dan stress relaxation , kedalaman terowongan, dan berat jenis  massa  batuan  pada  daerah  penelitian yang didapatkan dari data perusahaan.
Terowongan KK 536 terletak pada elevasi 536  mdpl  dan  terletak  pada  kedalaman  181 m.  Kemajuan  Terowongan  KK  536  setiap kali  peledakan  adalah  2,4  m.  Dalam penelitian kali ini dilakukan tiga kali analisis secara  berturut-turut  mengikuti  jadwal peledakan  yaitu  pada  tanggal  7,  14,  dan  17 Januari  2020.  Estimasi  properti  mekanik massa  batuan  didapatkan  dari  persamaan empirik  keriteria  umum  Hoek-Brown  dan pendekatan  grafik  Mohr-Coloumb.  Salah satu  parameter  masukan  dari  persamaan tersebut  adalah  nilai  GSI  yang  didapatkan dari persamaan empirik berdasarkan metode Sistem-Q ( Tabel 2 ).
Penentuan  Nilai  Tegangan In-situ pada Terowongan
Pada  desain  suatu  terowongan,  faktor- faktor pembebaban ( loading ) menjadi faktor penting  yang  perlu  dipertimbangkan  dalam analisis perkuatan dan kestabilan terowongan.  Sumber  beban  utama  yang dipertimbangkan  dalam  analisis  perkuatan dan  kestabilan  terowongan  adalah  faktor tegangan in-situ. Tegangan  in-situ  pada terowongan akan terganggu seiring dilaksanakannya  kegiatan  ekskavasi  dan membuat stress berbelok dan teralirkan pada medium  massa  batuan  di  sekelilingnya memicu adanya tegangan terinduksi ( induced stress ).
Untuk keadaan awal terowongan, tegangan  utama  terbesar  dianggap  sebagai beban vertikal (σ v )  yang  berupa overburden dari  massa  batuan  di  atas  jalur  rencana terowongan.  Analisis  dua  dimensi  dapat dilakukan  dengan  mengasumsikan  nilai sigma 2 dan sigma 3 memiliki besaran yang sama  disebut  sebagai  tegangan  horizontal. Pada penentuan besaran tegangan horizontal dilakukan asumsi bahwa tidak ada
perpindahan  lateral  yang  diakibatkan  dari pemberian  tegangan  pada  arah  vertikal  dan horizontal, sehingga dapat diketahui melalui teori  elastisitas  (Turchainnov  dkk.  1979 dalam Hudson dan Harrison 1997).  Besaran nilai  tegangan  horizontal  dapat  diketahui dengan mengalikan tegangan vertikal dengan konstanta (k) yang merupakan faktor nisbah Poisson dari  material  massa  batuan.  Besar tegangan vertikal dan horizontal dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Tegangan in-situ pada terowongan KK 536.

## Analisis Tipe Keruntuhan pada Terowongan
Penentuan tipe keruntuhan pada lokasi penelitian akan didasari oleh klasifikasi yang telah  dibuat  oleh  Pratama  dkk.  (2015). Pratama  dkk.  (2015)  menyatakan  bahwa setidaknya  terdapat  empat  jenis  keruntuhan yang  dapat  ditemui  pada  terowongan  PT Antam UBPE Pongkor. Pratama dkk. (2015) telah  membuat  klasifikasi  penentuan  jenis keruntuhan pada lokasi penelitian berdasarkan nilai dari masing-masing parameter  RMR basic yaitu  nilai  RMR  yang tidak menggunakan koreksi arah penerowongan terhadap orientasi dari diskontinuitas.  Berdasarkan  hasil  analisis dapat  diketahui  bahwa  lokasi  KK  536 memiliki tipe keruntuhan baji (Tabel 4).
Tabel 4. Jenis keruntuhan pada terowongan KK 536 (berdasarkan Pratama dkk.,2015).
Lokasi γ (Ton/m 3 ) z (m) k σv (Ton/m 2 ) σh (Ton/m 2 ) KK 536 (7/01) 2,5 181  0,3 452,5 150,8 KK 536 (14/01) 2,5 181  0,3 452,5 150,8 KK 536 (17/01) 2,5 181  0,3 452,5 150,8
Analisis Kestabilan Terowongan tanpa Perkuatan
Kemajuan  Terowongan  KK  536  setiap kali  peledakan  adalah  2,4  m.  Dalam penelitian kali ini, dilakukan tiga kali analisis secara  berturut-turut  mengikuti  jadwal peledakan  yaitu  pada  tanggal  7,  14,  dan  17 Januari  2020.  Terowongan  mengarah  ke N175 o E,  dengan  penunjaman  sebesar  0 o , berat  jenis  2,5  ton/m 3 dan  orientasi  kekar dapat  terlihat  pada  Gambar  5.  Berdasarkan data tersebut kemudian dilakukan pemodelan menggunakan  peranti  lunak Unwedge  3.0 (Gambar  6),  sehingga  didapatkan  geometri baji dan nilai FK (Tabel 5). Berdasarkan hasil pemodelan, dapat dilihat pada Tabel 6 bahwa nilai FK yang didapatkan masih
menunjukkan  nilai  yang  kurang  dari  1,25
(standar  PT  Antam  UBPE  Pongkor  untuk terowongan stope produksi) sehingga diperlukan perkuatan pada lokasi KK 536.
Tabel 5. Data geometri baji pada lokasi KK 536  sebelum  diberi  perkuatan  berdasarkan pemodelan Unwedge 3.0 .
Lokasi Panjang Baji (m) Tinggi Baji (m) Beban Baji (Ton) KK 536 (7/01) 14,3 6,7 185,9 KK 536 (14/01) 3,4 0,8 5,8 KK 536 (17/01) 2,9 0,9 4,9
Gambar  5 .  Orientasi  diskontinuitas  pada terowongan KK 536 (Keterangan A: pada 7 Januari  2020,  B:  pada  14  Januari  2020,  C: pada 17 Januari 2020).
Gambar  6. Analisis  keruntuhan  baji menggunakan
Unwedge 3.0 pada terowongan KK 536 sebelum diberi perkuatan.
Tabel 6. Data nilai FK pada lokasi KK 536 sebelum  diberi  perkuatan,  berdasarkan pemodelan Unwedge 3.0 . Lokasi FK KK 536 (7/01) 1,03 KK 536 (14/01) 0 KK 536 (17/01) 0

## Saran Desain Perkuatan
Lokasi KK 536 memiliki kemajuan setiap kali  peledakan  sebesar  2,4  m.  Dalam penelitian  kali  ini,  dilakukan  3  kali  analisis secara  berturut-turut  mengikuti  jadwal peledakan  yaitu  pada  tanggal  7,  14,  dan  17
Januari  2020.  Dari  ketiga  kali  penelitian tersebut menghasilkan nilai Sistem-Q secara berurutan  1,86,  1,75,  dan  1,75,  yang termasuk dalam kelas buruk ( poor ).
Lokasi  UCS  RQD  JS  JF  GW  RMR basic Jenis Keruntuhan KK 536 (7/01) 7 13 8  18  10 56 Baji KK 536 (14/01) 7 13 8  16  10 54 Baji KK 536 (17/01) 7 13 10  14  10 54 Baji
Berdasarkan  hasil  pengamatan  di  lapangan, didapatkan span dari terowongan adalah 5,2 m.  Saran  perkuatan  berdasarkan  Sistem-Q berupa  perkuatan  aktif.  Saran  berupa perkuatan  pasif  tidak  dilakukan  karena terowongan  memiliki  dimensi  yang  cukup kecil  sehingga  tidak  memungkinan  untuk masuknya mesin shortcret ( concrete spraying machine ) dan juga PT Antam hanya memiliki  mesin shortcret yang  ditempatkan pada area tambang Ciurug sehingga jauh dari lokasi  penelitian.  Apabila  saran  perkuatan yang  digunakan  hanya  perkuatan  aktif  saja, maka  plot  diagram  klasifikasi  yang  dibuat oleh  Grimstad  (2007)  mengenai  perkuatan terowongan berdasarkan Sistem-Q dilakukan pada area segitiga dibagian bawah diagram,  yaitu  perkuatan  tanpa  dipasang beton tembak (Gambar 7). Setelah dilakukan plot  diagram,  didapatkan  bahwa  perkuatan yang  disarankan  untuk  terowongan  KK  536 adalah  pemasangan  baut  batuan  secara sistematis dengan jarak antar masing-masing baut  batuannya  adalah  1,3  –  1,6  m,  dengan panjang baut batuan 1,74 m (Tabel 7).
Gambar  7. Hasil  plot  saran  perkuatan klasifikasi  Sistem-Q  pada  lokasi  KK  536. Sumber (Grimstad, 2007: 5).
Tabel 7. Ringkasan saran perkuatan menurut klasifikasi Sistem-Q pada lokasi KK 536.
Lokasi Saran Perkuatan Panjang Rockbolt (m) KK 536 (7/01) Systematic Bolting (Spacing 1,3-1,6 m ) 1,74 KK 536 (14/01) Systematic Bolting (Spacing 1,3-1,6 m ) 1,74 KK 536 (17/01) Systematic Bolting (Spacing 1,3-1,6 m ) 1,74

## Analisis  Kestabilan  Terowongan  Setelah Diberi Perkuatan
Lokasi KK 536 memiliki kemajuan setiap kali  peledakan  sebesar  2,4  m.  Dalam penelitian  kali  ini,  dilakukan  3  kali  analisis secara  berturut-turut  mengikuti  jadwal peledakan  yaitu  pada  tanggal  7,  14,  dan  17 Januari  2020.  Berdasarkan  saran  perkuatan yang  ada,  didapatkan  hasil  bahwa  dari keseluruhan saran perkuatan yang diterapkan pada  model  telah  menunjukkan  nilai  FK ≥1,25  (Tabel  8),  artinya  keseluruhan perkuatan  yang  disarankan  telah  mampu mencapai  standar  yang  ditetapkan  oleh  PT Antam  UBPE  Pongkor.  Untuk  pemodelan terowongan  dengan  menggunakan  bantuan peranti  lunak Unwedge  3.0 pada  lokasi  KK 536 berdasarkan saran perkuatan dari Sistem- Q dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar  8 .  Analisis  keruntuhan  baji menggunakan
Unwedge 3.0 pada
terowongan KK 536 setelah diberi perkuatan.
Tabel 8. Ringkasan hasil analisis FK pada lokasi KK 536.
Lokasi Jenis Keruntuhan Tinggi Baji (m) Beban Runtuha n (ton) FK Berdasarkan Saran Perkuatan Sistem-Q KK 536 (7/01) Baji 6,6 185,9 1,686 KK 536 (14/01) Baji 0,8 5,8 5,16 KK 536 (17/01) Baji 0,9 4,9 6,137 Keterangan: Terowongan  sudah  aman,  nilai  FK  telah melebihi  1,25  (standar  minimum  FK  yang ditetapkan PT Antam Pongkor).

## KESIMPULAN
Berdasarkan analisis dan interpretasi yang telah dibahas sebelumnya, didapatkan kesimpulan, sebagai berikut:
a) Berdasarkan klasifikasi Sistem-Q, massa batuan  pada  terowongan  KK  536 termasuk kedalam kategori buruk.
b) Jenis  potensi  keruntuhan  yang  mungkin terjadi  pada terowongan  KK  536  adalah runtuhan baji.
Berdasarkan klasifikasi massa batuan sistem- Q, perkuatan yang disarankan pada terowongan KK 536 berupa jaring kawat dan baut batuan. Secara umum,
saran perkuatan berdasarkan klasifikasi sistem-Q telah mampu  menangani  keruntuhan  bahkan  dari segi  faktor  keamanan  telah  jauh  melebihi standar  yang  diberikan  oleh  PT  Antam sebesar  1,25.  Namun  untuk  mengurangi biaya  pengeluaran,  jarak  antarbaut  batuan yang  dipasang  dapat  diperbesar  sedemikian rupa  sehingga  jumlah  baut  yang  dipasang lebih  sedikit  dengan  catatan  nilai  FK  tidak boleh  kurang  dari  1,25.  Semakin mendekati nilai  FK  >  1,25  tentu  akan  semakin memperkecil biaya ( cost ) karena baut batuan yang dipasang lebih sedikit namun terowongan  akan  tetap  aman.  Terowongan yang  menggunakan  metode  penambangan cut  and  fill tidak  memerlukan  terowongan yang  permanen  sehingga  tidak  diperlukan nilai faktor keamanan yang besar.

## DAFTAR PUSTAKA
Barton,  N.  (2002).  Some  new  Q  value correlations to assist in site
characterization  and  tunnel  design. International Journal of Rock
Mechanics and Mining Sciences, 39,
2: 185-216.
Barton,  N.,  Lien,  R.  dan  Lunde,  J.  (1974). Engineering  classification  of  rock masses  for  the  design  of  tunnel support. Rock  Mechanics ,  6,  4:  189- 236.
Brady,  B.  H.  G.  dan  Brown,  E.  T.  (2004). Rock  mechanics  for  underground mining. USA: Springer.
Basuki,  A.,  Sumanagara,  D.  A.  dan Sinambela,  D.  (1994).  The  Gunung Pongkor  gold-silver  deposit,  West
Java, Indonesia. Journal of Geochemical  Exploration, 50,  371- 391.
Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering .  Canada:  University  of
Toronto.
Hoek,  E.,  Carranza-Torres,  C.  T.,  dan
Corkum,  B.  (2002).  Hoek-Brown failure criterion-2002 edition.
Proceedings  of  the  fifth  North American rock mechanics
symposium, Toronto, Canada, 1, 267- 273.
Hudson,  J.  A.  dan  Harrison,  J.  P.  (1997). Engineering  Rock  Mechanics:  An Introduction to The Principle. Oxford: Elsevier .
Hoek,  E.,  Kaiser  P.  K.  dan  Bawden  W.  F. (1995). Support  of  underground excavations in hard rock. Rotterdam: Balkema.
Pratama, R., Nur, T. dan Rasyid, E. (2015). Desain  penyanggaan  berdasarkan pola  runtuhan  di  Tambang  Bawah Tanah UBPE Pongko. Workshop dan Seminar  Nasional  Geomekanika  II, Bandung, Indonesia.
Warmanda,  I.  W.  (2006).  Karakteristik mineralogi  dan  pengendapan  emas pada  endapan  emas-perak  epitermal Gunung Pongkor, Jawa Barat. Media Teknik Tahun XXVIII Edisi Nopember, 4 , 32-36.