METODE EKPLORASI BATUBARA
Sumber daya batubara (Coal Resources) di Indonesia
cukup besar dengan total cadangan kurang lebih 39 milyar ton. Bila diasumsikan
laju pertumbuhan produksi batubara mencapai 12,4 % per tahun, maka batubara
Indonesia dapat dimanfaatkan hingga tahun 2166. Lokasi cadangan umumnya berada
di Sumatera (64%) dan Kalimantan (35%). Sementara itu daerah-daerah lain
seperti pulau Jawa dan Sulawesi walaupun cadangannya sedikit tetapi telah dimanfaatkan,
karena di kedua daerah tersebut lokasi konsumen tidak jauh. Sehingga batu bara
tetap ekonomis untuk dimanfaatkan. Di pulau Jawa, banyak pemakai batubara untuk
berbagai keperluan, sedangkan di Sulawesi terdapat pabrik semen dengan
kapasitas yang cukup besar.
Cadangan batu bara Indonesia saat ini berjumlah
sekitar 7 miliar ton yang terdiri dari batu bara berkualitas rendah, yaitu
lignite (49%), dan sub-bituminous (26%), serta batu bara berkualitas tinggi
yaitu bituminous (24%) dan antrachite (1%). Cadangan batubara (Coal Reserves)
adalah bagian dari sumber daya batubara yang telah diketahui dimensi, sebaran
kuantitas, dan kualitasnya, yang pada saat pengkajian kelayakan dinyatakan
layak untuk ditambang Batubara berkualitas rendah ditandai dengan kandungan air
yang tinggi dan karbon yang rendah. Sementara itu, batu bara berkualitas tinggi
memiliki kandungan air yang rendah dan karbon yang tinggi, dan umumya dijual ke
pasar ekspor internasional
Sebelum melakukan eksploitasi maka diperlukan suatu tahapan eksplorasi
yang akan memudahkan dalam penentuan suatu cebakan-cebakan batubara, menentukan
kecenderungan akumulasi endapan batubara dan penyebarannya secara lateral.
Disamping itu potensi kuantitas dan kualitas dari sumberdaya batubara dapat
ditentukan dari tahapan eksplorasi..
Eksplorasi batu
bara umumnya dilaksanakan melalui empat tahap, survei tinjau, prospeksi,
eksplorasi pendahuluan dan eksplorasi rinci. Tujuan penyelidikan geologi ini
adalah untuk mengidentifikasi keterdapatan, keberadaan, ukuran, bentuk,
sebaran, kuantitas, serta kualitas suatu endapan batu bara sebagai dasar
analisis/kajian kemungkinan dilakukannya investasi. Tahap penyelidikan tersebut menentukan tingkat
keyakinan geologi dan kelas sumber daya batubara yang dihasilkan
.
Tabel 1. Tahap
Eksplorasi Batubara
1.
Survei Tinjau (Reconnaissance)
Survei
tinjau merupakan tahap eksplorasi Batu bara yang paling awal dengan tujuan
mengidentifikasi daerah-daerah yang secara geologis mengandung endapan batubara
yang berpotensi untuk diselidiki lebih lanjut serta mengumpulkan informasi
tentang kondisi geografi, tata guna lahan, dan kesampaian daerah. Kegiatannya, antara lain, studi geologi regional,
penafsiran penginderaan jauh, metode tidak langsung lainnya, serta inspeksi
lapangan pendahuluan yang menggunakan peta dasar dengan skala
sekurang-kurangnya 1 : 100.000.
Pada tahap survei awal, pertama dilakukan survei
formasi cool-bearing yang terbuka secara alami dan beberapa pengeboran
untuk mengetahui kedalaman dari lapisan batubara kearah kemiringan dengan
maksud memastikan deposit batubara yang potensial. Kemudian akan berlanjut
kepada teknik eksplorasi yang lebih tinggi menggunakan mesin dan peralatan yang
spesifik. Dalam bab ini akan dijelaskan secar ringkas mengenai survei geologi
permukaan yang merupakan dasar dari semua survei geologi. Namun, lingkup penyelidikan
perlu dikembangkan, tidak hanya pada batubara itu sendiri, tetapi juga kepada
penelitian lain seperti penelitian sedimentologi batubara dan lingkungannya,
penelitian palaentologi fosil mikro dan mega, penelitian geokimia, penelitian
struktur terhadap fracture dan lain-lain.
2. Prospeksi (Prospecting)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk membatasi
daerah sebaran endapan yang akan menjadi sasaran eksplorasi selanjutnya.
Kegiatan yang dilakukan pada tahap ini, di antaranya, pemetaan geologi dengan
skala minimal 1:50.000, pengukuran penampang stratigrafi, pembuatan paritan,
pembuatan sumuran, pemboran uji (scout drilling), pencontohan dan
analisis. Metode tidak langsung, seperti penyelidikan geofisika, dapat
dilaksanakan apabila dianggap perlu.
Logging geofisik berkembang dalam ekplorasi minyak
bumi untuk analisa kondisi geologi dan reservior minyak. Logging geofisik untuk
eksplorasi batubara dirancang tidak hanya untuk mendapatkan informasi geologi,
tetapi untuk memperoleh berbagai data lain, seperti kedalaman, ketebalan dan
kualitas lapisn batubara, dan sifat geomekanik batuan yang menyrtai penambahan
batubara.Dan juga mengkompensasi berbagai maslah yang tidak terhindar apabila
hanya dilakukan pengeboran, yaitu pengecekan kedalaman sesungguhnya dari
lapisan penting, terutama lapisan batubara atau sequence rinci dari lapisan
batubara termasuk parting dan lain lain.
3. Eksplorasi Pendahuluan (Preliminary Exploration)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk mengetahui
kuantitas dan kualitas serta gambaran awal bentuk tiga-dimensi endapan batu
bara. Kegiatan yang dilakukan antara lain, pemetaan geologi dengan skala
minimal 1:10.000, pemetaan topografi, pemboran dengan jarak yang sesuai dengan
kondisi geologinya, penarnpangan (logging) geofisika, pembuatan
sumuran/paritan uji, dan pencontohan yang andal. Pengkajian awal geoteknik dan
geohidrologi mulai dapat dilakukan.
4. Eksplorasi Rinci (Detailed Exploration)
Tahap eksplorasi ini dimaksudkan untuk mengetahui
kuantitas clan kualitas serta bentuk tiga-dimensi endapan batu bara. Kegiatan
yang harus dilakukan adalah pemetaan geologi dan topografi dengan skala minimal
1:2.000, pemboran, dan pencontohan yang dilakukan dengan jarak yang sesuai
dengan kondisi geologinya, penampangan (logging) geofisika, pengkajian
geohidrologi, dan geoteknik. Pada tahap ini perlu dilakukan pencontohan batuan,
batubara dan lainnya yang dipandang perlu sebagai bahan pengkajian lingkungan yang
berkaitan denqan rencana kegiatan penambangan
METODE GEOFISIKA BATUBARA
Seiring dengan meningkatnya ilmu pengetahuan dan
teknologi maka hadirlah survey geofisika tahanan jenis yang merupakan suatu
metode yang dapat memberikan gambaran susunan dan kedalaman lapisan batuan
dengan mengukur sifat kelistrikan batuan. Loke (1999) mengungkapkan bahwa
survey geofisika tahanan jenis dapat menghasilkan informasi perubahan variasi
harga resistivitas baik arah lateral maupun arah vertical. Metode ini
memberikan injeksi listrik kedalam bumi, dari injeksi tersebut maka akan
mengakibatkan medan potensial sehingga yang terukur adalah besarnya kuat arus
(I) dan potensial (∆V), dengan menggunakan survey ini maka dapat memudahkan
para geologist dalam melakukan interpretasi keberadaan cebakan-cebakan batubara
dengan biaya eksplorasi yang relatif murah.
Logging
Geofisik (Geophysical
well logging)
Logging geofisik berkembang dalam ekplorasi minyak
bumi untuk analisa kondisi geologi dan reservior minyak. Logging geofisik untuk
eksplorasi batubara dirancang tidak hanya untuk mendapatkan informasi geologi,
tetapi untuk memperoleh berbagai data lain, seperti kedalaman, ketebalan dan
kualitas lapisn batubara, dan sifat geomekanik batuan yang menyrtai penambahan
batubara.
Dan juga mengkompensasi berbagai masalah yang tidak
terhindar apabila hanya dilakukan
pengeboran, yaitu pengecekan kedalaman sesungguhnya dari lapisan
penting, terutama lapisan batubara atau sequence rinci dari lapisan batubara
termasuk parting dan lain lain.
Jenis dan
Prinsip Logging Geofisik
Dari sekian banyak prinsip logging yang ada, yang
paling sering digunakan adalah resistansi listrik, kecepatan gelombang elastis
dan radioaktif. Untuk eksplorasi batubara, logging densitas adalah yang paling
efektif dan kombinasi logging densitas dan sinar gama adalah yang direkomendasi
untuk menentukan sifat geologi sekitar lapisan batubara. Setiap logging
mempunyai keistimewaannya masing-masing, oleh karena itu lebih baik melakukan
kombinasi logging untuk analisa menyeluruh.
A. Log Sinar Gama
Kekuatan radiasi sinar gama adalah kuat dari mudstone
dan lemah dari sandstone. Terutama yang dari mudstone laut menunjukan nilai
yang ekstra tinggi, sedangkan yang dari lapisan batubara lebih rendah pada
sandstone. Log sinar gama dikombinasikan dengan log utama, seperti log
densitas, netron dan gelombang bunyi, digunakan untuk memastikan batas antara lapisan
penting, seperti antara lapisan batubara dengan langit-langit atau lantai.
B. Log Densitas
Sinar gama dari sumber radioaktif dipancar oleh
tumbukan dengan elektron di dalam lapisan tanah dan energi sinar gama akan
hilanng kepada elektron untuk setiap tumbukan (efek compton). Densitas elektron
di dalam material sebanding dengan densitas curahan atau masa (bulk or mass
density) material.
C. Log Netron
Pada waktui netro berkecepatan tinggi menyebar kedalam
lapisan tanah, terjadi tumbukan berulang-ulang dengan inti atom material
pembentuk lapisan tanah yang mengakibatkan hilangnya energi dan menjadi netron
termal berkecepatan rendah. Kehilangan energi terbesar terjadi pada waktu
tumbukan dengan inti atom unsur Hidrogen yang massanya sama dengan netron.
Sehingga, pengurangan kecepatan netron ditentukan oleh kerapatan inti atom
hidrogen di dalam lapisan tanah. Secara umum, kerapatan inti atom hidrogen pada
batuan sebanding dengan jumlah kandungan cairan (air) di dalam material.
Apabila diasumsikan, bahwa porositas pada batuan diisi oleh air, maka kerapatan
inti atom hidrogen sebanding dengan porositas batuan. Berdasarkan prinsip ini,
maka distribusi netron termal yang diukur berbanding terbalik dengan distribusi
porositas lapisan tanah.
Angka pengukuran tersebut, biasanya besar untuk
sandstone dan kecil untuk mudstone. Dengan kata lain, porositas tampak kecil
intuk sandstone dan besar untuk mudstone. Karena kerpatan inti atom hidrogen
pada batubara tinggi, maka pada log netron menunjukan nilai yang kecil dan
mudah membedakan denngan batuan lain. Tetapi, kadang kala sulit untuk mengenal
batas yang jelas apabila penting atau langit-langit/lantai terdiri dari batuan
yang banyak mengandung karbon seperti coaly shale.
D. Log Resistansi
Log resistansi normal dirancang untuk mengukur suatu
potensial listrik pada elektroda pengukur, M, selama arus listrik konstan
dialirkan ke dalam lapisan tanah melalui elektroda A dan potensial tersebut
dokonversi kepada resistensi tampak berdasarkan hukum Ohm dan konfigurasi
penempatan elektroda.
Guard electroda logging dirancang untuk mengukur
resistansi lapisan tanah setelah memusatkan distribusi arus listrik kedalam
bagian tertentu dari lapisan tanah dengan menggunakan elektroda tambahan.
Dengan demikian akan menaiokan akurasi resistensi dan kemapuan pengukuran di
lapisan tipis. Metoda pengukuran ini disebut juga sebagai laterolog.
E. Log Gelombang Bunyi (Sonic Log)
Sonic log yang digukan dewasa ini kebanyakan tipe BHC
(bore hole compensated). Metoda ini dapat mengurangi efek pemalsuan (spurious)
pada perubahan ukuran lubang dan juga mengkonpensasi kesalahan karena
kemiringan sonde. Karena BHC menggunakan satu transmitter diatas dan satu
transmitter di bawah dua pasang penerima (receiver), dan interval waktu
perambatan gelombang yang diterima kedua set receiver dirata-ratakan.
Peralatan
Logging
Peralatan logging terdiri dari peralatan rekam, winch,
telescope boom, probe, sonde, dan lain-lain, biasanya dipasang pada mobil
observasi dan hasil yang diperoleh dari pengukuran direkam dalam chart dan data
digital dalam satu waktu untuk analisa lebih lanjut. Biasanya, diameter lubang
bor adalah NQ (75,7 mm) atau HQ (96,0 mm).
Interpretasi
Lapisan Batubara
Perusahaan logging mengembangkan peralatan orisinil
(khas masing-masing) untuk memperoleh resolusi logging batubara yang lebih
baik.
Long spaced density log digunakan untuk evaluasi
lapisan batubara karena menunjukan densitas yang mendekati sebenarnya berkat
pengaruh yang kecil dari dinding lubang. Sedangkan, sort spaced density log
mempunyai resolusi vertikal yang tinggi, maka cocok untuk pengukuran ketebalan
lapisan batubara. Kombinasi probe long dan short spaced
density bersama sinar gama dan caliper dapat memberikan data densitas lapisan
yang sebenarnya secara langsung melalui koreksi oleh data caliper. Dalam hal
ini, sensor sinar gama harus dipisahkan sekitar 2 m dari sumber log densitas
agar dapat menghindari terhadap sensor.
A. Analisa Ketebalan Lapisan Batubara
a. Metoda Rasio Densitas
Prinsip metoda ini adalah membagi dua dengan
perbandingan tertentu, antara batuan dan nilai densitas yang mewakili densitas,
yang mengapit batas, di atas kurva densitas dan mentapkan kedalaman titik
tersebut sebagai kedalaman batas. Perbandingan pembagiannya kadang kala
direkomendasi 2/3 atau 4/5 jarak menuju batubara. Akurasi metoda ini bervariasi
dan untuk menentukan perbandingan dengan pasti diperlukan tes empirik. Umumnya
dikatakan mempunyai akurasi kurang lebih 10 cm.
b. Metoda Densitas Rata-rata
Metoda ini mirip dengan metoda diatas, tetapi nilai
densitas rata-rata diperoleh dari nilai densitas yang dikonversi dari chart
kalibrasi yang dibuat dengan memplot count rate sinar gama terhadap nilai
pengukuran densitas. Nilai densitas rata untuk batubara dan batuan pada suatu
kontak dihitung dan diplot pada log. Nilai densitas yang sesuai. Kedalaman
titik ini digunakan sebagai kedalaman kontak. Jika skala ini linier, maka titik
tersebut akan terletak ditengah sepanjang defleksi. Dan, jika skalanya
logaritma, titik akan cenderung mendekat ke salah satu log. Perbedaan kedalaman
antara batas langit-langit dan lantai ditetapkan sebagai ketebalan lapisan batu
bara. Akurasi metoda ini untuk tempat yang baik kondisi geologinya, kurang
lebih 2 cm.
c. Metoda Sinar Gama
Kekuatan sinar gama batu bara lebih rendah dibanding
batuan. BPB Company menetapkan titik batas antara lapisan batubara dengan
batuan pada 1/3 menuju batuan, diatas suatu kurva transisional.
B. Penentuan Kandungan Ash
Kandungan ash batubara dapat diperkirakan dengan
menggunkan sinar gama atau log densitas.
a. Sinar Gama
Asumsi
dasarnya adalah tingkat radiasi langit-langit dan lantai lapisan batubara yang
terdiri dari mudstone atau silstone yang tipikal, mewakili lapian dengan
kandungan ash 0% diasumsikan sebagai level yang ekivalen dngan nilai 100%. Ash 0% diasumsikan sebagai level yang ekivalen 10%.
Sehingga, kandungan ash yang lain akan mengikuti hubungan linier antara titik-titik
tersebut. Jadi hubungan antara kandungan ash dan counter rate sinar gama juga
menjadi hubungan linier.
b. Log Densitas
Metoda ini didapat memperoleh akurasi dengan orde
kurang lebih 0,1 g/cc, dibawah kondisi terkendali, termasuk untuk daerah densitas
rendah. Antara kandungan ash dan densitas batubara terdapat hubungan yang baik,
walaupun terdapat variasi yang tergantung kepada jenis batubara. Pengukuran LSD
dan HRD dapat digunakn kedunya. Yang pertama memberikan informasi laterl yang
baik dan yang kedua memberikan informasi vertikal yang baik. Apabila dapat
melaksnakan pengeboran yang terkendali baik, dengan berat lumpur (mud) yang
diketahui dan dimeter lubang bor yang dapat diandalkan, maka dimugkinkan untik
membuat chart universal.
Chart ini mengkoreksi variabel-variabel tersebut dan
mengkonversi count yang dibaca dari log menjadi satuan densitas dan mencari
kandungan ash. Akurasi penentuan kandungan ash terhadap lapisan batubara yang
tidak diketahui adalahkurang lebioh 5% untuk kandungan ash sekitar 20 % dan
kurang lebih 2 % untuk kandunan ash sekitar 5%.