Powered By Blogger

Rabu, 20 April 2011

metode geofisika

Dalam GEOFISIKA ada beberapa metoda yang dapat digunakan. Metoda-metoda ini didasarkan pada parameter-parameter fisika yang digunakan.

Secara umum ada dua kategori dalam metoda geofisika yaitu metoda pasif dan metoda aktif.
>Metode pasif dilakukan dengan mengukur medan alami yang dipancarkan oleh bumi.
Medan alami yang dimaksud disini misalnya radiasi gelombang gempa bumi, medan gravitasi bumi, medan magnetik bumi, medan listrik dan elektromagnetik bumi serta radiasi radioaktifitas bumi.

>Metode aktif dilakukan dengan membuat medan gangguan kemudian mengukur respons yang dilakukan oleh bumi.  Medan buatan dapat berupa ledakan dinamit, pemberian arus listrik ke dalam tanah, pengiriman sinyal radar dan lain sebagainya.

Secara singkat, metode yang umum digunakan di dalam geofisika tampak seperti tabel di bawah ini:

Metode
Parameter yang diukur
Sifat-sifat fisika yang terlibat
Seismik
Waktu tiba gelombang seismikpantul atau bias
Densitas dan modulus elastisitas yang menentukan kecepatan rambat gelombang seismik
Gravitasi
Variasi harga percepatan gravitasi bumi pada posisi yang berbeda
Densitas
Magnetik
Variasi harga intensitas medan magnetik pada posisi yang berbeda
Suseptibilitas atau remanen magnetik
Resistivitas
Harga resistansi dari bumi
Konduktivitas listrik
Polarisasi terinduksi
Tegangan polarisasi atau resistivitas batuan sebagai fungsi dari frekuensi
Kapasitansi listrik
Potensial diri
Potensial listrik
Konduktivitas listrik
Elektromagnetik
Respon terhadap radiasi elektromagnetik
Konduktivitas atau Induktansi listrik
Radar
Waktu tiba perambatan gelombang radar
Konstanta dielektrik

Selasa, 19 April 2011

Persyaratan Produk Dalam Transaksi Batubara

Dalam perdagangan komoditas batubara, faktor terpenting yang mengikat transaksi antara pembeli dan penjual adalah kualitas batubara, dimana spesifikasi yang disyaratkan oleh pembeli yang harus dipenuhi oleh penjual selalu tertulis dalam kontrak kesepakatan pembelian. Di bawah ini ditampilkan contoh persyaratan produk yang tercantum di dalam kontrak pembelian batubara yang akan dikirimkan ke pembeli tertentu.

01-PA-spec
Gambar 1. Spesifikasi Batubara di Kontrak Pembelian
Kolom paling kanan dari gambar 1 di atas adalah satuan dari kualitas – kualitas yang akan dinilai, yang besarnya tidak ditentukan secara pasti di angka tertentu. Mengapa demikian? Karena sebagaimana jamak dipahami, kualitas batubara tidaklah seragam di dalam satu lapangan penggalian, bahkan di dalam lapisan yang sama sekalipun. Kondisi ini tidak  lain disebabkan oleh karakteristik yang khas dari proses pembentukan batubara itu sendiri .
Oleh karena itu, penjual biasanya akan melakukan pencampuran batubara (blending) dari beberapa lokasi atau lapisan yang memiliki kualitas berbeda – beda sehingga didapat angka rata – rata yang dikehendaki. Meskipun demikian, kemungkinan timbulnya fluktuasi kualitas dari batubara yang terkirim ke konsumen tetaplah ada, baik berupa over spec maupun under spec. Sehingga untuk mengakomodasi hal ini, maka biasanya terdapat klausul berupa bonus dan penalti di dalam kontrak yang disepakati oleh kedua belah pihak. Berikut ini adalah salah satu contoh ketentuan tersebut.
02-PA-penalti
Gambar 2. Ketentuan Penalti dan Bonus
Kemudian kalau kita perhatikan, kecuali Hardgrove Grindability Index (HGI) dan ukuran, seluruh parameter kualitas dinilai berdasarkan standar tertentu, misalnya AR atau ADB. Basis penilaian ini begitu penting karena menyangkut penyamaan persepsi antara pembeli dan penjual terhadap produk batubara yang akan diperdagangkan.
Basis Penilaian Kualitas
Untuk mempermudah penjelasan, di bawah ini ditampilkan hubungan antara basis analisis dikaitkan dengan keberadaan parameter yang menjadi dasar perhitungannya.
03-Basis analisis
Gambar 3. Basis Analisis Batubara
(Sumber: Idemitsu Kosan Co., Ltd)
Dari gambar di atas, terlihat ada 5 jenis basis untuk analisis batubara yang dapat diterapkan, yaitu ARB, ADB, DB, DAF, dan DMMF.
1. ARB (As Received Basis)
Sebagaimana arti harfiahnya, obyek analisis ini adalah batubara yang diterima oleh pembeli seperti apa adanya. Dengan demikian, analisis pada basis ini juga mengikutsertakan air yang menempel pada batubara yang diakibatkan oleh hujan, proses pencucian batubara (coal washing), atau penyemprotan (spraying) ketika di stock pile maupun saat loading. Air yang menempel di batubara karena adanya perlakuan eksternal ini dikenal sebagai Free Moisture (FM).
Yang dimaksud penerimaan oleh pembeli (as received) disini bukan selalu berarti penerimaan batubara di stock pile pembeli, tapi disesuaikan dengan kontrak pembelian. Untuk kontrak FOB (Free on Board) misalnya, maka penilaian kualitas pada basis ARB adalah pada saat berpindahnya hak kepemilikan batubara di kapal atau tongkang. Pada kondisi ini, terkadang ARB juga disebut dengan as loaded basis.
2. ADB (Air Dried Basis)
Pada kondisi ini, Free Moisture (FM) tidak diikutkan dalam analisis batubara. Secara teknisnya, uji dan analisis dilakukan dengan menggunakan sampel uji yang telah dikeringkan pada udara terbuka, yaitu sampel ditebar tipis pada suhu ruangan, sehingga terjadi kesetimbangan dengan lingkungan ruangan laboratorium, sebelum akhirnya diuji dan dianalisis.
Nilai analisis pada basis ini sebenarnya mengalami beberapa fluktuasi sesuai dengan kelembaban ruangan laboratorium, yang dipengaruhi oleh musim dan faktor cuaca lainnya. Akan tetapi bila dilihat secara jangka panjang dalam waktu satu tahun misalnya, maka kestabilan nilai tertentu akan didapat. Disamping itu, basis uji & analisis ini sangat praktis karena perlakuan pra pengujian terhadap sampel adalah pengeringan alami sesuai suhu ruangan sehingga tidaklah mengherankan bila standar ADB ini banyak dipakai di seluruh dunia.
3. DB (Dried Basis)
Tampilan dry basis menunjukkan bahwa hasil uji dan analisis dengan menggunakan sampel uji yang telah dikeringkan di udara terbuka seperti di atas, lalu dikonversikan perhitungannya untuk memenuhi kondisi kering.
4. DAF (Dried Ash Free)
Dry & ash free basis merupakan suatu kondisi asumsi dimana batubara sama sekali tidak mengandung air maupun abu. Adanya tampilan dry & ash free basis menunjukkan bahwa hasil analisis dan uji terhadap sampel yang telah dikeringkan di udara terbuka seperti di atas, lalu dikonversikan perhitungannya sehingga memenuhi kondisi tanpa abu dan tanpa air.
5. DMMF (Dried Mineral Matter Free)
Basis DMMF dapat diartikan pula sebagai pure coal basis, yang berarti batubara diasumsikan dalam keadaan murni dan tidak mengandung air, abu, serta zat mineral lainnya.
Untuk konversi perhitungan ke basis ini, maka besarnya zat – zat mineral harus diketahui terlebih dulu. Dalam hal ini, perhitungan yang paling banyak digunakan adalah persamaan parr, seperti ditunjukkan di bawah ini.
M = 1.08A + 0.55S ………. (1)
Dimana
M: Mineral matters (%); A: Ash (%); S: Sulfur (%).
Akan tetapi persamaan ini tidak dapat diterapkan untuk perhitungan yang teliti dari setiap jenis batubara.
Dalam transaksi komoditas batubara, persyaratan kualitas yang umumnya tercantum dalam kontrak pembelian adalah hasil analisis proksimat, yaitu TM, IM, Ash, VM, FC, kemudian ditambah dengan kalori serta sulfur. Karena basis DMMF tidak pernah digunakan untuk uji dan analisis parameter – parameter tadi, maka konversi – konversi nilai kualitas yang muncul di tulisan ini selanjutnya akan dibatasi hanya pada 4 basis saja, yaitu ARB, ADB, DB, dan DAF.
Konversi Hasil Analisis Batubara
Berikut ini disajikan hasil analisis terhadap salah satu sampel batubara yang berasal dari daerah Embalut, Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur.
Tabel 1. Data analisis batubara
05-Data asli
Menggunakan data di atas, kita akan mencoba mengkonversinya ke dalam basis – basis analisis yang lain berdasarkan perhitungan di bawah ini.
Tabel 2. Formula konversi analisis batubara
(Sumber: Coal Convertion Facts, WCI, 2004)
04-Formula konversi
*Untuk DAF, kalikan DB dengan [100 / (100 – A%)]. A dalam ADB.
Berdasarkan perhitungan konversi di atas, maka hasilnya adalah sebagai berikut:
Tabel 3. Konversi Hasil Analisis Batubara
06-Hasil konversi
*Angka berhuruf tebal adalah data asli.
Untuk kalori akan dibahas lebih lanjut di bawah ini, karena parameter ini sangat vital dalam transaksi batubara.
Kalori Dalam Transaksi Batubara
Dalam kontrak pembelian batubara, persyaratan kalori oleh sebagian besar konsumen Jepang selama ini adalah GCV (Gross Calorific Value) dalam basis ADB. Akan tetapi, belakangan ini sebagiannya mulai berubah ke GCV dalam basis ARB. Dan sebenarnya di Eropa Barat, kontrak berbasis ARB untuk GCV ini sudah menjadi mayoritas dalam transaksi batubara saat ini. Bahkan dalam perkembangannya, beberapa konsumen juga mulai beralih ke persyaratan kalori dalam NCV (Net Calorific Value) berbasis ARB.
Perbedaan antara basis ADB dan ARB sudah dijelaskan di atas. Adapun apa yang dimaksud dengan GCV dan NCV akan diterangkan di bawah ini.
Pada saat pembakaran batubara di boiler, air yang menempel di batubara (dalam hal ini TM) serta air yang terbentuk dari persenyawaan hidrogen yang terkandung di dalam batubara dan oksigen, akan berubah menjadi uap air setelah melalui proses pemanasan dan penguapan. Karena tidak memberi nilai tambah apa pun dalam konversi ke energi yang dapat dimanfaatkan selain untuk menguapkan air dalam batubara saja, maka kalor yang digunakan untuk proses tadi disebut kalor laten. Jika kalor laten ini diikutsertakan dalam analisis, maka kalori dalam batubara yang bersangkutan disebut dengan GCV atauHHV (Higher Heating Value). Dan jika faktor kalor laten ditiadakan, maka disebut dengan NCV atau LHV (Lower Heating Value). Hubungan antara GCV dan NCV ditunjukkan oleh persamaan (dalam standar JIS)  di bawah ini:
NCV (kcal/kg) = GCV (kcal/kg) – 6 (9 H + W) ………. (2)
Dimana, H = kadar hidrogen (%) … analisis ultimat.
W = kadar air (%) … analisis proksimat.
Basis analisis untuk kalori, hidrogen, dan kadar air harus sama.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa tampilan besaran kalori dalam NCV menunjukkan kalor atau energi panas efektif yang terkandung dalam batubara yang digunakan untuk konversi energi yang bermanfaat. Kemudian dari persamaan di atas terlihat pula bahwa bila kandungan hidrogen dan kadar air dalam batubara sedikit, maka selisih NCV dan GCV tidaklah terlalu signifikan. Perbedaan yang besar antara kedua tampilan tadi akan muncul pada batubara muda yang masih memiliki kadar air dan hidrogen yang banyak.
Dari paparan di atas maka persyaratan kalori dalam transaksi batubara dapat dibagi menjadi 3, yaitu:
1. GAD (Gross CV; ADB)
Untuk kondisi ini, tampilan kalori cenderung tidak menunjukkan besaran kalor secara tepat yang akan digunakan dalam pemanfaatan batubara, karena Free Moisture tidak termasuk di dalamnya.
2. GAR (Gross CV; ARB)
Karena analisis untuk kalori pada kondisi ini memasukkan faktor kadar air total, maka kondisi ini menunjukkan batubara dalam keadaan siap digunakan. Akan tetapi, tampilan kalori masih belum menunjukkan kalor yang efektif untuk dimanfaatkan dalam konversi energi yang bermanfaat.
3. NAR (Net CV; ARB)
Kondisi inilah yang benar – benar menampilkan energi panas efektif dalam pemanfaatan batubara.
Secara ringkasnya, transaksi komoditas batubara (uap) sebenarnya sama saja dengan “membeli kalor (efektif)”. Sehingga dapat dipahami bahwa munculnya prasyarat NAR merupakan sesuatu yang logis. Untuk mendapatkan nilai GCV dalam NAR ini, perlu dilakukan perhitungan dengan rumus seperti di bawah
NAR (kcal/kg) = GAR (kcal/kg) – 50.7H – 5.83TM ………. (3)
Beberapa hal yang perlu di perhatikan dari persamaan di atas adalah:
- NAR adalah NCV dalam ARB.
- GAR adalah GCV dalam ARB. Karena biasanya dalam ADB, maka harus dikonversi ke ARB.
- H (kadar hidrogen) biasanya dalam DB atau DAF sehingga harus dikonversi ke ARB.
Menggunakan formula dari tabel 2 dan persamaan (3) diatas, kita akan mencoba mengkonversi GCV dari sampel batubara dalam tabel 1 ke NCV berbasis ARB. Karena pada sampel tersebut tidak dilakukan analisis untuk unsur H (hidrogen), maka besaran angka yang akan digunakan disesuaikan dengan tipikal nilai H untuk batubara di daerah tersebut, dalam hal ini sekitar 5.4 (DAF).
Untuk konversi kalori dari GCV (ADB) ke GCV (ARB), maka berdasarkan tabel 3, nilai GCV (ARB) = 5,514 kcal/kg.
Sedangkan perhitungan dari H (DAF) ke H (ARB), maka berdasarkan formula pada tabel 2, nilai H (ARB) = 4.18%.
Bila angka – angka tersebut dimasukkan ke persaman (3), maka NCV (ARB) = 5,191 kcal/kg.
Dengan demikian, maka:
Gross ADB (GAD) = 5,766 kcal/kg;
Gross ARB (GAR) = 5,514 kcal/kg;
Net ARB (NAR)   = 5,191 kcal/kg.
Yang harus diperhatikan adalah bahwa meskipun terdapat 3 nilai yang berbeda untuk kalori, tapi semuanya merujuk ke batubara yang sama. Adapun angka mana yang akan digunakan dalam kontrak pembelian, tergantung dari kesepakatan pembeli dan penjual. Contoh konkret dalam hal ini adalah sebagai berikut.
Bila indeks harga untuk batubara berkalori 6,000 kcal/kg (GCV; ADB) adalah $35.00/t FOBT misalnya, maka harga batubara di kontrak pembelian dalam Gross ADB berdasarkan calorie parity adalah 5,766/6,000 X $35.00/t = $33.64/t.
Berikutnya bila kesepakatan kontrak pembelian adalah dalam Net ARB. Bila index untuk batubara berkalori 6,000 kcal/kg tadi dalam Net ARB adalah 5,500 kcal/kg, maka harga batubara akan menjadi 5,191/5,500 X $35.00/t = $ 33.03/t. (Dalam hal ini, harga index tidak tergantung dari basis analisis).
Penutup
Sama seperti perdagangan secara umum, transaksi komoditas batubara merupakan kesepakatan yang saling menguntungkan bagi pihak pembeli maupun penjual. Oleh karena itu, spesifikasi produk harus benar – benar dipahami dengan baik agar tidak timbul perselisihan di kemudian hari. Penulis berharap semoga tulisan ringkas ini dapat dijadikan masukan yang berarti bagi pihak – pihak yang terkait dengan usaha di bidang batubara.
Referensi:
1.  Bahan Pelajaran Pelatihan Umum Teknik Pertambangan Batubara: Preparasi Batubara – Kontrol Kualitas, NEDO, 2003.
2. Coal Conversion Facts, World Coal Institute, 2004. (http://www.wci-coal.com/)
3. Nippon shijou de youkyuu sareru ippan tan no hinshitsu, Coal Research Laboratory, Idemitsu Kosan Co., Ltd, tanpa tahun.
4. Sekitan no kiso chishiki, Sekitan Shigen Kaihatsu Co., Ltd, tanpa tahun.

Mengenal Tambang Batubara Bawah Tanah

Pemanfaatan secara ekonomis potensi cadangan batubara disebut dengan penambangan batubara, yang terbagi menjadi penambangan terbuka (surface mining atau open cut mining) dan penambangan bawah tanah atau tambang dalam (underground mining).

Bila terdapat singkapan batubara (outcrop) di permukaan tanah pada suatu lahan yang akan ditambang, maka metode penambangan yang akan dilakukan, yaitu metode terbuka atau bawah tanah, ditetapkan berdasarkan perhitungan tertentu yang disebut dengan nisbah pengupasan (Stripping Ratio, SR). Nisbah ini merupakan indikator tingkat ekonomis suatu kegiatan penambangan.
SR = {(Biaya Tambang Dalam) – (Biaya Tambang Terbuka)} / Biaya Pengupasan
Pada perhitungan SR di atas, biaya tambang dalam adalah biaya per batubara bersih (clean coal) dalam ton, sedangkan untuk biaya tambang terbuka adalah biaya per batubara bersih dalam ton dan biaya relamasi, tapi tidak termasuk biaya pengupasan tanah penutup (overburden). Sedangkan biaya pengupasan adalah biaya pengupasan tanah penutup, dalam m3.
Gambar 1
Gambar 1. Batas Kritis Metode Penambangan
Sebagai contoh, bila dari studi kelayakan (feasibility study) ternyata diketahui bahwa biaya tambang dalam pada suatu lahan yang akan ditambang adalah US$150, biaya tambang terbuka adalah US$50, dan biaya pengupasan adalah US$10, maka nisbah pengupasan atau SR adalah 10. Dari gambar 1 di atas terlihat bahwa sampai dengan posisi tertentu yang merupakan batas SR, penambangan terbuka lebih menguntungkan untuk dilakukan. Sedangkan lewat batas tersebut, penambangan akan lebih ekonomis bila dilakukan dengan menggunakan metode tambang dalam.
Selain perhitungan di atas, kondisi lain yang mengakibatkan penambangan bawah tanah harus dilakukan adalah:
1. Posisi lapisan batubara berada di bawah laut.
Contohnya adalah tambang batubara Mitsui Miike Jepang, yang bagian terdalam lapangan penggaliannya sekitar 850 m di bawah permukaan laut. Tambang terbesar di Jepang ini tutup pada tanggal 30 Maret 1997, setelah beroperasi selama 124 tahun.
2. Posisi batubara terletak jauh di kedalaman tanah.
Contohnya adalah tambang dalam PT Kitadin Embalut dan PT Fajar Bumi Sakti di Kalimantan Timur.
Meskipun perhitungan kelayakan ekonomis di atas merupakan faktor utama untuk menentukan metode penambangan, hal – hal lain yang juga menjadi faktor pertimbangan diantaranya adalah kondisi sosial calon lokasi tambang, masalah lingkungan hidup, dan status hukum lokasi yang akan ditambang. Hal inilah yang menyebabkan baik tambang terbuka maupun tambang dalam memiliki kelebihan dan kekurangannya masing – masing.
Pada tambang terbuka misalnya, meskipun investasinya lebih kecil dan memiliki tingkat keterambilan batubara (recovery) di atas 90%, tapi kurang bersahabat dari segi lingkungan dan terkadang menimbulkan gesekan dengan masyarakat sekitar terkait polusi debu maupun masalah kepemilikan lahan.
Gambar 2
Gambar 2. Kegiatan Tambang Terbuka
Sebaliknya untuk tambang dalam, meskipun masalah sosial maupun kerusakan lingkungan relatif dapat dihindari, tapi kekurangannya adalah investasi awal yang besar, dan tingkat keterambilan batubara yang tidak setinggi pada tambang terbuka. Dengan mengemukanya isu kelestarian lingkungan dewasa ini, tambang dalam merupakan satu-satunya pilihan pada penambangan batubara yang cadangannya tersimpan di lokasi hutan lindung misalnya.
Teknologi Tambang Dalam
Pada prinsipnya, penambangan batubara dengan menggunakan metode tambang dalam memerlukan 3 persyaratan teknis yang mutlak harus dipenuhi, yaitu
1. Pemahaman secara menyeluruh terhadap kondisi alam di lokasi yang akan ditambang.
2. Teknologi penambangan yang sesuai dengan kondisi lapangan penggalian, aman, ekonomis, dan menghasilkan tingkat keterambilan batubara yang tinggi.
3. Sumber daya manusia yang handal.
Ketiga hal diatas mudahnya disingkat dengan alam, teknologi, dan manusia.
Data geologi yang cukup mengenai kondisi tersimpannya batubara seperti kedalaman lapisan, jumlah lapisan, tebal lapisan, kemiringan lapisan (dip) dan arahnya (strike), jumlah cadangan, dan data pendukung lainnya seperti formasi batuan, kemudian ada tidaknya patahan (fault) atau lipatan (fold), akan sangat membantu untuk menentukan metode pembukaan tambang, metode pengambilan batubara (extraction), penggalian maju (excavation/development), transportasi baik material maupun batubara, penyanggaan (support), ventilasi, drainase, dan lain – lain.
Khususnya untuk menangani permasalahan gas berbahaya (hazardous gases) seperti CO dan gas mudah nyala (combustible gas) seperti metana yang muncul di tambang dalam, perencanaan sistem ventilasi yang baik merupakan hal mutlak yang harus dilakukan. Selain untuk mengencerkan dan menyingkirkan gas – gas tersebut, tujuan lain dari ventilasi adalah untuk menyediakan udara segar yang cukup bagi para pekerja tambang, dan untuk memperbaiki kondisi lingkungan kerja yang panas di dalam tambang akibat panas bumi, panas oksidasi, dll.
Dengan memperhatikan ketiga tujuan di atas, maka volume ventilasi (jumlah angin) yang cukup harus diperhitungkan dalam perencanaan ventilasi. Secara ideal, jumlah angin yang cukup tersebut hendaknya terbagi secara merata untuk lapangan penggalian (working face), lokasi penggalian maju (excavation/development), serta ruangan mesin dan listrik
Jumlah angin yang terlalu kecil akan menyebabkan gas – gas mudah terkumpul sehingga konsentrasinya meningkat, jumlah pasokan oksigen berkurang, dan lingkungan kerja menjadi tidak nyaman. Sebaliknya, bila volume anginnya terlalu besar, maka hal ini dapat menimbulkan masalah serius pula yaitu swabakar batubara (spontaneous combustion).
Swabakar batubara terjadi akibat proses oksidasi batubara. Dalam kondisi normal, batubara akan menyerap oksigen di udara dan menimbulkan proses oksidasi perlahan, sehingga terjadi panas oksidasi. Karena nilai konduktivitas panas batubara adalah 1/4 dari konduktivitas panas batuan, maka panas oksidasi sulit berpindah ke batuan di sekitarnya, sehingga akan terus terakumulasi di dalam batubara secara perlahan. Bila sistem ventilasi yang baik untuk menangani hal ini tidak dilakukan, maka suhunya akan terus meningkat sehingga dapat mencapai titik nyala, dan akhirnya menimbulkan kebakaran.
Adapun berdasarkan teknik pengambilan batubaranya, metode tambang dalam secara umum terbagi dua, yaitu Room & Pillar (RP) dan Long Wall (LW).
Room & Pillar Mining
Pada metode penambangan RP, batubara diekstraksi dengan meninggalkan pilar yang difungsikan sebagai penyangga ruang kosong (room) pada lapisan batubara di dalam tanah. Ruang kosong itu sendiri terbentuk sebagai akibat terambilnya batubara pada lapisan yang bersangkutan. Adapun ukuran pilar ditentukan dengan menghitung kekuatan batuan atap, lantai serta karakteristik lapisan batubara, yang dalam hal ini adalah tingkat kekuatan/kekerasannya.
Pada praktiknya, area yang akan ditambang dibagi terlebih dulu ke dalam bagian – bagian yang disebut panel, dimana pengambilan batubara dilakukan di dalamnya. Sebagaimana terlihat pada gambar 3 di bawah, barrier pillar berfungsi untuk memisahkan panel – panel penambangan, sedangkan panel pillarberfungsi untuk menahan ruang kosong pada panel saja. Dengan demikian, meskipun masih terdapat resiko runtuhan atap pada suatu panel, tapi keberadaan barrier pillar akan memberikan jaminan keamanan melalui penyanggaan area tambang secara keseluruhan.
Gambar 3
Gambar 3. Konsep Room & Pillar
Gambar di bawah ini menunjukkan rencana penambangan dengan metode RP di salah satu tambang batubara bawah tanah.
Gambar 4
Gambar 4. Perencanaan RP.

(Sumber: Dokumen pribadi)
RP adalah metode penambangan yang sederhana dan tidak memerlukan biaya yang besar. Akan tetapi, cara ini hanya akan menghasilkan recoverybatubara yang rendah, umumnya maksimal 60%, disamping memerlukan kondisi lapisan batubara yang landai (flat) dan relatif tebal. Selain itu, RP hanya bisa diterapkan pada penambangan lapisan batubara yang dekat dengan permukaan tanah karena tekanan batuannya belum begitu besar. Seiring makin dalamnya lokasi penambangan berarti tekanan batuan akan membesar, serta potensi emisi gas dan keluarnya air tanah akan bertambah. Pada kondisi demikian, RP sudah tidak layak lagi untuk dilakukan sehingga diperlukan metode lain yang lebih aman dan ekonomis, yaitu Long Wall.
Long Wall Mining
Pada metode ini, penambangan dilakukan setelah terlebih dulu membuat 2 buah lorong penggalian pada suatu blok lapisan batubara. Lorong yang satu terhubung dengan lorong peranginan utama (main shaft in-take), berfungsi untuk menyalurkan udara segar serta untuk pengangkutan batubara. Lorong ini sebut dengan main gate. Sedangkan lorong satunya lagi yang disebut dengan tail gate terhubung dengan lorong pembuangan utama (main shaft out-take/exhaust), berfungsi untuk menyalurkan udara kotor keluar tambang serta untuk pengangkutan material ke lapangan penggalian (working face). Udara kotor yang dimaksud disini adalah udara yang telah melewati lapangan penggalian, sehingga telah tercampur dengan debu batubara dan gas – gas seperti metana, karbondioksida, CO, atau gas yang lain tergantung dari kondisi geologi di lokasi tersebut.
Pada gambar 5 di bawah, udara bersih ditunjukkan dengan panah warna biru, sedangkan udara kotor dengan panah warna merah.
Gambar 5
Gambar 5. Metode Long Wall
Bila ditinjau dari arah kemajuan lapangan (working face), maka terdapat 2 metode pada LW, yaitu advancing LW (LW maju) dan retreating LW (LW mundur).
Pada advancing LW, penggalian maju untuk main gate dan tail gate dilakukan bersamaan dengan penambangan batubara, seperti ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 6
Gambar 6. Skema LW maju.
Berdasarkan skema penggalian di atas, maka seiring dengan majunya kedua lorong serta lapangan penggalian, terlihat bahwa lokasi yang batubaranya telah diambil akan meninggalkan ruang yang terisi dengan batuan atap yang telah diambrukkan. Bekas lapangan penggalian itu disebut dengan gob. Pada metode ini, pekerjaan penting yang harus dilakukan adalah menjaga agar main gate dan tail gate tetap tersekat dengan sempurna terhadap gob sehingga sistem peranginan atau ventilasi dapat berjalan dengan baik.
Kelebihan metode ini adalah produksi dapat segera dilakukan bersamaan dengan penggalian lorong main gate dan tail gate. Namun seiring dengan semakin majunya penggalian, maintenance kedua lorong menjadi semakin sulit dilakukan karena tekanan lingkungan yang bertambah akibat keberadaan gob yang meluas. Selain membawa resiko ambrukan, tekanan batuan tersebut juga akan menyebabkan dinding lorong yang merupakan sekat antara kedua lorong dengan gob menjadi mudah retak dan rusak sehingga angin dapat mengalir masuk ke dalam gob. Karena di gob juga terdapat banyak serpihan atau bongkahan batubara yang tersisa, maka masuknya angin ke lokasi ini secara otomatis akan meningkatkan potensi swabakar. Disamping itu, kelemahan metode LW maju yang lain adalah rentan terhadap fenomena geologi yang tidak menguntungkan yang muncul di dalam tambang, misalnya patahan atau batubara menghilang (wash out). Tidak sedikit penggalian LW maju terpaksa harus terhenti dan pindah ke lokasi lain dikarenakan faktor geologi tadi.
Agar penambangan menjadi lebih efektif, aman, dan ekonomis, maka pada LW diterapkan metode mundur atau retreating.
Pada LW mundur, main gate dan tail gate dibuat terlebih dulu pada blok lapisan batubara yang ingin ditambang, dengan panjang lorong dan lebar area penggalian ditentukan berdasarkan kondisi geologi serta teknik penambangan yang sesuai di lokasi tersebut. Gambar 7 di bawah ini menunjukkan pekerjaan persiapan lapangan penggalian, sedangkan gambar 8 menampilkan lapangan penggalian yang telah siap untuk dilakukan LW mundur.
Gambar 7
Gambar 7. Persiapan LW mundur
Gambar 8
Gambar 8. Lapangan yang telah siap untuk LW mundur
(Sumber: M. Uehara, JCOAL)
Ketika penambangan secara LW mundur telah dimulai, maka keadaannya dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 9
Gambar 9. Kondisi penambangan LW mundur
Penambangan dapat dilakukan dengan menggunakan kombinasi penyangga besi (steel prop) dan link bar untuk menopang atap lapangan, serta coal pickuntuk ekstraksi batubara. Sedangkan kereta tambang (mine car) digunakan sebagai alat transportasi batubara.
Gambar 10
Gambar 10. LW mundur menggunakan steel prop & link bar

(Sumber: PT Kitadin Embalut, Kaltim)
Gambar 11
Gambar 11. Ekstraksi batubara menggunakan coal pick
(Sumber: PT Fajar Bumi Sakti, Kaltim)
Untuk lebih meningkatkan efisiensi penambangan, mekanisasi tambang dalam secara menyeluruh atau sebagian (semi mekanisasi) dapat dilakukan dengan terlebih dulu memperhatikan kondisi geologi dan perencanaan penambangan secara jangka panjang. Mekanisasi pada lapangan penggalian misalnya melalui kombinasi penggunaan drum cutter dan penyangga berjalan (self-advancing support), sedangkan pada fasilitas transportasi batubara misalnya dengan menggunakan belt conveyor.
Gambar 12
Gambar 12. Ekstraksi batubara menggunakan drum cutter
Gambar 13
Apabila kegiatan penggalian batubara di suatu blok sudah selesai, maka safety pillar akan disisakan untuk menjamin keamanan tambang dari bahaya ambrukan. Pada saat itu, tail gate dan main gate harus disekat (sealing) sempurna untuk mencegah masuknya aliran udara segar sehingga proses oksidasi batubara pada gob terhenti. Di dalam lokasi yang telah disekat, kadar gas metana akan terus bertambah, sedangkan oksigen akan menurun.
Gambar 14
Gambar 14. Akhir penggalian LW mundur.
Dibandingkan dengan LW maju yang dapat segera berproduksi, diperlukan waktu yang lebih lama dan biaya material yang mencukupi pada LW mundur untuk persiapan lapangan penggaliannya. Meskipun demikian, dengan maintenance lorong dan pengaturan sistem ventilasi yang relatif mudah menyebabkan LW mundur lebih aman dari resiko ambrukan dan swabakar. Selain itu, kondisi geologi yang akan dihadapi saat penggalian di lapangan nantinya dapat diprediksi lebih dulu ketika dilakukan penggalian lorong dalam rangka persiapan lapangan. Dengan demikian, langkah antisipasi untuk mengatasi fenomena geologi yang tidak menguntungkan yang mungkin timbul pada saat penambangan dapat diperhitungkan dengan baik.
Penutup
Tambang dalam adalah salah satu jawaban terhadap seruan pemerintah mengenai penambangan berwawasan konservasi. Namun, alangkah jauh baik bila tambang dalam tidak hanya dilihat dari sudut pandang sebagai upaya untuk menghabiskan cadangan yang tersisa dari aktivitas open cut mining saja.
Banyak dari kita mungkin pernah mendengar nama – nama Mitsui, Mitsubishi, atau Sumitomo, yang merupakan perusahaan – perusahaan raksasa asal Jepang. Namun, mungkin segelintir saja yang mengetahui bahwa membesar dan mengguritanya kerajaan bisnis ketiganya karena dipicu oleh keterlibatan mereka dalam usaha pertambangan batubara di Jepang.
Disini penulis akan mengetengahkan sebagian catatan tentang Mitsui, yang diambil dari sumber di internet maupun perbincangan dengan eks karyawan Mitsui Mining yang penulis kenal.
Tepat 3 tahun setelah tambang batubara Miike yang terletak di pulau Kyushu secara resmi dikelola oleh pemerintahan Meiji pada tahun 1873, Mitsui Bussan berdiri pada tahun 1876 dengan bisnis utamanya yaitu menangani transportasi dan penjualan batubara dari tambang tersebut. Ketika pemerintah melakukan privatisasi atas tambang terbesar di Jepang itu, grup Mitsui akhirnya berhasil menjadi pemiliknya.
Dalam perjalanannya, grup Mitsui mendirikan anak perusahaan bernama Mitsui Mining untuk mengelola tambang – tambang yang berada di bawah kepemilikan mereka. Di Jepang, sebagian besar tambang batubara adalah tambang bawah tanah, bahkan sebagian di antaranya terletak di bawah laut seperti tambang Miike. Meskipun pada awalnya Mitsui menggunakan peralatan yang dimpor dari Amerika atau Eropa, mereka perlahan – lahan mengembangkan sendiri teknologi permesinan dan kelistrikan untuk tambang dalam, sehingga lahirlah Mitsui Miike Machinery yang terkenal dengan produk steel prop dan self-advancing support yang handal. Teknologi penyanggaan tambang dalam dari Mitsui ini sekarang dikembangkan di Australia.
Selain itu, keberadaan batubara kokas di tambang Miike membuat Mitsui Mining juga mengembangkan kontrol kualitas untuk kokas bagi keperluan industri baja. Penguasaan teknologi kokas inilah yang menjadi salah satu kunci kemajuan industri baja Jepang. Sehingga tidaklah mengherankan bila Mitsui Mining juga terkenal di dunia dengan know how kokasnya. Karena itu, tidak berlebihan pula bila sebagian masyarakat Jepang menganggap bahwa Mitsui Mining beserta tambang Miike adalah salah satu penopang keberhasilan modernisasi mereka.
Beberapa hal di atas hanyalah sebagian kecil dari peranan tambang batubara terhadap berkembangnya grup Mitsui. Mitsubishi dan Sumitomo juga tidak jauh berbeda. Berawal dari pengusahaan batubara, divisi pertambangan Mitsubishi sekarang berkembang menjadi salah satu pemain utama industri pemrosesan mineral, sedangkan Sumitomo saat ini lebih terfokus pada pertambangan mineral baik di Jepang maupun di luar negara mereka.
Poin utama yang penulis ingin sampaikan adalah jangan pernah menganggap kekayaan alam hanya sebagai barang komoditas belaka yang setelah dieksploitasi dengan teknologi yang relatif mudah seperti open cut mining terus kemudian ditinggalkan begitu saja. Tambang dalam memerlukan investasi yang tidak sedikit, membutuhkan waktu untuk persiapan produksi, serta resiko kerja yang relatif tinggi. Jepang pastinya menyadari hal ini, tapi dalam waktu yang bersamaan rupanya mampu melihat nilai strategis dari eksistensi tambang dalam. Mereka memberikan contoh yang nyata betapa meskipun posisinya berada di bawah laut, mereka tetap mengusahakan batubara dan memberikan banyak insentif bagi industri tambang dalam untuk pengembangan teknologi penambangan, keselamatan (safety), serta pemrosesan batubara, yang efek rantai dari penguasaan teknologi itu membawa mereka kepada penguasaan teknologi canggih lainnya. Meskipun saat ini industri tambang batubara di Jepang sudah berakhir, tapi mengingat peranan batubara dalam industrialisasi di sana, rekan penulis yang orang Jepang sampai mengatakan: subete ga sekitan kara hajimatta … semuanya bermula dari batubara.
Mudah – mudahan tulisan ini dapat menjadi masukan yang berarti bagi banyak pihak yang peduli  dengan kemajuan bangsa.

Tambang Terbuka (Open Pit)



Metoda ini cocok dipakai untuk ore bodies yang berbentuk horizontal yang memungkinkan produksi tinggi dengan ongkos rendah.  Walaupun “stripping” dan “quarrying” termasuk ke dalam open pit mining, namun strip mining biasanya dipakai untuk penambangan batubara dan quarry mining yang berhubungan dengan produksi non-metallic minerals seperti dimension stone, rock aggregates, dll.

Kegiatan penambangan ini terkadang berada di bawah permukaan tanah, bahkan kedalamannya dapat mencapai ratusan meter seperti pada tambang terbuka tembaga (copper mine) di Bingham Canyon Utah (USA).

Apabila diyakini keberadaan endapan mineral dekat dengan permukaan, hingga dapat dipastikan pemilihan metoda penambangannya adalah tambang terbuka (open pit); hanya perlu dipertanyakan tentang “economic cut off limitnya”, hingga dimungkinkan adanya perubahan metoda penambangan ke arah underground (tambang bawah tanah) bila penyebaran endapan mineral dapat menjamin.

Kebanyakan tambang batubara di Indonesia menggunakan metoda tambang terbuka, oleh karena sebagian besar cadangan batubara terdapat pada dataran rendah atau pada daerah pegunungan dengan topografi yang landai dengan kemiringan lapisan batubara yang kecil (<30°).  Untuk cebakan yang berada di bawah permukaan tetapi relatif masih dangkal, maka metoda penambangan terbuka umumnya akan lebih ekonomis dibandingkan dengan tambang dalam (bawah permukaan).  Dan bila cebakan itu berada jauh di bawah permukaan dengan bentuk yang tidak beraturan, maka mungkin penambangan dengan cara tambang bawah tanah yang masih dianggap ekonomis.

Ada kriteria yang dapat digunakan sebagai dasar untuk penentuan pemilihan apakah suatu cadangan (lapisan batubara) akan ditambang dengan metoda tambang terbuka atau tambang dalam yaitu dengan membandingkan besarnya nilai tanah penutup (waste) yang harus digali dengan volume atau tonase batubara yang dapat ditambang.  Perbandingan ini dikenal dengan istilah “stripping ratio”.  Apabila nilai perbandingan ini (stripping ratio) masih dalam batas-batas keuntungan, maka metoda  tambang terbuka dianggap masih ekonomis.   Sebaliknya apabila nilainya di luar batas keuntungan, maka metoda penambangan tambang dalam yang dipilih. 

Beberapa keuntungan yang diperroleh bila menggunakan tambang terbuka diantaranya yaitu:
1. Produksi tinggi
2. Konsentrasi operasi (kegiatan) tinggi
3. Ongkos operasi per ton bijih yang ditambang rendah
4. Kegiatan eksplorasi dan keadaan geologi lebih mudah
5. Leluasa dalam pemilihan alat gali/muat
6. Recovery tinggi
7. Perencanaan lebih sederhana
8. Kondisi kerja lebih baik /karena berhubungan dengan udara luar
9. Relatip lebih aman
10 Pemakaian bahan peledak leluasa dan effisien

Untuk dapat menentukan metoda penambangan apa yang cocok untuk diterapkan maka perlu untuk membandingkan efisiensi ekonomi dari open mining dan underground mining , terkecuali keuntungan dari salah satu metode sudah terlihat jelas.

Karakteristik dasar yang digunakan dalam evaluasi ekonomi dari tambang terbuka adalah“stripping ratio” , yaitu besarnya volume dari over burden yang digali per unit ore yang diperoleh.

Dalam penambangan open pit , perlu dihitung ongkos untuk pembuangan waste over burden dan waste dari country rock.(lihat gambar1)


Perbandingan antara waste dan ore oleh karenanya merupakan faktor kontrol dalam membandingkan ongkos penambangan ore berdasar open pit dengan metode underground.