Eksplorasi Batu Bara

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.

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 formasicool-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.

PETA	Survei Umum	Survei Rinci
Peta Geologi	1 : 10.0000 - 50.000	1 : 1.000 - 3.000
Peta Penampang Gelogi	1 : 10.0000 - 50.000	1 : 1.000 - 3.000
Peta Penampang Stratigrafi	1 : 500 – 1.000	1 : 200 - 500
Peta Korelasi Penampang Startigrafi	1 : 500 – 1.000	1 : 500 – 1.000
Peta Penampang Columnar	1 : 200 – 1.000	1 : 200 - 500
Peta Kontur Lapisan Batubara	1 : 10.000 – 25.000	1 : 1.000 – 5.000
Peta Isopach Lapisan Batubara	1 : 10.000	1 : 1.000 – 5.000
Peta Distribusi Kualitas Batubara	1 : 10.000	1 : 1.000 – 5.000
Peta Kalkulasi Cadangan Batubara	1 : 10.000	1 : 500 – 1.000

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 (DetailedExplorati on)

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.

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. Sehinggapengurangan 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%