METODE PENAMBANGAN BATUBARA

BATUBARA DAN GAMBUT

Ir. Sukandarumidi,MSc., Ph.D

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Metode penambang batubara sangat tergantung pada :
-          Keadaan geologi daerah antara lain sifat lapisan batuan penutup, batuan lantai batubara dan struktur geologi.
-          Keadaan lapisan batubaradan bentuk deposit.
Pada dasarnya dikenal dua cara penambangan batubara yaitu :
Cara tambang dalam, dilakukan pertama-tama dengan jalan membuat lubang persiapan baik berupa lubang sumuran ataupun berupa lubang mendatar atau menurun menuju ke lapisan batubara yang akan ditambang. Selanjutnya dibuat lubang bukaan pada lapisan batubaranya sendiri.
Cara penambangnnya dapat dilakukan :
a. Secara manual, yaitu menggunakan banyak alat yang memakai kekuatan tenaga
    manusia.
b. Secara mekanis, yaitu mempergunakan alat sederhana sampai menggunakan sistem
    elektronis dengan pengendalian jarak jauh.
Cara tambang terbuka, dilakukan pertama-tama dengan mengupas tanah penutup. Pada saat ini metode penambangan mana yang akan digunakan dipilih dan kemungkinan mendapatkan peralatan tidak mengalami masalah. Peralatan yang ada sekarang dapat dimodifikasikan sehingga berfungsi ganda . Perlu diketahui pula bahwa berbagai jenis batubara memerlukan jenis dan peralatan yang berbeda pula. Mesin-mesin tambang modern sudah dapat digunakan untuk pekaerjaan kegiatan penambangan dengan jangkauan kerja yang lebih luas dan mampu melaksanakan berbagai macam pekerjaan tanpa perlu dilakukan perubahan atau modifikasi yang besar.
Pemilihan metode penambangan batubara baik yang akan ditambang secara tambang dalam ataupun tambang terbuka.

1.      METODE PENAMBANGAN SECARA TAMBANG DALAM
Pada penambangan batubara dengan metode penambangan dalam yang peting adalah bagaimana mempertahankan lubang buka seaman mungkin agar terhindar dari kemungkinan :
-          Keruntuhan atap batuan
-          Ambruknya dinding lubang (rib spalling)
-          Penggelembungan lantai lapisan batubara (floor heave)
Kejadian tersebut diatas disebabkan oleh terlepasnya energi yang tersimpan secara alamiah dalam endapan batubara. Energi yang terpendam tersebut merupakan akibat terjadinya perubahan atau deformasi bentuk endapan batubara selama berlangsungnya pembentukan deposit tersebut. Pelepasan energi tersebut disebabkan oleh adanya perubahan keseimbangan tegangan yang terdapat pada massa batuan akibat dilakukannya kegiatan pembuatan lubang-lubang bukaan tambang. Disamping itu kegagalan yang disebabkan batuan dan batubara itu tidak mempunyai daya penyanggaa di samping faktor-faktor alami dari keadaan geologi endapan batubara tersebut.
Penambangan batubara secara tambang dalam kenyatannnya sangat ditentukan oleh cara mengusahakan agar lubang bukaan dapat dipertahankan selama mungkin pada saat berlangsungnya penambangan batubara dengan biaya rendah atau seekonomis mungkin.
Untuk mencapai keinginan tersebut maka pada pembuatan lubang bukaan selalu diusahankan agar :
-          Kemampuan penyangga dari atap lapisan
-          Kekuatan lantai lapisan batubara
-          Kemampuan daya dukung pilar penyangga.
Namun apabila cara manfaat sifat alamiah tersebut sulit untuk dicapai, maka beberapa cara penyanggan buatan telah diciptakan oleh ahli tambang.
Metode penambangan secara tambang dalam pada garis besarnya dapat dibedakan yaitu :
a.       Room and Pillar atau disebut Bord and Pillar
b.      Longwall
Kedua metode tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan sendiri-sendiri terutama pada keadaan endapan batubara yang dihadapi di samping faktor lainnya yang perlu diperhatikan dalam pemilihan metode penambangan tersebut.
a.      Metode Room and Pillar
Cara penambangan ini mengandalkan endapan batubara yang tidak diambil sebagai penyangga dan endapan batubara yang diambil sebagai room. Pada metode ini penambangan batubara sudah dilakukan sejak pada saat pembuatan lubang maju. Selanjutnya lubang maju tersebut dibesarkan menjadi ruangan–ruangan dengan meninggalkan batubara sebagai tiang penyagga. Besar bentuk dan ruangan sebagai akibat pengambilan batubaranya harus diusahakan agar penyangga yang dipakai cukup memadai kuat mempertahankan ruangan tersebut tetap aman sampai saatnya dilakukan pengambilan penyangga yang sebenarnya yaitu tiang penyangga batubara (coal pillar). Metode ini mempunyai keterbatasan-keterbatasan dalam besaran jumlah batubara yang dapat diambil dari suatu cadangan batubara karena tidak semua tiang penyangga batubara dapat diambil secara ekonomis maupun teknik.
Dari seluruh total cadangan terukur batubara yang dapat diambil dengan cara penambangan metode Room and Pillar ini paling besar lebih kurang 30-40% saja. Hal ini disebabkan banyak batubara tertinggal sebagi tiang-tiang pengaman yang tidak dapat diambil. (Gambar…Sketsa sistem penambangan dengan cara Room and Pillar.)
b.      Metode Longwall
Ada dua cara penambangan dengan menggunakan metode Longwall yaitu :
-          Cara maju (advancing)
-          Cara mundur (retreating)
Pada penambangan dengan metode advancing Longwall terlebih dahulu dibuat lubang maju yang nantinya akan berfungsi sebagi lubang utama (main gate) dan lubang pengiring (tail gate), dibuat bersamaan pada pengambilan batubara dari lubang buka tersebut.
Kedua lubang bukaan tersebut digunakan sebagai saluran udara yang diperlukan untuk menyediakan udara bersih pada lubang bukaannya di samping untuk keperluan transportasi batubaranya dan keperluan penyediaan material untuk lubang bukannya.
Metode ini akan memberikan hasil lebih cepat karena tidak memerlukan waktu menunggu lubang yang diperlukan yaitu lubang utama dan lubang pengiring.
Pada metode retreating Longwall merupakan kebalikan dari metode advancing  longwall karena pengambilan batubara belum dapat dilakukan sebelum selesai dibuat suatu panel yang akan memberikan batasan lapisan batubara yang akan diekstraksi (diambil)
Pemilihan salah satu metode tersebut harus memperhatikan keadaan dan kondisi alami yang diremukan pada endapan batubara itu sendiri agar nantinya tidak menghadapi kesulitan-kesulitan selama dilakukan ekstraksi yang pada akhirnya tentu bertujuan mencari biaya serendah mungkin. (gambar ….Skema sistem penambangna Longwall)
Selain kedua metode tersebut terdapat pula beberapa variasi metode penambangan yang dapat diterapkan. Hal ini tergantung pada macam dan jenis serta ketebalan lapisan disamping kemiringan lapisan batubara yang perlu juga diperhatikan.
Peralatan yang digunakan pada penambangan tambang dalam dapat dibagi dalam dua kategori yaitu :
-          Peralatan untuk pekerjaan persiapan
-          Peralatan untuk pengambilan batubara.
Pada saat ini kemampuan peralatan tambang dalam sudah demikian maju sehingga seluruih kegiatan pekerjaan fisik yang dilakukan oleh manusia, praktis sudah dapat digantikan oleh mesin atau alat batu mekanis.

2.      METODE PENAMBANGAN SECARA TAMBANG TERBUKA
Kelebihan dari tambang terbuka dibandingkan dengan tambang dalam adalah :
-          Relatif lebih aman
-          Relatif lebih sederhana
-          Mudah pengawasannya
Pada saat ini sebagian besar penambangan batubara dilakukan dengan metode tambang terbuka, lebih-lebih setelah digunakannya alat-alat besar yang mempunyai kapasitas muat dan angkut yang besar untuk membuang lapisan penutup batubara menjadi lebih murah dan menekan biaya ekstraksi batubara.
Selain itu prosentase batubara yang diambil jauh lebih besar dibandingkan dengan batubara yang dapat diekstraksi dengan cara tambang dalam. Penambangan batubara dengan metode tambang terbuka saat ini diperoleh 85% dari total mineable reserve, sedang dengan metode tambang dalam paling besar hanya 50% saja.
Walaupun demikian penambangan secara tambang terbuka mempunyai keterbatasan yaitu :
-          Dengan peralatan yang ada pada saat sekarang ini keterbatasan kedalaman lapisan batubara yang dapat ditambang.
-          Pertimbangan ekonomi antara biaya pembuangan batuan penutup dengan biaya pengambilan batubara.
Beberapa tipe tambang terbuka :
Tipe penambangan batubara dengan metode tambang terbuka tergantung pada letak dan kemiringan serta banyaknya lapisan batubara dalan satu cadangan. Disamping itu metode tambang terbuka dapat dibedakan juga dari cara pemakain alat dan mesin yang digunakan dalam penambangan.
Beberapa tipe penambangan batubara dengan metode tambang terbuka adalah :
a.      Contour Mining
Tipe penambangan ini pada umumnya dilakukan pada endapan batubara yang terdapat di pegunungan atau perbukitan. Penambangan batubara dimulai pada suatu singkapan lapisan batubara dipermukaan atau crop line dan selanjutnya mengikuti garis kontur sekeliling bukit atau pegunungan tersebut.
Lapisan batuan  penutup batubara dibuang kearah lereng bukit dan selanjutnya batuan yang telah tersingkap diambil dan diangkut. Kegiatan penambangan berikutnya dimulai lagi seperti tersebut diatas pada lapisan batubara yang lain sampai pada suatu ketebalan lapisan penutup batubara  yang menentukan batas limit ekonominya atau sampai batas maksimum ke dalaman dimana peralatan tambang tersebut dapat bekerja. Batas ekonomi ini ditentukan oleh beberapa variabel antara lain :
-          Ketebalan lapisan batubara
-          Kualitas
-          Pemasaran
-          Sifat dan keadaan lapisan batuan penutup
-          Kemampuan peralatan yang digunakan
-          Persyaratan reklamasi
(gambar tambang terbuka tipe Contour Mining ….)
Peralatan yang digunakan untuk cara penambangan ini pada umumnya memakai peralatan yang mempunyai mobilitas tinggi atau dikenal sebagai mobil equipment.
Alat-alat besar seperti :
-          Sebagai alat muat :      Wheel Loader
Track Loader
Face Shovel
Backhoe
-          Sebagai alat angkut jarak jauh : Off Highway Dump Truck
-          Sebagai alat angkut jarak dekat : Scraper
Alat-alat tersebut dipergunakan untuk pekerjaan pembuangan lapisan penutup batubara sedangkan untuk pengambilan batubaranya dapat digunakan alat yang sama atau yang lebih kecil tergantung tingkat produksinya. Kapasitas alat angkut berupa Off Highway Dump Truck antara 18 ton sampai 170 ton.
Mengingat batuan penutupnya sangat keras maka digunakan sistem peledakan ( Blasting system), dengan menggunakan beberapa unit alat bor drill blasthole Machine yang mempunyai kemampuan bor berdiameter sampai 6 inches, sedangkan bahan peledaknya digunakan Ammonium Nitrate dan Solar ANFO.
b.      Open Pit Mining
Open Pit Mining adalah penambangan secara terbuka dalam pengertian umum. Apabila hal ini diterapkan pada endapan batubara dilakukan dengan jalan membuang lapisan batuan penutup sehingga lapisan batubaranya tersingkap dan selanjutnya siap untuk diekstraksi. Peralatan yang dipakai pada penambangan secara open pit dapat bermacam-macam tergantung pada jenis dan keadaan batuan penutup yang akan dibuang. Dalam pemilihan peralatan perlu dipertimbangkan :



-     Kemiringan lapisan batubara
Pada lapisan dengan kemiringan cukup tajam, pembuangan lapisan penutup dapat menggunakan alat muat baik berupa face shovel, front end loader atau alat muat yang lainnya.
-          Masa operasi tambang
Penambangan tipe open pit biasanya dilakukan pada endapan batubara yang mempunyai lapisan tebal atau dalam dan dilakukan dengan menggunakan beberapa bench. Peralatan yang digunakan untuk pembuang lapisan penutup batubara dibedakan sebagai berikut:
1.      Peralatan yang bersifat mobil antara lain Truck Shovel, Front end loader, Bulldozer, Scrapper.
2.      Peralatan yang bersifat bekerja secara kontinu membuang lapisan penutup tanpa dibantu alat angkut antara lain :
a.      Dragline
Baik yang dengan scrawler maupun walking dragline. Alat ini mengeruk dan langsung membuang sendiri. Kapasitasnya bervariasi mulai dari yang kecil kurang dari 5 m dan jarak buang lebih dari 75 m.
b.      Face Shovel
Ada dua tipe yaitu :
1.      Stripping Shovel
Mempunyai kapasitas mangkok (bucket) yang besar dan jangkauan yang panjang digunakan sebagai alat pembuangan lapisan penutup batubara tanpa perlu bantuan alat angkut yang lain. Pada umumnya kapasitas mangkok berukuran lebih besar dari 20 m, dengan jangkauan buang lebih dari 25 m.
2.      Loading Shovel
Yang dipergunakan sebagai alat muat yang umunya kapasitas isi mangkok dan panjang jangkauan lebih pendek.
c.       Bucket Wheel Excavator
Adalah alat penggali dan pengangkut sekaligus. Alat ini dapat bekerja sendiri atau dibantu alat lain berupa belt conveyor dan dapat dibantu dengan alat yang dinamakan belt transfer, dan selanjutnya pada ujung belt conveyor dipasang alat yang dinamakan belt spreader yang digunakan untuk menyebarkan hasil galian batuan penutup ketempat pembuangan dumping disposal area.
c.       Stripping Mining
Tipe penambangan terbuka yang diterapkan pada endapan batubara yang lapisannya datar dekat permukaan tanah. Alat yang digunakan dapat berupa alat yang sifatnya mobil atau alat penggalian yang dapat membuang sendiri. Penambangan batubara khususnya di Kalimantan akan dimulai dengan cara tambang terbuka yang memakai alat kerja bersifat mobil.

TEKNIK PENAMBANGAN LAPISAN BATUBARA TIPIS

Penyebaran batubara tidak selalu diiringi oleh kualitas dan ketebalan yang menggembirakan, karena sering dijumpai kualitas batubara di suatu daerah cukup tinggi sementara ketebalannya kurang dari 1 m atau sebaliknya.
Ketebalan lapisan batubara berhubungan erat  dengan teknik penggaliannya yang sudah barang tentu diarahkan pada efisiensi sistem penambangan yang secara ekonomi layak diterapkan. Sampai saat ini untuk menggali lapisan batubara dengan ketebalan kurang dari 1 m, baik pada tambang bawah tanah maupun terbuka, terbentur pada masalah pemilihan sistem penambangan yang ekonomis. Misalnya pada sistem longwall, alat pemotong batubara (shearer) paling kecil yang diproduksi mempunyai ketinggian 0,81 m, tentu alat ini tidak dapat digunakan menambang lapisan batubara yang lebih tipis dari 0,81 m. pada penambangan terbuka, lapisan penutup yang tebal umumnya menjadi kendala untuk menambang lapisan batubara yang tipis, bila ditinjau dari aspek ekonomi. Tetapi kendala pemilihan alat penggali lapisan batubara tipis telah dapat diatasi berkat kemajuan teknologi untuk merancang suatu alat pembajak batubara (plow) yang dapat digunakan untuk mengekstrak lapisan batubara dengan ketebalan 0,46 m. Masalah yang timbul kemudian adalah bagaimana memanfatkan alat bajak ini pada suatu sistem penambangan batubara tipis.
Cara penambangan batubara tipis yang sedang beroperasi saat ini secara ekonomi sulit dapat diterima, tetapi cara tersebut terus dilakukan karena setiap pemerintahan mempunyai kebijakan berbeda dalam mengelola sumberdaya alam yang strategis yang dimilikinya. Ada beberapa sistem penambangan lapisan batubara tipis yaitu :
a.       Sistem Tarik Kabel-Rantai
Sistem penambangan ini telah diterapkan di Korea untuk mengekstrak lapisan batubara dengan ketebalan antara 0,3 – 0,5 m dengan kemiringan 45. Tahap persiapan penambangannya , bagian yang penting yang harus dibuat disamping komponen lain adalah pilar-pilar  berdimensi 15.2 x 30,5 m diantara dua raise yaitu pilar-pilar batubara yang akan dipotong menggunakan gesekan rantau penggali.
Pilar-pilar ini juga berfungsi sebagai penyangga sementara pada saat salah satu pilar sedang dipotong. Disamping itu harus dirancang pula dua corong di bagian bawah pilar untuk menampung serpihan batubara.
Rantai pemotong batubara disambung dengan kabel yang dihubungkan ke mesin penggerak yang dapat menjalankan rantai pemotong tersebut maju mundur. Mesin penggerak diletakkan pada level atas, sedangkan pada level bawah tersedia kendaraan penampung serpihan batubara hasil pemotongan. Penggalian dimulai dari bagian bawah pilar bergerak ke atas sehingga serpihan batubara mengalir karena gravitasi menuju dua buah corongan yang dapat menampung serpihan batubara tersebut dan siap dimuatkan secara periodik kedalam kendaraan penampung.Diameter nominal rantai pemotong berkisar antara 100 sampai 200 mm yang sangat efektif digunakan untuk menggali lapisan batubara dengan ketebalan 0,5 meter.
b.      Sistem Backfilling
Konsep sistem backfilling dipersiapkan untuk lapisan batubara tipis yang relatif datar, untuk itu harus dipersiapkan suatu sistem pengangkutan yang sesuai dengan ketebalan lapisan batubaranya.
Teknik penggalian dan penyanggaan yang akan diterapkan mengacu pada sistem longwall, yaitu suatu sistem dengan proses penambangan dan pengangkutan bergerak maju dan meninggalkan runtuhan lapisan atap diatap dibelakang penyangga. Dengan mempertimbangkan tipisnya lapisan batubara dan penyangga yang harus dapat bergerak maju, maka sistem penyangga bertekan udara diharapkan sebagai jawaban yang tepat. Dasar konsep ini menggunakan seoptimal muingkin teknik pengontrolan jarak jauh, baik terhadap mobilitas penyangga maupun penggalian, sehingga tidak diperlukan personil yang bekerja di dalam tambang.
c.       Sistem Roof-Fall Tolerant
Seperti halnya sistem backfilling, sistem roof-fall tolerant juga merupakan konsep yang sasaran utamanya tidak memerlukan adanya karyawan yang bekerja didalam tambang. Bahkan dalam sistem ini dirancang tidak memerlukan penyangga sama sekali. Konsep sistem Roof-fall tolerant dibuat atas dasar hipotesis sisipan tipis, yaitu akan terbentuknya rongga dibelakang alat pemotong secara bertahap dan runtuhan atap terjadi pada toleransi jarak yang cukup aman.
Adanya toleransi jarak runtuhan tersebut merupakan keuntungan karena alat potong dan alat angkut tidak akan terjepit oleh runtuhan atap. Konsep sisipan tipis ini meliputi seluruh perangkat penambangan  yang diperlukan antara lain rantai pemotong yang panjang dan bergerak memutar (looping) serta sistem pengangkutnya. Penggalian batubara bergerak dari satu arah sampai jarak tertentu, kemudian berbalik ke arah yang berlawanan, begitu seterusnya sampai lapisan batubaranya habis.