1

RINGKASAN EKSEKUTIF

KAJIAN GEOTEKNIK UNTUK

TAMBANG BATUBARA BAWAH TANAH

DI KABUPATEN TAPIN, KALIMANTAN SELATAN

Oleh :

Ir. Endri O Erlangga M.Sc

Ir. Masri Rifin

Ir. Ahmad Syofyan

Wiroto W Prihono, ST

Gunawan ST

Riyanto

AA. Isharyanto

Nani Murdani

BADAN LITBANG ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL

PUSLITBANG TEKNOLOGI MINERAL DAN BATUBARA

(PUSLITBANG tekMIRA)

2010

2

1. LATAR BELAKANG

Penambangan batubara sistem tambang terbuka yang telah dan banyak dilaksanakan di

Kabupaten Tapin, terutama di Desa Pualam Sari, Sarang Burung dan sekitarnya, Kecamatan

Binuang, Kabupaten Tapin, Propinsi Kalimantan Selatan diperkirakan akan segera berakhir akibat

dari nilai nisbah pengupasan/stripping ratio (waste-coal ratio) sudah terlalu tinggi (SR 1 : 12). Oleh

karena itu, untuk melanjutkan pengembangan dan perencanaan penambangan batubara dengan

metoda tambang bawah tanah di daerah ini perlu dilakukan pengkajian.

Untuk mengetahui, apakah metoda penambangan batubara bawah tanah ini dapat

dilanjutkan, maka Tim Kajian Geoteknik Tambang Batubara Bawah Tanah di Daerah Kabupaten

Tapin, Provinsi Kalimantan Selatan, Pusat Litbang Teknologi Mineral (tekMIRA) melakukan kajian

geoteknik tambang batubara bawah tanah Kabupaten Tapin, Provinsi Kalimantan Selatan.

2. TUJUAN

Tujuan kajian adalah untuk mendapatkan data-data teknis geoteknik penambangan

batubara tambang bawah tanah ini, yaitu :

a) Melakukan kajian teknis terhadap kondisi geologi dan potensi cadangan batubara

secara ekonomis di daerah bekas tambang terbuka di daerah bukaan tambang (pit)

Sarang Burung, Desa Pualam Sari, Kecamatan Binuang, Kabupaten Tapin,

Kalimantan Selatan;

b) Melakukan kajian teknis aspek geoteknik dan hidrologi-geohidrologi untuk

mendukung rencana penambangan batubara bawah tanah tersebut;

c) Merekomendasikan desain penambangan metoda tambang bawah tanah dengan sistem

Longwall atau Semi Longwall.

3. METODOLOGI

Metodologi kajian geoteknik penambangan batubara tambang bawah tanah yang

dilakukan adalah sebagai berikut (lihat Gambar) :

3.1. Persiapan

Persipan sebelum melakukan kegiatan lapangan, meliputi studi lliteratur dari data dan

informasi serta laporan yang pernah dilakukan sebelumnya untuk bahan kajian dan analisis (peta

geologi eksplorasi, peta situasi, penampang geologi, data core logs, dan kajian air tanah serta data

curah hujan).

3

` ``

GAMBAR. METODOLOGIPENGKAJIANGEOTEKNIKTAMBANGBAWAH TANAH

3.2. Kegiatan Lapangan

Melakukan kajian geoteknik pada area rencana penambangan dengan metoda tambang

batubara bawah tanah, yaitu di bukaan tambang (pit) Sarang Burung untuk mengetahui

kondisi geoteknik bawah permukaan dengan pemercontoan batuan (rock sampling)

pada hasil pemboran eksplorasi batubara, yaitu 20 meter di atas lapisan (seam)

batubara C dan 10 meter di bawah lapisan (seam) batubara C untuk mengetahui sifat-

sifat geomekanika batuan (sifat fisik dan sifat mekanik batuan) dan struktur

diskontinuitas masa batuan, kondisi tegangan (stress) yang bekerja pada dan di sekitar

bukaan tambang;

Kajian hidrologi dan hidrogeologi untuk mengetahui air permukaan, air bawah tanah,

lapisan pembawa air (akuifer).

3.3. ANALISIS DAN PENGOLAHAN DATA

Studi Literatur Laporan-Laporan Geologi

Tambang, Bor Eksplorasi dan Hidrologi dan Hidrogeologi

Pemercontoan Geoteknik

Sumberdaya Batubara Kualitas Batubara

Karakteristik Massa Batuan

Pemodelan Geologi

Stabil ?

SF > 1.2

Saran/Rekomendasi Desain

STOP

Analisa Rancangan Lubang Bukaan

dan Pemodelan

Getaran

Peledakan/ Gempa

Tidak

Ya

4

3.3.1. Data Geoteknik dan Data Hasil Pengujian Laboratorium Geomekanika - Penyajian data sifat-sifat geomekanika batuan (lihat Tabel);

- Klasifikasi masa batuan (sistem RMR dan SMR);

- Karakteristik masa batuan dengan software Rocklab 1.0 dan/atau hasil dari

klasifikasi masa batuan;

- Interpretasi hasil kajian geoteknik, kajian hidrogeologi dan hidrogeologi;

3.3.2. Penyusunan Laporan

TABEL. HASIL PENGUJIAN GEOMEKANIKA SARANG BURUNG

No.

Lb Bor

Lito-

logi

Kedalam-

an (m)

Bobot

Isi

Jenuh

(sat)

gr/cm2

Uji Kuat Tekan Uji Triaxial Uji Kuat Geser

Langsung

c

MPa

E

(Mpa Cp

Mpa

Φp

(0) Cr

(Mpa)

Φr

(0)

1.

DSB-01

Silt

Sand

Clay

Silt

111 – 113

113 – 120

123 – 129

129 – 127

2,3821

7,823

156,7

0,395

1,557

39.207

0,209

11.73

2.

DSB-

02A

Sand

Silt

Clay

Sand

Silt

Clay

126 – 126

126 – 126

128 – 129

134 – 152

155 – 155

159 – 160

2,3550

9,136

71,46

0,385

0,885

26.541

0,116

23.74

3.

DSB-03

S

Silt

Sand

Clay

Silt

267 – 269

273 – 274

274 – 279

281 – 282

283 – 289

2,0440

20,25

311,0

0,380

1,615

44.798

0.022

24.74

4. DSB-04 Clay

Silt

Sand

309 – 310

310 – 313

313 – 318

2,4880

21,26

117,58

0,435

2,1655

48.280

0.178

23.38

5.

DSB-05

Silt

Sand

Silt

Clay

133 – 134

137 – 147

149 – 158

161 – 162

2,4130

8,298

78,050

0,320

1,7086

43.977

0.013

15.22

Keterangan : c : Kohesi Φ : Sudut Geser Dalam SS : Batupasir(Sand Stone)

c : Kuat Tekan E : Modulus Young;s ST : Batulanau (Silt Stone)

: Nisbah (Ratio) Poisson’s sat : Berat Jenis Kondisi Jenuh Cp : Kohesi Peak

Cres : Kohesi Residual MS : Batulumpur (Mud Stone)

5

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Kajian Geoteknik

Hasil kajian geoteknik diperoleh dari pengujian sifat fisik (bobot isi jenuh/sat dan

bobot isi alami/nat) dan pengujian sifat mekanik berupa pengujian kuat geser langsung, pengujian

triaxial, dan pengujian kuat tekan (nilai kohesi/c dan sudut geser dalam/Φ, kuat tekan/c, modulus

Young’s/E, Poisson’s ratio/) akan dapat menentukan dimensi pilar (kekuatan pilar), jenis

penyanggaan dan metoda penambangan (sistem Longwall atau Semi Longwall Mining).

Selanjutnya, hasil kajian ini dipergunakan sebagai parameter masukan (input) dalam rancangan

(desain) tambang.

Untuk sistem penyanggaan diperlukan data, yaitu klasifikasi masa batuan Bieniawski,

Rock Mass Rating (RMR), korelasikan dengan tabel sistem penyanggaan berdasarkan RMR,

sehingga diperoleh nilai RMR (poor rock atau hard rock) yang dijadikan acuan untuk menentukan

metoda penambangan bawah tanah, jenis material untuk membantu penyangga utama (pilar) dan

kondisi masa batuan untuk atap (roof), alas/lantai (floor) dan batubara. Selanjutnya dapat diketahui

panjang lebar lubang bukaan (span) dan waktu stabil tanpa penyangga (stand-up time)-nya (lihat

Gambar).

GAMBAR.GRAFIK PENENTUAN WAKTU STABIL TANPA PENYANGGA

6

Hasil kajian geoteknik ini diperoleh :

Kelas masa batuan atap (roof), yaitu betulempung dan lantai/alas (floor), yaitu

batulempung berkarbon adalah kelas IV atau masa batuan lemah (poor rock);

Penyangga pada atap (roof), apabila lebar lubang bukaan (span) = 1,50 meter, stand-up

time = 50 jam dan untuk lebar lubang bukaan (span) = 6,50 meter, maka stand-up time

= 5 jam. Sedangkan pada lantai/alas (floor), ujung bawah (shoe) penyangga diberi kayu

dan baja tahan karat (stainless steel).

Stan-up time akan dikontrol oleh span tersebut.

4.2. Kajian Pilar

Penentuan dimensi (kekuatan) dan faktor keamanan (FK) pilar digunakan parameter-

parameter sebagai berikut :

a. Hasil pengujian geoteknik;

b. Perhitungan dimensi pilar digunakan nilai terkecil antara nilai rata-rata dan medianya

dari nilai kuat tekan (c), Modulus Young’s (E), Poisson’s Ratio (), kohesi (c) dan

sudut geser dalam (Φ). Sedangkan nilai bobot isi jenuh (sat) diambil nilai rata-ratanya;

c. Untuk kondisi tertentu (hanya terdapat satu perconto/sample atau tidak ada

perconto/sample sama sekali), maka nilai-nilai sifat batuan didekati dengan pendekatan

tertentu. Pendekatan-pendekatan yang dilakukan adalah dengan berat jenis material

yang disangga adalah dengan menggunakan berat jenis rata-rata lapisan tanah penutup

(overburden);

d. Variasi kedalaman yang dipakai;

e. Kuat tekan batubara pada laboratorium dan kuat tekan batubara in-situ;

f. Berat jenis matrial tanah penutup (overburden);

g. Poisson’s ratio overburden;

h. Lebar dan tinggi lubang bukaan;

i. Panjang dan lebar panel;

j. Ketebalan rata-rata lapisan batubara.

4..3. Penyanggaan

Penentuan penyangga berdasarkan nilai klasifikasi masa batuan (RMR) dari masa

batuan, dimana jenis penyangga yang diperlukan ada 2 (dua) macam, yaitu sistem penyanggaan

untuk panel berupa besi baja berbentuk tapal kuda (mudah dipasang, dilepas dengan cepat) dan

7

sistem penyanggaan untuk slope dan roadway adalah cable bolt dan pada daerah runtuhan serta

pada dinding ditambahkan wire mesh dan shortcrete.

4..4. Jenis Penambangan

Penentuan jenis penambangan didasarkan kepada nilai klasifikasi masa batuan (RMR),

yaitu penambangan dengan sistem mekanis penuh (fully mechanized), dimana pembongkaran

(loosening/breaking) batubara dilakukan pada panel secara terus menerus (kontinyu) dengan

peralatan sepenuhnya mekanis, yaitu road header. Produksinya dilakukan dengan menggunakan

mesin drum shearer untuk membongkar batubara didukung powered roof support (PRS)

dibelakangnya untuk menyediakan penyanggaan sementara. Drum shearer dan powered roof

support (PRS) akan bergerak maju seiring pergerakan penggalian batubara.

Juga berdasarkan luas area dan dip lapisan batubara, dimana daerahnya cukup luas dan

kemiringan tidak curam. Proses penambangannya pada panel yang telah dipersiapkan, kemudian

setelah batubara diambil, maka daerah yang berada dibelakangnya akan ditinggalkan dan dibiarkan

runtuh.

Penambangan dimulai dengan cara membuat jalan masuk ke dalam lubang ke arah

panel batubara yang akan ditambang, lalu buat Main Gate (jalan yang digunakan untuk

pengangkutan batubara yang telah dibongkar) dan Tail Gate (merupakan jalan yang berfungsi

untuk layanan (service) pada penel penambangan dan transportai alat., lalu lakukan penambangan

pada panel tersebut. Pembuatan panel ini didasarkan pada letak batubara, dimana pada daerah

tersebut mempunyai ketebalan yang relatf besar. Arah penambangannya bisa dilakukan secara

maju (advanced) atau mundur (retreat) dari jalan utama. Penambangan batubara pada daerah kajian

direkomendasikandengan metoda fully mechanized retreat Longwall system.

4.2. Kajian Hidrologi dan Geohidrologi

Satuan litologi terdiri dari batulempung dan batulanau dengan sisipan batupasir,

dimana batupasir cukup tebal dengan porositas cukup baik, berukuran sedang cukup tebal

dan merupakan akuifer dan lapisan pasir dengan sisipan lempung atau lanau, dan batubara.

Batulempung relatif tebal dan permeabel, menyebabkan air mengalir di atas atau di

bawah lapisan tersebut. Hasil perhitungan setiap komponen necara air sebagai berikut :

a. Intensitas curah hujan dalam selang waktu 1 hari adalah 13,90 mm;

b. Air Limpasan (Surface Runoff), dengan angka koefisien air limpasan (C) = 56% dari

curah hujan = 1.924 mm;

c. Peresapan (Infiltrasi) adalah 1,60 mm/hari.

8

Jumlah (debit) air tanah yang masuk tergantung pada :

Luas daerah tangkapan air (catchment area);

Peresapan air (infiltrasi) = 1,60 mm/hari = 0,0016 m/hari

Volume air yang meresap ke dalam tanah = 0,0016 m/hari x 6.325.632 m2 = 10.121

m3/hari = 421 m3/jam.

Air resapan akan mengisi akuifer yang ada (batupasir), muncul sebagai mata air dan

sebagaian masuk ke dalam lubang bukaan tambang. Jumlah debit air tanah maksimal yang masuk

ke dalam tambang adalah 35 liter/detik atau 126 m3/jam. Untuk mencegah agar air limpasan tidak

masuk ke tambang, maka haruslah dibuat saluran di sekitar wilayah penambangan, sehingga dapat

mencegah/mengurangi air limpasan yang akan masuk ke dalam lokasi penambangan.

Daerah yang akan ditambang berada di bagian Timur dari bekas tambang terbuka yang

ada sekarang dengan mulut portal (shaft) berada + 100 m dml. Penambangan akan dilakukan

sampai elevasi – 160 m di atas permukaan laut (dml) dengan luas area) = 172,6 Ha.

Perkiraan air yang masuk pada proses penambangan dalam kondisi normal dari

permuka kerja (front) = 5 m3/hari dan 97 m3/hari. Dari sumuran (shaft) dengan asumsi terjadi

penurunan head 1,00 m dan asumsi diameter terowongan 4,00 m = 5 m3/hari. Total air masuk ke

dalam tambang = 106 m3/hari. Total air masuk maksimum ke dalam tambang = 212 m3/hari.

4.3 Rancangan (Desain) Penambangan

Rancangan (desain) penambangan batubara di daerah ini didasarkan kepada beberapa

pertimbangan :

Kondisi geologi areal penambangan terutama keberadaan lapisan batubara yang akan

ditambang;

Kondisi topografi atau morfologi di atas area penambangan;

Kondisi permukaan bekas tambang terbuka (open pit mine) pada dan di sekitar

rencana mulut tambang;

Kondisi geoteknik massa batuan atap (roof) dan batuan alas/lantai (floor);

Target (sasaran) produksi yang diinginkan, dan peralatan yang akan digunakan.

Karakteristik masa batuan dan keberadaan lapisan batubara yang menjadi

pertimbangan dalam mendesain tambang batubara bawah tanah, adalah sebagai berikut :

Dasar dinding lereng bekas tambang terbuka dianggap sebagai garis singkapan lapisan

batubara terbawah;

Lapisan tanah penutup (overburden) di atas batubara yang akan ditambang dianggap

tidak terlalu tebal, sehingga daerah kerja diperkirakan dalam lingkungan tegangan

9

(stress) yang tidak terlalu berat.;

Kondisi hidrogeologi dianggap cukup sederhana, tidak kompleks sehingga

pengendalian air tanah tidak terlalu sulit;

Lapisan batubara yang akan ditambang dianggap mempunyai kemiringan relatif

seragam menerus sebesar 200;

Pada permukaan di atas rencana penambangan tidak terdapat bangunan yang harus

dijaga (diproteksi) karena bekas tambang terbuka, sehingga tidak ada masalah dengan

kemungkinan terjadinya penurunan/amblesan permukaan;

Gas methan di dalam lapisan batubara diperkirakan mempunyai konsentrasi relatif

rendah dan tidak membahayakan.

Metoda ini pada pemilihan lokasi penambangannya sangat dipengaruhi oleh beberapa

faktor, antara lain :

Ketebalan batubara harus relatif seragam;

Batas minimal ketebalan batubara yang akan ditambang;

Luas daerah yang akan ditambang;

Pertimbangan geoteknik pada jalan masuk, jalan utama dan panel penambangan;

Pertimbangan hidrologi dan hidrogeologi.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Sumberdaya batubara di seam C = 4.750.000 BCM, nilai kalori rata-rata = 7.209

kcal/kg, kandungan S total rata-rata = 0,85 %, kandungan abu rata-rata = 10,08 % dan

kandungan air total rata-rata = 4,64 %;

Rekomendasi sistem tambang bawah tanah adalah Longwall atau Semi Longwall

Mining, cara retreat, fully mechanized dengan alat road header, pada elevasi – 160 m

di atas permukaan laut (dml).

Batuan atap dan batuan lantai/alas pada umumnya adalah batulempung RMR = 38 dan

RMR = 31 - 33, klasifikasi masa batuan Kelas IV (poor rock mass). Jenis penyangga di

bagi menjadi dua bagian, yaitu sistem penyanggaan untuk panel dan sistem

penyanggaan untuk slope dan roadway.

10

Debit air tanah maksimum yang masuk ke dalam tambang pada penurunan head 1,00

m dan diameter terowongan 4,0 m = 212 m3/jam;

Penambangan dimulai dari panel yang paling atas bergerak menuju panel yang lebih

bawah sesuai dengan kemiringan batubara. Pada proses penambangan panel,

pembokaran batubara dilakukan sejajar dengan jurus (strike) batubara.

5.2. Saran-Saran

Untuk mencegah agar air limpasan tidak masuk ke tambang, maka haruslah dibuat

saluran di sekitar wilayah penambangan. Dengan upaya tersebut diperkirakan dapat

mencegah atau mengurangi air limpasan yang akan masuk ke dalam lokasi

penambangan;

Perlu dilakukan kajian lanjutan untuk menentukan arah, bentuk dan dimensi lubang

bukaan tambang, yang disesuaikan dengan sasaran (target) produksi yang

direncanakan.