Jenis - Jenis Alat Monitoring Geoteknik di Tambang Batubara

Operasi penambangan batubara, baik terbuka (open-pit) maupun bawah tanah (underground), menghadapi risiko geoteknik yang kompleks seperti longsor lereng, amblesan tanah, dan deformasi batuan. Untuk meminimalkan risiko ini, alat monitoring geoteknik menjadi kunci dalam memantau stabilitas struktur tanah dan batuan. Artikel ini akan mengulas jenis-jenis alat monitoring geoteknik yang umum digunakan di tambang batubara, disertai penjelasan detail tentang fungsi, cara kerja, dan aplikasinya.

1. Inclinometer

Fungsi            :     Mengukur pergerakan lateral tanah atau batuan di sepanjang sumbu vertikal.  

Cara Kerja      : Alat ini terdiri dari probe yang dimasukkan ke dalam lubang bor (inclinometer casing). Probe dilengkapi sensor giroskop atau akselerometer yang merekam sudut kemiringan pada kedalaman tertentu. Data dikumpulkan secara berkala untuk mendeteksi pergeseran tanah.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau stabilitas lereng tambang terbuka.  

- Mendeteksi pergerakan tanah yang berpotensi menyebabkan longsor.  

- Mengevaluasi efektivitas sistem penahan lereng (slope reinforcement).  

Inclinometer

2. Piezometer

Fungsi        : Mengukur tekanan air pori (pore water pressure) di dalam tanah atau batuan.  

Cara Kerja  : Terdapat dua jenis piezometer utama:  

- Pneumatik: Menggunakan tekanan udara untuk mengukur ketinggian air.  

- Vibrating Wire: Menggunakan kawat bergetar yang frekuensinya berubah sesuai tekanan air.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau risiko likuifaksi akibat kelebihan air tanah.  

- Mengontrol sistem dewatering (pengeringan) di area tambang.  

- Mencegah destabilisasi lereng akibat tekanan air berlebih.

Piezometer

3. Ekstensometer

Fungsi    : Mengukur perpindahan (displacement) atau deformasi batuan/tanah secara horizontal atau vertikal.  

Jenis dan Cara Kerja:  

- Rod Extensometer: Menggunakan batang logam yang dipasang di dalam lubang bor. Perubahan panjang batang menunjukkan pergerakan tanah.  

- Tape Extensometer: Menggunakan pita baja yang direntangkan antara dua titik anchor.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau pergerakan batuan di terowongan bawah tanah.  

- Mendeteksi deformasi dinding tambang terbuka.

Ekstensometer

4. Time Domain Reflectometry (TDR)

Fungsi        : Mendeteksi pergeseran tanah atau batuan dengan mengukur perubahan sinyal kabel koaksial.  

Cara Kerja    : Kabel TDR dipasang di lubang bor. Jika terjadi pergeseran tanah, kabel terputus atau mengalami distorsi, dan lokasi gangguan dapat diidentifikasi melalui pantulan gelombang elektromagnetik.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau zona geser (shear zone) di tambang bawah tanah.  

- Mendeteksi pergerakan massa batuan secara real-time.  

Time Domain Reflectometry

5. Strain Gauge

Fungsi: Mengukur regangan (strain) pada struktur batuan atau material penahan.  

Cara Kerja: Sensor ini dipasang pada permukaan batuan atau struktur. Perubahan resistansi listrik akibat deformasi diubah menjadi data regangan.  

Jenis:  

- Vibrating Wire Strain Gauge: Akurat untuk pengukuran jangka panjang.  

- Fiber Optic Strain Gauge: Menggunakan serat optik untuk sensitivitas tinggi.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau beban pada penyangga terowongan (rock bolt).  

- Mengevaluasi kinerja shotcrete atau dinding beton.  

Strain Gauge

6. Sistem Pemantauan Seismik

Fungsi: Mendeteksi aktivitas seismik akibat peledakan atau pergeseran batuan.  

Cara Kerja: Jaringan geophone atau accelerometer dipasang di area tambang untuk merekam gelombang seismik. Data dianalisis untuk mengidentifikasi sumber getaran.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Memantau dampak peledakan terhadap stabilitas lereng.  

- Mendeteksi gempa mikro (microseismic) yang mengindikasikan keruntuhan batuan.  

Sistem Pemantauan Seismik

7. Sistem Pemantauan Otomatis (Automated Monitoring System)

Fungsi: Mengintegrasikan data dari berbagai sensor secara real-time.  

Komponen:  

- Sensor nirkabel (Wi-Fi atau LoRa).  

- Platform IoT untuk analisis data.  

- Alarm otomatis jika parameter melebihi ambang batas.  

Aplikasi di Tambang Batubara:  

- Pemantauan 24/7 tanpa intervensi manual.  

- Prediksi risiko longsor atau amblesan melalui analisis tren data.  

Automated Monitoring System

8. Pemantauan Visual dan Manual  

Meskipun teknologi canggih telah berkembang, metode manual tetap relevan:  

- Crack Meter: Alat sederhana untuk mengukur lebar retakan di dinding tambang.  

- Survei Total Station: Alat ukur optik untuk memetakan pergerakan permukaan.  

Survei Total Station

Mengapa Monitoring Geoteknik Penting?

1. Keselamatan Pekerja: Mencegah kecelakaan akibat longsor atau runtuhan batuan.  

2. Optimasi Operasi: Data monitoring membantu perencanaan penambangan yang efisien.  

3. Kepatuhan Regulasi: Memenuhi standar keselamatan pemerintah dan internasional.  

Kesimpulan

Alat monitoring geoteknik adalah mata dan telinga bagi operasi tambang batubara. Dari inclinometer hingga sistem otomatis, setiap alat memiliki peran kritis dalam menjaga stabilitas geoteknik. Dengan kombinasi teknologi mutakhir dan praktik terbaik, industri tambang dapat mengurangi risiko dan meningkatkan produktivitas secara berkelanjutan.  

Referensi:  

- ASTM D7299 (Standar Penggunaan Inclinometer).  

- International Society for Rock Mechanics (ISRM).  

Dengan memahami alat-alat ini, praktisi tambang dapat mengambil keputusan berbasis data untuk operasi yang lebih aman dan efisien.

Keunikan Geologi Umum Indonesia

Terdapat tiga fenomena geologi yang menarik di Indonesia. Pertama, sekitar 80 – 90% daratan Indonesia tertutup oleh batuan sedimen alluvial, klastik, dan sedimen piroklastik yang dihasilkan oleh aktivitas vulkanik, seperti trass alluvial, dan tanah yang berasal dari pelapukan. Kedua, formasi batuan di Indonesia sangat muda, dan ketiga, banyak sekali aktivitas tektonik yang terjadi di Indonesia.

Formasi batuan yang muda ini masih belum termampatkan secara sempurna, dan formasi batuan ini terdiri dariberbagai macam tipe batuan. Umumnya tipe batuan ini tidak terlalu padat dan memiliki porositas yang tinggi dibandingkan dengan formasi batuan yang tua.

Sekitar 13 – 17% volkano aktif di dunia terdapat di kepulauan Indonesia dan terdapat 3 jalur sabuk magmatik yang membentang dari Pulau Sumatera dan Irian Jaya. Sejauh ini, dataran Indonesia didominasi batuan sedimen dan formasi batuan yang terbentuk dari aktivitas vulkanik.

Sabuk magmatik di kepulauan Indonesia

Mengacu pada aktivitas tektonik, Indonesia terdiri dari tiga lempeng tektonik Eurasia – Australia – Indian Pasifik yang saling bersinggung sama lain. Karena itu, banyak sekali aktivitas tektonis yang terjadi di Indonesia. Faktanya, sekitar 1 dari 10 gempa bumi terjadi di Indonesia. Gempa bumi tersebut disebabkan oleh zona tarikan yang menyebabkan ketidakstabilan pada lempeng.

Apa saja Komposisi Kimia Batubara ?

Halo Sobat Tambang!

Batubara merupakan senyawa hidrokarbon padat yang terdapat di alam dengan komposisi yang cukup kompleks. Pada dasarnya terdapat dua jenis material yang membentuk batubara, yaitu :

 1. Combustible Material,  

Yaitu bahan atau material yang dapat dibakar / dioksidasi oleh oksigen. Material tersebut umumnya terdiri dari Karbon Padat (Fixed Carbon), Senyawa hidrokarbon, Senyawa Sulfur, Senyawa Nitrogen, dan beberapa senyawa lainnya dalam jumlah kecil.

2. Non Combustible Material,    

Yaitu bahan atau material yang tidak dapat dibakar / dioksidasi oleh oksigen. Material tersebut umumnya terdiri dari senyawa anorganik (SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, Mn3O4, CaO, MgO, Na2O, K2O dan senyawa logam lainnya dalam jumlah kecil).

 Klasifikasi Ranking Batubara

1.  Peat / gambut

•   Warna Coklat, material belum terkompaksi
•   Mempunyai kandungan air yang sangat tinggi
•   Mempunyai kandungan karbon padat yang sangat rendah
•   Mempunyai kandungan karbon terbang yang sangat tinggi
•   Sangat mudah teroksidasi
•   Nilai panas yang dihasilkan amat rendah

 2. Lignit (brown coal)

•   Warna Kecoklatan, material terkompaksi namun sangat rapuh
•   Mempunyai kandungan air yang tinggi
•   Mempunyai kandungan karbon padat yang rendah
•   Mempunyai kandungan karbon terbang yang tinggi
•   Mudah teroksidasi
•   Nilai panas yang dihasilkan rendah

 3. Subbituminous – Bituminous

 

•   Warna Hitam, material sudah   terkompaksi
•   Mempunyai kandungan air sedang
•   Mempunyai kandungan karbon padat   sedang
•   Mempunyai kandungan karbon terbang   sedang
•   Sifat oksidasi menengah
•   Nilai panas yang dihasilkan sedang

   4. Antrasit

 

•   Warna Hitam mengkilat, material   terkompaksi   dengan   kuat
•   Mempunyai kandungan air rendah
•   Mempunyai kandungan karbon padat tinggi
•   Mempunyai kandungan karbon terbang    rendah
•   Relatif sulit teroksidasi
•   Nilai panas yang dihasilkan tinggi

 Klasifikasi berdasarkan nilai kualitas batubara :

1. Seyler’s       :  berdasarkan nilai parameter ultimate (C, H, O, N, S)
2. National Coal Board Classification   : berdasarkan nilai Volatile Matter / Zat Terbang
3. International Classification of Hard Coal   : berdasarkan nilai Volatile Matter dan Nilai Panas / Energi
4. ASTM Classification : berdasarkan Nilai Fixed Carbon / Karbon Padat dan Volatile Matter / Zat Terbang

 
Klasifikasi Batubara menurut ASTM

Parameter Kualitas Batubara dalam Jual Beli

Halo Sobat Tambang,

Dalam jual beli batubara seringkali kita temui istilah CV GAR, TM, TS, Ash, Sizing Analysis, AFT, dan masih banyak yang lainnya.  

Kali ini kita akan belajar tentang parameter - parameter tersebut, supaya kita lebih memahami apa maksud dari istilah - istilah parameter kualitas dalam perdagangan batubara.

Batubara
 

Total Moisture (TM)

  Total Moisture adalah jumlah keseluruhan kadar air yang terkandung di dalam batubara. 

Free Moisture

  Menggambarkan persentase jumlah air yang menguap dari sampel batubara yang dikeringkan pada kondisi ruangan (suhu dan kelembaban ruangan).

Residual Moisture (RM)

  Adalah persentase moisture yang tersisa dalam batubara yang telah dikeringkan atau telah diketahui free moisturenya.

 

Residual moisture adalah moisture pada sample analisa yang mengacu pada standard ASTM – D3173. Nilai ini juga mengacu pada moisture pada air dried basis di ASTM D3180. 

 Proxymate Analysis

  Proxymate Analysis adalah suatu rangkaian analisa yang dilakukan untuk mengetahui nilai dari parameter ash content, volatile matter dan fixed carbon pada nilai moisture sample tertentu.

Moisture in the analysis Sample

 

  Moisture in the analysis sample adalah nilai yang menyatakan kadar air yang dikandung oleh contoh batubara yang dianalisa di laboratorium. 

Ash Content

  Ash content atau kandungan abu adalah sisa / residu dari pembakaran batubara, yang tidak dapat terbakar (non combustible materials) [SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O, Mn3O4, P2O5].

Tumpukan batubara

 Volatile Matter (VM)

  Volatile Matter adalah parameter yang menyatakan jumlah kandungan zat terbang / zat mudah menguap dalam batubara.

Fixed Carbon (FC)

  Fixed Carbon merupakan kandungan karbon padat yang terdapat pada batubara. Fixed Carbon tidak dinalisa dilaboratorium, melainkan didapat dari perhitungan :

FC = 100 – M – A – VM 

Ultimate Analysis

  Ultimate Analysis (analisa Ultimat) adalah analisa yang memeriksa unsur-unsur zat organik di dalam batubara, seperti karbon, hidrogen, nitrogen, sulphur dan oksigen. Keseluruhan parameter tersebut dianalisa di laboratorium kecuali Oksigen.

Sulphur

  Di dalam batubara, sulphur dapat merupakan bagian dari material carbonaceous atau bagian dari mineral sulphat dan sulphida.

  Sulphur dalam batubara terdapat dalam tiga bentuk, yaitu pyritic sulphur, sulphate sulphur dan organic sulphur.

  Terdapatnya sulphate sulphur dalam batubara sering dipergunakan sebagai petunjuk bahwa batubara tersebut telah mengalami oksidasi,  sedangkan pyritic sulphur dianggap sebagai salah satu penyebab timbulnya spontaneous combustion.

Specific Energy

  Specific Energy adalah jumlah panas yang dihasilkan apabila sejumlah tertentu batubara dibakar.

  Nilai spesifik energi yang didapat pada kondisi tersebut diatas dikenal dengan istilah Gross Specific Energy.

  Maksimum energi yang dapat dicapai pada proses ini dikenal dengan istilah Net Specific Energy.

  Satuan untuk Specific Energy adalah Kcal/kg, MJ/kg atau Btu/lbs.

Hardgrove Grindability Index (HGI)

  Hardgrove Grindability Index (HGI) merupakan indeks yang menggambarkan tingkat kemudah gerusan dari batubara oleh alat pulverizer. Semakin tinggi index HGI, maka semakin mudah batubara tersebut digerus, dan sebaliknya. Di tambang batubara di Kalimantan Selatan range HGI nya berkisar antara 35 - 55.

Ash Analysis

  Salah satu sifat penting pada pemakaian batubara dalam industri adalah sifat mineralnya pada proses pembakaran.

  Rasio kelompok unsur tertentu yang terkandung di dalam batubara dikenal dengan istilah slagging dan fouling factor.

  Slagging adalah kerak yang menempel pada dinding dalam ruang pembakaran dan pipa-pipa superheater yang berjarak renggang sebagai akibat pada proses pembakaran batubara.

  Fouling adalah masalah yang timbul pada proses pembakaran dimana abu halus yang mengandung sodium menguap bersama-sama sulphur dan bereaksi membentuk kerak keras yang menempel pada pipa - pipa superheater yang berjarak rapat, pada pipa-pipa reheater, dan pada pipa economizer.

 

Ash Fusion Temperatures

  Komposisi ash suatu batubara sangat erat hubungannya dengan nilai ash fusion temperature. Ash yang banyak mengandung oksida besi, kalsium, magnesium, natrium dan kalium yang tinggi umumnya mempunyai nilai Ash Fusion Temperature yang rendah, sedangkan ash yang mengandung silika, alumunium dan titan yang tinggi umumnya mempunyai nilai ash fusion temperature yang tinggi.

 Size Distribution

  Pengujian ini penting untuk perancangan plant, mengukur kinerja Crushing Plant dan  mengukur jumlah partikel baik yang halus maupun oversize dalam proses pengapalan batubara. Untuk mengetahui variabilitas suatu komoditas, maka dibuat grafik antara size dan kandungan abu batubara, yang dikenal sebagai size ash index.

Traces Element

  Trace Element dikenal juga sebagai Trace Metals atau Heavy Metals. Beberapa unsur Trace element yang sering diminta untuk dianalisa adalah : B, Hg, As, Se Zn, Cu, Pb, Ag dan Be. Unsur-unsur ini yang terkandung dalam batubara tergolong bahan beracun dan berbahaya (B3).

Semoga artikel ini bermanfaat bagi rekan - rekan Sobat Tambang.