PENGGUNAAN METODA GEOLISTRIKPADA EKSPLORASI BATUBARA

Eddy Ibrahim*)

*) Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Jalan Raya Prabumulih, Ogan Ilir, Indralaya

E-Mail : eddy_ibrahim@yahoo.com

Abstrak

Penggunaan metoda geolistrik dalam eksplorasi batubara masih merupakan suatuhal yang baru. Dari beberapa pengukuran Geolistrik yang dilakukan pada lokasi seambatubara yang reguler secara lateral, dipping bed dan seam batubara yang berundulasisecara lateral dapat jelas dideterminasi geometri seam batubara. Konfigurasi elektrodaWenner yang digunakan dalam pengukuran dan pemrosesan hasilnya berupa inversi 2-Dternyata hanya dapat mendeterminasi geometri yaitu ketebalan lapisan batubara tanpamenghasilkan informasi lokal didalam lapisan batubara.

Kata kunci : Seam batubara, informasi struktur, konfigurasi Wenner, inversi 2D

Abstract

Application of geoelectric method in coal exploration still are a new matter, butfrom field experiments performed at coal seams in place which is reguler laterally,dipping bed and coal seams which is irregular laterally, the geoelectric method canprovide information about coal seams. The thickness of coal seam laterally with Wennerconfiguration was imaged clearly but the profile cannot provide locally information incoal seams.

Keywords: Coal seam, structural information, Wenner configuration, 2D inversion

1. PENDAHULUAN

Penggunaan metoda geolistrik dalam eksplorasi batubara juga tidak terlalu umumdisebabkan karakteristik lapisan yang melingkupi seam batubara juga keterbatasaninformasi yang diperoleh yaitu resolusi sedangkan penetrasinya sendiri sangat tergantungdari sifat media yang dilaluinya dan bentangan dari kedua elektroda arus. Perangkatpengukuran geolistrik dapat dilihat pada gambar 1.

Tulisan ini secara singkat memberikan gambaran metoda geolistrik diatas didalampenentuan ketebalan lapisan batubara hasilnya cukup jelas tetapi hanya menampakkaninformasi geometri seam batubara sedangkan informasi didalam batubara sulitdiinterpretasi seperti kandungan air dan lain-lain.

2. METODA GEOLISTRIK

Prinsip dasar metoda ini adalah sebagai berikut : arus listrik diinjeksikan kedalambumi melalui dua elektroda arus, kemudian beda potensial untuk tiap jarak elektrodadiukur dan dicatat melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengumpulan data berupaarus listrik yang diinjeksikan dan beda potensial yang dihasilkan dari variassi jarakelektroda arus dan elektroda potensial (faktor geometri) dapat diperoleh variasi hargatahanan jenis masing- masing lapisan dibawah titik ukur.

Adapun ilustrasi pengukuran geolistrik 2-D dilapangan seperti gambar 2.

Gambar 1. Perangkat pengukuran geolistrik Naniura(home made)

Sistem akuisisi geolistrik 2-D yang digunakan dalam penelitian ini adalah caraWenner seperti gambar 3.

Gambar 3. Cara Wenner dalam operasi geolistrik

3. HASIL

3.1.1. Lokasi tambang Air Laya

Adapun penyelidikan di ketiga tempat untuk tambang Air Laya terletak padasatu formasi yaitu Suban seams, dimana peringkat batubaranya adalah Bituminuous.Untuk jelasnya sketsa lokasi seperti gambar 11. Pelaksanaan pengukuran ditiga tempatadalah sebagai berikut :

Singkapan batubara dibawahnya ada lapisan clay (‘interburden’) di lokasi A

Gambar 2. Ilustrasi cara akuisisi dasar dalam operasigeolistrik 2-D

Adapun objek fisik berupa singkapan tersebut (gambar 12) yaitu ketebalanlapisan batubaranya adalah 2.5 M sedangkan lapisan dibawahnya ( interburden ) yaitulempung tidak diukur ketebalannya dimana posisi kedua antenna pada saat pengukuranlangsung diatas singkapan batubara. Adapun hasil akuisisi dengan menggunakan carakonfigurasi Wenner yang telah diproses menggunakan software RES2DINV 3.2tergambarkan di dalam gambar 13.

Pengukuran geolistrik 2-D padalokasi yang sama (‘A’) juga dilakukandengan menggunakan konfigurasi

Wenner, adapun hasil akuisisi daninversinya dapat dilihat pada gambar 14.

Gambar 14 . Profil dari inversi resistivitas 2-D dengan ‘events’ yangmenunjukkan bentuk geometri dalam gambar 12

Singkapan batubara miringdibawahnya ada lapisan clay(‘interburden’) di lokasi B

Untuk lapisan batubara yangmiring (‘dipping bed’) akuisisi jugadilakukan dengan cara (a ) pada lokasiyang berdekatan seperti pada gambar 12

Coal

Interburden

Coal

Interburden

dan 13 dimana posisi kedua antennadiatas singkapan batubara.

Akuisisi geolistrik 2-D padalokasi yang sama juga dilakukan denganmenggunakan konfigurasi Wenner,

adapun hasil akuisisi dan inversinyadapat dilihat pada gambar 14.

Gambar 14 . Profil dari inversi resistivitas 2-D dengan ‘events’ yangmenunjukkan bentuk geometri dalam gambar 12

Pengukuran yang dilakukan pada bentukgeometri lapisan yang terdiri dari lapisanlempung (‘overburden’), lapisanbatubara dan lapisan lempung

(‘interbuden’) yang secara lateralmaupun vertikal menampakkan bentukyang tidak rata dimana ketebalan lapisanatas (‘overburden’) adalah 2.6 M

Gambar 12. ‘Seam’ batubara miring

Lokasi ukur

Coal Clay

Coal

Clay 23 0

sedangkan lapisan batubaranya 4.35 Mjuga dilakukan dengan cara pendugaanrefleksi dengan posisi kedua antenna 30cm diatas singkapan batubara, Adapun

gambar lokasi pengukuran dan hasilnyadengan panjanglintasan ukur adalah 7.2 M dapat dilihatpada gambar 15,16 dan 17.

Pelaksanaan akuisisi geolistrik 2-D pada lokasi yang sama juga dilakukandengan menggunakan konfigurasi

Wenner, adapun hasil akuisisi daninversinya dapat dilihat pada gambar 18.

Gambar 18 . Profil dari inversi resistivitas 2-D dengan ‘events’ yangMenunjukkan bentuk geometri dalam gambar 15

Gambar 15. Geometri lapisan yang diukur terdiri‘overburden ( 2.6 M), lapisan batubara( 4.35 M ) dan ‘interburden’ tidak diukur

Overburden

Coal

Arah Ukur

Coal

Overburden

Pengukuran yang dilakukan padalapisan batubara yang secara lateralmaupun vertikal menampakkan bentukyang berundulasi dimana ketebalanlapisan atas (‘overburden’) adalah 3.9 Msedangkan lapisan batubaranya 5.20 M

juga dilakukan dengan cara pendugaanrefleksi dimana posisi kedua antennalangsung diatas singkapan. Adapungambar lokasi pengukuran dan hasilnyadengan panjang lintasan ukur adalah 10M dapat dilihat pada gambar 19 dan 20.

Gambar 19 . Lapisan batubara yang berundulasi secara lateralTebal ‘overburden’ : 3.9 M; “Coal seam” : 5.20 M

Pelaksanaan akuisisi geolistrik 2-D pada lokasi yang sama juga dilakukandengan menggunakan konfigurasi

Wenner, adapun hasil akuisisi daninversinya dapat dilihat pada gambar 21.

Gambar 21 . Profil dari inversi resistivitas 2-D dengan ‘events’ yangMenunjukkan bentuk geometri dalam gambar 19

Coal

Overburden

Arah Ukur

Overburden

Coal

Interburden

4. PEMBAHASAN

Dari pengukuran yang dilakukandengan menggunakan frekuensi antenayang berbeda yaitu : Pengukuran dalam skala

laboratorium dengan letak sampelbatubara sub-bituminuous 15 cmdibawah permukaan serta posisisampel ditegakkan (didalamkeranjang plastik) menggunakanfrekuensi antena 1 GHz jelas sekalidapat tercitrakan hampir sempurnaterutama dengan penggunaan‘instantaneous amplitude’.

Untuk singkapan batubara denganketebalan 2.5 meter menggunakanfrekuensi antena 100 MHz dapat

mendeterminasi dengan jelasketebalan lapisan batubara danterlihatnya kontras vertikal antarakedua lapisan dimana lapisanlempung menunjukkan nilaiamplitudo yang rendah ( lihat scalebar ) terutama pada penggunaan‘instantaneous amplitude’.Sedangkan pada amplitudo ril jelasterlihat adanya penguatan- penguatannilai- nilai amplitudo secara lokaldimana diduga mencerminkanadanya variasi kandungan air dilapisan batubara. Penggunaan‘ instantaneous phase’ tidakdilakukan pada singkapan ini karenasecara riil amplitudo masih dapatdibedakan antara lapisan batubaradengan lapisan lempung. Untuk hasilinversi dengan menggunakan metodageolistrik resistivitas jelas hanyadapat mendeterminasi ketebalanlapisan tanpa dapat memberikaninformasi lokal yang ada dilapisanbatubara.

Pengukuran ‘dipping bed’ singkapandilakukan dengan menggunakanfrekuensi antena 200 MHz dimana

jelas terlihat profil kemiringan seambatubara terutama pada penggunaan‘instantaneous phase’, jelas terlihat‘sequence’ refleksi radar yangmenunjukkan pola- pola perlapisanbaik pada batubara maupun lempung,dimana lempung jelasmemperlihatkan pola- pola yangtidak teratur. Inversi geolistrik 2-Dyang dihasilkan hanya dapatmendeterminasi struktur lapisan.

Pengukuran yang dilakukan padageometri lapisan yaitu lapisan batulempung (‘overburden’), lapisanbatubara dan lapisan lempung danpasir (‘interburden’) denganmenggunakan frekuensi antena 100MHz, resolusinya kurang tajamuntuk determinasi batas antaralapisan batubara dengan kedualapisan yang melingkupinyadisebabkan karena lapisan lempungsangat terstruktur (consolidated)sehingga energi yang dirambatkan kelapisan batubara cukup rendah,sehingga determinasi batas bawahdengan lapisan ‘interburden’ kurangdapat didefinisikan. Determinasibatas kurang dapat dicerminkan baikriil amplitudo, maupun‘instantaneous amplitude’ dan‘intantaneous phase’. Kurang kontraspada riil amplitudo antara lapisanpenutup (lapisan batu lempung kerasdan kompak serta terstruktur) dankurang terdefinisikan lagi antaralapisan batubara dengan lapisanantara yaitu interburden (lapisanlempung keras dan bercampur pasir)dikarenakan kurangnya perbedaanpermitivitas yaitu lapisan batubaramempunyai permitivitas yang rendah(kecepatan tinggi) dimana sangatresistif sedangkan lapisan penutupmempunyai permitivitas yang hampirsama dikarenakan terstruktur dan

lempung yang telah membatusehingga menghasilkan kecepatantinggi (permitivitas rendah) sehinggalapisan ini menjadi bersifat resistifpernyataan ini ditunjang hasilpengukuran geolistrik 2- D padalokasi ini dimana arus listrik tidakdapat mencapai bidang batas ataslapisan batubara dengan lapisanantara dibawahnya karena sangatresistif lapisan penutup. Kesimpulandiatas berarti bahwa kecepatangelombang radar untuk frekuensiantena diatas 100 MHz adalah tidaktergantung pada frekuensi dan hanya

tergantung pada permitivitas listrikdan permeabilitas magnetik dan iniditunjang hasil penelitian P.M.Reppert et.al., 2000. Seperti padagambar 22. Disamping itu antenayang diposisikan pada ketinggiantertentu ternyata mempengaruhienergi yang diradiasikan kebawahpermukaan.Geolistrik 2-D dimana hasilinversinya pada lokasi ini hanyamemendeterminasi batas lapisanbatubara dengan lapisan atas(‘overburden’).

Pada pengukuran singkapan batubaradengan seam batubara yangberundulasi dengan menggunakanfrekuensi antena 50 MHz dimanasecara umum, riil amplitudo masihdapat mendeterminasi lapisan‘overburden’ tetapi batas bawahantara lapisan batubara dengan‘interburden’ tidak terdefinisi. Padalokasi ini jelas lempung tidakmembatu dan tidak terkonsolidasi(un-consolidated) sehingga jelaspelemahan energi (ter-absorbsi)terlihat pada ril amplitudo yang

melewati lapisan ini, tetapi energiyang ditransmisikan masih cukuptinggi sehingga masih dapatmenembus bidang batas antaralapisan batubara dengan lapisandibawahnya (interburden). Sehinggapenggunaan ‘intantaneous phase’masih dapat mendeterminasi denganjelas batas antara lapisan batubaradengan ‘overburden’ maupun‘interburden’. Hasil inversi geolistrik2-D pada lokasi ini hanyamemberikan informasi lapisanbatubara secara sebagian

dikarenakan lapisan penutup(‘overburden’) sangat konduktifsehingga arus yang didistribusikankebawah tidak menghasilkaninformasi yang diinginkan.

5. KESIMPULAN

Dari hasil- hasil pengukuranyang dilakukan maka dapat disimpulkanbahwa GPR adalah metoda efektifapabila konduktivitas lapisan disekitarbatubara adalah tinggi. Tetapi untukpengukuran lapisan batubara tanpalapisan penutup, maka GPR akan dapatmemberikan informasi ketebalanmaupun variasi kandungan air secarabaik dikarenakan lapisan batubarabersifat resistif. Penggunaan akuisisiGPR dengan posisi kedua antenalangsung diatas permukaanpengukuran maka akan menghasilkanresponse yang lebih baik dibandingkandengan penggunaan posisi keduaantena pada ketinggian tertentu diataspermukaan yang akan diukur.Keuntungan metoda GPR adalah dapatmenggunakan variasi frekuensi antenauntuk pengukuran.

Pengukuran dengan metodageolistrik secara umum dapatmendefinisikan geometri lapisanbatubara terutama pada lapisan batubaratidak ada lapisan penutup. Tetapi untukada lapisan penutup metoda ini kurangdapat mendeterminasi ketebalan lapisanbatubara, terutama untuk lapisan penutupyang sangat tebal dan konduktip.Metoda ini kurang dapat memberikaninformasi yang terkandung dilapisanbatubara terutama kandungan air, tetapiinformasi struktural dilapisan batubaraagak dapat didefinisikan walaupun tidakjelas.

UCAPAN TERIMAKASIH

Kerja yang telah dilakukan ini dibantuoleh Laboratorium Fisika Bumi ITB danPT Tambang Batubara Bukit Asam sertaproyek Due-Like Universitas Sriwijaya.Kami mengucapkan terimakasih kepada,Direksi PTBA, DR. Bagus Endar NH,DR. Surono, Ir. Fajar, Aziz Koswara, ST,Muslim Nugraha, Ssi, Karlan Ssi,Yonathan Ssi dan seluruh yangmembantu yang tidak bisa disebutkansatu persatu dalam penyelesaian tulisanini.

DAFTAR PUSTAKA

Annan A.P., Waller W.M., StrangwayD.W., Rossiter J.R.,Redman J.P. andWatts R.D. 1975. The electromagneticResponse of a low-loss, 2-layerdielectric earth for horizontal electricdipole excitation, Geophysics 40, 286-298.

Annan A.P., 2001. Ground PenetratingRadar Workshop Notes, Sensors &Software, Ontario, Canada.

David C.N. 1999. The directionaldependence of the ground penetratingradar response on the accumulationzones of temperate Alpine glacier, FirstBreak 17, 249-259.

Gestel J.V. and Stoffa P.L., 1999. Multi-configuration ground penetrating radardata. 69th SEG meeting, Houston, USA,Expanded Abstracts, 540-543.

Ibrahim E, Hendrajaya L, Handayani G,Fauzi U, Islam S., 2003a. DeterminationStudy of Coal Seams Thickness byUsing GPR Method, JCJ 2003, The 32nd

IAGI and the 28th HAGI AnnualConvention and Exhibition, ExpandedAbstracts.

Ibrahim E, Hendrajaya L, Handayani G,Fauzi U, Islam S., 2003b. EstimationStudy of Total Moisture Variability inCoal Seams Laterally by Using GPRMethod, JCJ 2003, The 32nd IAGI andthe 28th HAGI Annual Convention andExhibition, Expanded Abstracts.

Jol. H.M., 1995. Ground penetratingradar antennae frequencies andtransmitter powers compared forpenetration depth, resolution andreflection continuity, GeophysicalProspecting 43, 693-709.

Lehman F., Boerner D.E., Holliger K.and Green A.G. 2000. Multicomponentgeoradar data : some importantimplications for data acquisition andprocessing. Geophysics 65, 1542-1552.

Miwa T., Sato M, and Niitsuma H. 1999.Subsurface fracture measurement withpolarimetric borehole radar. IEEETransaction Geoscience and RemoteSensing 37, 828-837.

Noon D.A., 1996. Stepped-frequencyradar design and signal processingenhances ground penetrating radarperformance, Ph.D. diss, University ofQueensland.

Tjia M.O., 1997. Teori ElektrodinamikaKlasik, Departemen Fisika, FMIPA,Institut Teknologi Bandung.