Investigation on Mining Subsidence Based on Sentinel-1A Data by SBAS-InSAR technology—Case Study of Ningdong Coalfield, China

Investigación en subsidencia minera con datos de Sentinel-1A por tecnología SBAS-InSAR: estudio de caso de Ningdong Coalfield, China

Antes de la invención de la técnica de interferometría de radar satelital (InSAR) la caracterización de la deformación del suelo era difícil de obtener en grandes áreas. La minería subterránea en la meseta de Loess de China causa daños a gran escala en un corto período. El algoritmo de subconjunto de línea de base pequeña (SBAS) puede superar algunas limitaciones de la tecnología InSAR, como la decorrelación temporal, la decorrelación espacial y el retraso atmosférico. En este estudio se aplicó la tecnología SBAS-InSAR para procesar 19 escenas de datos Sentinel-1A en la mina de carbón de Ningdong, China. Además, se investigó y se analizó el estado de subsidencia minera desde marzo de 2015 hasta junio de 2016. Hay seis áreas de deformación del suelo en los mapas de subsidencia acumulada y el valor de subsidencia acumulativo máximo es -178cm distribuido en el área minera de Renjiazhuang durante este período. El mapa de la tasa de deformación muestra que la tasa de deformación máxima fue de -117 cm/año. Se visitaron estas seis áreas mineras y se recopilaron datos de GPS sobre el túnel de trabajo en el área minera de Shigouyi. El valor de subsidencia de los datos SBAS es consistente con los datos de la estación de observación GPS. Los resultados revelan el proceso de evolución en el hundimiento minero y son útiles para la alerta temprana del desastre de la mina.

Introducción

Ningdong Coalfield es una de las mayores bases de producción de carbón de China. Los daños a gran escala en el suelo de Ningdong Coalfield influirán profundamente en el entorno ecológico de la Meseta de Loess de China. Por lo tanto, la investigación del estado de los daños en el suelo y el análisis de la tendencia de la deformación del suelo en Ningdong Coalfield son importantes para revelar el proceso de evolución y ayudar a la alerta temprana del desastre de la mina. Según la experiencia de trabajos anteriores, los ingenieros de minas siempre analizan la deformación del terreno mediante puntos de control que utilizan mediciones de nivel, mediciones del sistema global de navegación por satélite o geodesia. Estos enfoques presentaban las siguientes deficiencias. (1) Son de baja resolución espacial, sólo pueden monitorizar el valor de los puntos de control pero no en otras regiones desconocidas; (2) Son de ciclo de trabajo largo y costoso pero de baja eficiencia, el equipo de topografía tiene que pasar mucho tiempo para monitorizar los puntos de deformación, y es difícil monitorizar la deformación en zonas de mal estado. (3) Limitados a la resolución espacial, no pueden monitorizar la subsidencia desconocida en la zona minera; son inaplicables para monitorizar la deformación en yacimientos de carbón a gran escala de forma rápida y precisa. (4) Debido al limitado análisis teórico, es difícil identificar la regularidad de la subsidencia minera utilizando la observación dentro de los datos de puntos discretos, y tampoco puede satisfacer los requisitos reales de prevención y predicción de desastres en la zona minera (Chen et al., 2010; Wang et al., 2014).