Quantitative Calculation of Aquifer Water Quantity Using TEM Data

Cálculo cuantitativo del volumen de aguas subterráneas a través del Método Electromagnético Transitorio (TEM)

El agua al interior de las minas es una amenaza para la minería de carbón. La cantidad del agua en las minas se detecta al perforar en las vías del socavón, con la desventaja de la carga de trabajo y la baja eficacia que significan. Por esto, el presente trabajo propone el Método Electromagnético Transitorio (TEM, del inglés Transient Electromagnetic Method) y utiliza la información generada para detectar las propiedades de producción de agua en una capa específica de una mina de carbón. A través de un sistema de observación tridimensional TEM orientado a minas se puede obtener la señal del voltaje inducido. La capacidad de la información del sistema TEM tridimensional se puede calcular al obtener la resistividad y la conversión tiempo-profundidad. Tan pronto se establece el valor apropiado de la resistividad aparente se puede determinar el rango de distribución de un acuífero. Luego, con el coeficiente de saturación del acuífero se puede calcular la cantidad de agua. Los resultados de la detección de las propiedades de producción de agua en la mina abandonada número cuatro de frente de trabajo número 80101 de la mina Jude, en Shanxi, China, demostró que la resistividad aparente de esta excavación es de 3 Ω.m, y el área de proyección de la zona anómala de baja resistividad es 22.383 m^2. Al usar la fórmula Q=KMS, se estimó que el volumen de agua es de 33,574 m³. Tres pozos se han construido para el próximo proyecto de dragado y drenaje, cuyos resultados de producción de agua es de 33,089 m³. El porcentaje de error de la predicción de la cantidad de agua es menor al 1.5 %. Se concluye, por ende, que es factible producir el contenido de agua de un acuífero con la información del TEM.

1. INTRODUCCIÓN

China es el mayor productor de carbón del mundo porque el carbón desempeña un papel esencial en el desarrollo económico de China (Figura 1). Los accidentes en las minas de carbón se han convertido en algo frecuente en los últimos años (Zhang et al., 2014; Wang et al., 2016). Aunque la tasa de mortalidad derivada de estos accidentes en China ha disminuido, sigue siendo 70 veces superior a la de Estados Unidos y 17 veces superior a la de Sudáfrica. En este contexto, es urgente estudiar cómo encontrar formas eficaces de detectar la cantidad de agua en el acuífero y reducir los accidentes de la minería del carbón (Zhang et al., 2015). Entre algunos métodos geofísicos disponibles actualmente, la tecnología TEM es uno de los que ha recibido mucha atención y se ha utilizado ampliamente para reducir los accidentes en la minería del carbón.

En una aplicación TEM, una línea de bucle sin conexión a tierra transmite primero hacia abajo un campo primario de tipo pulso, que induce una corriente parásita.