科技賦能 撐起防震減災安全網

開展大同云岡石窟、太原崇善寺等全國重點文物抗震保護工作；在晉城建成全省首個煤礦微震監測與風險預警示范系統；山西省巨災防范工程項目成果廣泛應用于礦震監測、建筑結構健康監測及文物保護振動監測等方面……

近年來，省地震局持續夯實監測預報預警基礎，加強震災風險防御能力，健全地震應急響應機制，打造地震科技創新高地，不斷提升防震減災服務能力。日前，記者深入太原、晉城地震監測基層一線，實地探訪地震預警監測站點、預警服務設施、建筑輕量化結構臺陣監測系統和微震監測與風險預警系統，了解巨災防范工程進展成效、地震監測技術在礦山行業領域和建筑振動監測等方面的應用實效等。

夯實地震監測預報預警基礎

在太原市晉祠博物館西北面的懸甕山下，堅守崗位的地震人和地震儀器設備正日夜監測著大地的脈動和細微的變化，10月13日，記者走進位于此地的太原地震監測中心站觀測山硐，中心站站長劉慶紅邊走邊介紹：“這個硐室高2.5米、寬2.0米，總長160米。山硐覆蓋層約40米—60米，硐室溫度常年保持在15℃左右，觀測環境穩定，對我省中部地震的監測預報、全省裂谷的構造運動及其演化研究等具有重要意義。山硐由引硐、北南硐和東西硐三部分構成，安裝有重力儀、傾斜儀、伸縮儀等地球物理場監測儀器，監測手段豐富，監測精度高。”

記者看到一個像水井口一樣的觀測井，太原地震監測中心站工程師郭宇介紹：“這是我們的體應變觀測井，里面安裝了‘體應變儀’。它在一個長圓形的彈性筒內，充滿了硅油，當受到四周巖石的擠壓或拉伸時，筒內的液體壓力發生改變，通過液壓的增大或縮小，即可得知巖石的狀態是壓縮還是拉伸。”

在硐室的深處，兩套長近40米的儀器引起了記者的注意，郭宇介紹：“這是觀測地球物理場形變項目的傾斜儀和伸縮儀。傾斜儀測量的是大地垂直方向的變化，大地發生輕微的傾斜，儀器高差就會發生變化。伸縮儀監測的是大地在水平方向的變化，兩種儀器可清晰地顯示出大地在引力潮作用下產生的周期性變化，也就是常說的固體潮汐，觀測精度非常高。”

地震監測站點的所有儀器都在24小時不間斷工作，夯實著地震監測預報預警基礎。山西地震臺臺長劉瑞春介紹，我省持續強化地震監測預報預警體系建設，全省速報預警站網在網運行站點1108個，具備震后10秒內（重點區域8秒內）產出地震預警信息、2分鐘內產出地震自動速報信息、10分鐘內產出正式速報信息能力。同時，推出“烈度速報+預警”融合服務，震后15分鐘內生成烈度分布圖，為應急響應、政府決策提供依據；通過預警終端、微信小程序、IPTV等渠道積極推廣預警信息服務，實現“秒級響應”。

輕量化結構臺陣監測系統給建筑做“心電圖”

10月13日，山西省地震應急中心工程師王飛劍指著身后的系統介紹：“這就是我們給建筑做健康監測的輕量化結構臺陣監測系統，它的工作原理類似于給人做‘動態心電圖’，利用傳感器監測到的結構振動數據，可識別建筑動力特性，計算層間位移角等相關指標，從而判斷建筑的安全狀態。”

據悉，輕量化結構臺陣監測系統已開展試點工作。王飛劍以晉城市某辦公大樓為例，進行了詳細講解：這個項目位于這棟服役超過38年的高層建筑，是我國常見的框架剪力墻結構，傳感器分布在建筑的負一層和3、6、9、11層。在平時可以監測結構的脈動響應，這是監測到建筑在環境激勵下的脈動記錄，監測到的加速度在1mm/s2，通過這些記錄我們可以分析出這棟建筑的基本周期在0.606s，這是累計20周分析結果，其基本周期保持穩定。在震時可以監測結構振動響應，今年7月25日臨汾襄汾發生4.2級地震，這棟建筑距震中140公里，這是地震時記錄到的建筑振動響應，樓面峰值加速度在9.8mm/s2，計算的最大層間位移角為萬分之0.3，遠小于建筑破壞閾值，震后建筑的基本周期仍在0.606s，用科學數據說明結構沒有受損。建筑的基本周期、層間位移角類似于人的心率和血壓，是表征建筑健康狀態的重要指標，如果建筑裝備了監測臺陣，在遭受地震或其他振動沖擊時，就能獲取這些指標，迅速判定結構是否受損。

通過在各類建筑上實施輕量化臺陣監測，預期可有三方面效益。首先是社會效益，通過實測的數據可以科學迅速地判斷建筑是否可用，為政府部門應急處置提供決策依據，讓安全的建筑在震后盡快投入使用，減輕社會影響，提升城市韌性水平；其次是經濟效益，經營性建筑如果被評估處于安全狀態，可立即恢復生產，避免工作停滯造成經濟損失；最后是科學價值，積累大批量建筑監測數據，可以對比建筑設計模型與實際建成后及服役期間的動力特性差異，發現問題，改進設計方法，提升建筑抗震設計水平，保障建筑地震安全。

立體微震系統給礦山做“CT”

在位于晉城市沁水縣胡底鄉玉溪煤礦地下約650米深的綜采工作面上，安裝了6個微震監測測點，這些測點連同地面監測站和井下監測站測點，組成了嚴密的微震監測與風險預警系統，24小時連續不斷地監測著來自地下的微震情況。

2024年10月，省地震局依托山西省巨災防范工程建設的礦山微震監測與風險預警系統在玉溪煤礦投入試運行。據悉，該系統是我省首套立體微震監測系統，可實現對井下巖體應力變化與微震活動的秒級響應監測，并能自動識別、判定礦震類型、位置、頻度、能量，為礦井推動災害治理向事前預防轉型奠定了堅實技術支撐。

10月14日，山西礦山地震監測研究中心高級工程師殷偉偉打開電腦，調取了當天不同時段監測到的玉溪煤礦的微震情況，一組組波形隨即在電腦屏幕上顯示出來。山西礦山地震監測研究中心副主任趙曉云介紹：“我們建設的微震監測系統采用‘5個地面站+3個井下站+6個工作面測點’的立體包圍網狀模式布局，實時監測礦區內部微震活動，成功構建了覆蓋全礦區的‘地面+井下’立體微震監測網絡，可實現監測區域內0.5級以上震動事件的全面覆蓋、無一漏檢；非天然地震事件的定位精度由以往的公里級大幅提升至百米級；井下重點區域的微震事件監測誤差更可控制在30米以內，顯著優于以往水平，有效彌補了傳統地震監測系統在中高頻、小尺度震動事件識別與定位方面的能力短板，標志著礦山災害防控邁入‘透明化感知、智能化預判’新階段。這些看似微小的數據，如CT般清晰地告訴我們地下巖層在如何運動，應力在如何累積，提供最真實有效的輔助決策依據，為礦山安全生產和能源轉型發展保駕護航。”

自建成投入使用以來，微震監測系統監測到玉溪煤礦微震有效事件9516次，定位精度達200米以內。玉溪煤礦董事長邢棟說：“通過系統實時監測和長周期數據分析，我礦可精準識別井下高風險區域和高風險時段。一方面，針對能量積聚區域和應力變化異常地點，及時調整現場生產組織，有效保證人員作業安全；另一方面，結合長期數據整理歸納，可為今后同類型條件下的巷道開采及支護方案的制定提供科學借鑒和有益參考。”

（文章來源于“山西文物”，侵刪）

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