開展大同云岡石窟、太原崇善寺等全國重點(diǎn)文物抗震保護(hù)工作；在晉城建成全省首個煤礦微震監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警示范系統(tǒng)；山西省巨災(zāi)防范工程項目成果廣泛應(yīng)用于礦震監(jiān)測、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及文物保護(hù)振動監(jiān)測等方面……
近年來，省地震局持續(xù)夯實(shí)監(jiān)測預(yù)報預(yù)警基礎(chǔ)，加強(qiáng)震災(zāi)風(fēng)險防御能力，健全地震應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，打造地震科技創(chuàng)新高地，不斷提升防震減災(zāi)服務(wù)能力。日前，記者深入太原、晉城地震監(jiān)測基層一線，實(shí)地探訪地震預(yù)警監(jiān)測站點(diǎn)、預(yù)警服務(wù)設(shè)施、建筑輕量化結(jié)構(gòu)臺陣監(jiān)測系統(tǒng)和微震監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，了解巨災(zāi)防范工程進(jìn)展成效、地震監(jiān)測技術(shù)在礦山行業(yè)領(lǐng)域和建筑振動監(jiān)測等方面的應(yīng)用實(shí)效等。
夯實(shí)地震監(jiān)測預(yù)報預(yù)警基礎(chǔ)
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(shè)備正日夜監(jiān)測著大地的脈動和細(xì)微的變化，10月13日，記者走進(jìn)位于此地的太原地震監(jiān)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(huán)境穩(wěn)定，對我省中部地震的監(jiān)測預(yù)報、全省裂谷的構(gòu)造運(yùn)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(gòu)成，安裝有重力儀、傾斜儀、伸縮儀等地球物理場監(jiān)測儀器，監(jiān)測手段豐富，監(jiān)測精度高?！?/p>
記者看到一個像水井口一樣的觀測井，太原地震監(jiān)測中心站工程師郭宇介紹：“這是我們的體應(yīng)變觀測井，里面安裝了‘體應(yīng)變儀’。它在一個長圓形的彈性筒內(nèi)，充滿了硅油，當(dāng)受到四周巖石的擠壓或拉伸時，筒內(nèi)的液體壓力發(fā)生改變，通過液壓的增大或縮小，即可得知巖石的狀態(tài)是壓縮還是拉伸?！?/p>
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(fā)生輕微的傾斜，儀器高差就會發(fā)生變化。伸縮儀監(jiān)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(chǎn)生的周期性變化，也就是常說的固體潮汐，觀測精度非常高?！?/p>
地震監(jiān)測站點(diǎn)的所有儀器都在24小時不間斷工作，夯實(shí)著地震監(jiān)測預(yù)報預(yù)警基礎(chǔ)。山西地震臺臺長劉瑞春介紹，我省持續(xù)強(qiáng)化地震監(jiān)測預(yù)報預(yù)警體系建設(shè)，全省速報預(yù)警站網(wǎng)在網(wǎng)運(yùn)行站點(diǎn)1108個，具備震后10秒內(nèi)（重點(diǎn)區(qū)域8秒內(nèi)）產(chǎn)出地震預(yù)警信息、2分鐘內(nèi)產(chǎn)出地震自動速報信息、10分鐘內(nèi)產(chǎn)出正式速報信息能力。同時，推出“烈度速報+預(yù)警”融合服務(wù)，震后15分鐘內(nèi)生成烈度分布圖，為應(yīng)急響應(yīng)、政府決策提供依據(jù)；通過預(yù)警終端、微信小程序、IPTV等渠道積極推廣預(yù)警信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“秒級響應(yīng)”。
輕量化結(jié)構(gòu)臺陣監(jiān)測系統(tǒng)給建筑做“心電圖”
10月13日，山西省地震應(yīng)急中心工程師王飛劍指著身后的系統(tǒng)介紹：“這就是我們給建筑做健康監(jiān)測的輕量化結(jié)構(gòu)臺陣監(jiān)測系統(tǒng)，它的工作原理類似于給人做‘動態(tài)心電圖’，利用傳感器監(jiān)測到的結(jié)構(gòu)振動數(shù)據(jù)，可識別建筑動力特性，計算層間位移角等相關(guān)指標(biāo)，從而判斷建筑的安全狀態(tài)?！?/p>
據(jù)悉，輕量化結(jié)構(gòu)臺陣監(jiān)測系統(tǒng)已開展試點(diǎn)工作。王飛劍以晉城市某辦公大樓為例，進(jìn)行了詳細(xì)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(jié)構(gòu)，傳感器分布在建筑的負(fù)一層和3、6、9、11層。在平時可以監(jiān)測結(jié)構(gòu)的脈動響應(yīng)，這是監(jiān)測到建筑在環(huán)境激勵下的脈動記錄，監(jiān)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(jié)果，其基本周期保持穩(wěn)定。在震時可以監(jiān)測結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)，今年7月25日臨汾襄汾發(fā)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(yīng)，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(yuǎn)小于建筑破壞閾值，震后建筑的基本周期仍在0.606s，用科學(xué)數(shù)據(jù)說明結(jié)構(gòu)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(tài)的重要指標(biāo)，如果建筑裝備了監(jiān)測臺陣，在遭受地震或其他振動沖擊時，就能獲取這些指標(biāo)，迅速判定結(jié)構(gòu)是否受損。
通過在各類建筑上實(shí)施輕量化臺陣監(jiān)測，預(yù)期可有三方面效益。首先是社會效益，通過實(shí)測的數(shù)據(jù)可以科學(xué)迅速地判斷建筑是否可用，為政府部門應(yīng)急處置提供決策依據(jù)，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(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)營性建筑如果被評估處于安全狀態(tài)，可立即恢復(fù)生產(chǎn)，避免工作停滯造成經(jīng)濟(jì)損失；最后是科學(xué)價值，積累大批量建筑監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以對比建筑設(shè)計模型與實(shí)際建成后及服役期間的動力特性差異，發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計方法，提升建筑抗震設(shè)計水平，保障建筑地震安全。
立體微震系統(tǒng)給礦山做“CT”
在位于晉城市沁水縣胡底鄉(xiāng)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(jiān)測測點(diǎn)，這些測點(diǎn)連同地面監(jiān)測站和井下監(jiān)測站測點(diǎn)，組成了嚴(yán)密的微震監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，24小時連續(xù)不斷地監(jiān)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(zāi)防范工程建設(shè)的礦山微震監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)在玉溪煤礦投入試運(yùn)行。據(jù)悉，該系統(tǒng)是我省首套立體微震監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對井下巖體應(yīng)力變化與微震活動的秒級響應(yīng)監(jiān)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(zāi)害治理向事前預(yù)防轉(zhuǎn)型奠定了堅實(shí)技術(shù)支撐。
10月14日，山西礦山地震監(jiān)測研究中心高級工程師殷偉偉打開電腦，調(diào)取了當(dāng)天不同時段監(jiān)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(jiān)測研究中心副主任趙曉云介紹：“我們建設(shè)的微震監(jiān)測系統(tǒng)采用‘5個地面站+3個井下站+6個工作面測點(diǎn)’的立體包圍網(wǎng)狀模式布局，實(shí)時監(jiān)測礦區(qū)內(nèi)部微震活動，成功構(gòu)建了覆蓋全礦區(qū)的‘地面+井下’立體微震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)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(diǎn)區(qū)域的微震事件監(jiān)測誤差更可控制在30米以內(nèi)，顯著優(yōu)于以往水平，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)地震監(jiān)測系統(tǒng)在中高頻、小尺度震動事件識別與定位方面的能力短板，標(biāo)志著礦山災(zāi)害防控邁入‘透明化感知、智能化預(yù)判’新階段。這些看似微小的數(shù)據(jù)，如CT般清晰地告訴我們地下巖層在如何運(yùn)動，應(yīng)力在如何累積，提供最真實(shí)有效的輔助決策依據(jù)，為礦山安全生產(chǎn)和能源轉(zhuǎn)型發(fā)展保駕護(hù)航?！?/p>
自建成投入使用以來，微震監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到玉溪煤礦微震有效事件9516次，定位精度達(dá)200米以內(nèi)。玉溪煤礦董事長邢棟說：“通過系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測和長周期數(shù)據(jù)分析，我礦可精準(zhǔn)識別井下高風(fēng)險區(qū)域和高風(fēng)險時段。一方面，針對能量積聚區(qū)域和應(yīng)力變化異常地點(diǎn)，及時調(diào)整現(xiàn)場生產(chǎn)組織，有效保證人員作業(yè)安全；另一方面，結(jié)合長期數(shù)據(jù)整理歸納，可為今后同類型條件下的巷道開采及支護(hù)方案的制定提供科學(xué)借鑒和有益參考?！?/p>
本報記者程國媛 本報通訊員李澤暉
（責(zé)任編輯：梁艷）
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