開(kāi)展大同云岡石窟、太原崇善寺等全國(guó)重點(diǎn)文物抗震保護(hù)工作；在晉城建成全省首個(gè)煤礦微震監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警示范系統(tǒng)；山西省巨災(zāi)防范工程項(xiàng)目成果廣泛應(yīng)用于礦震監(jiān)測(cè)、建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及文物保護(hù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面……
近年來(lái)，省地震局持續(xù)夯實(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警基礎(chǔ)，加強(qiáng)震災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)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(cè)基層一線，實(shí)地探訪地震預(yù)警監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、預(yù)警服務(wù)設(shè)施、建筑輕量化結(jié)構(gòu)臺(tái)陣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和微震監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)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(cè)技術(shù)在礦山行業(yè)領(lǐng)域和建筑振動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用實(shí)效等。
夯實(shí)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警基礎(chǔ)
在太原市晉祠博物館西北面的懸甕山下，堅(jiān)守崗位的地震人和地震儀器設(shè)備正日夜監(jiān)測(cè)著大地的脈動(dòng)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(cè)中心站觀測(cè)山硐，中心站站長(zhǎng)劉慶紅邊走邊介紹：“這個(gè)硐室高2.5米、寬2.0米，總長(zhǎng)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(cè)環(huán)境穩(wěn)定，對(duì)我省中部地震的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、全省裂谷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)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(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器，監(jiān)測(cè)手段豐富，監(jiān)測(cè)精度高?！?/p>
記者看到一個(gè)像水井口一樣的觀測(cè)井，太原地震監(jiān)測(cè)中心站工程師郭宇介紹：“這是我們的體應(yīng)變觀測(cè)井，里面安裝了‘體應(yīng)變儀’。它在一個(gè)長(zhǎng)圓形的彈性筒內(nèi)，充滿(mǎn)了硅油，當(dāng)受到四周巖石的擠壓或拉伸時(shí)，筒內(nèi)的液體壓力發(fā)生改變，通過(guò)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(zhǎng)近40米的儀器引起了記者的注意，郭宇介紹：“這是觀測(cè)地球物理場(chǎng)形變項(xiàng)目的傾斜儀和伸縮儀。傾斜儀測(cè)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(huì)發(fā)生變化。伸縮儀監(jiān)測(cè)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(shuō)的固體潮汐，觀測(cè)精度非常高?！?/p>
地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的所有儀器都在24小時(shí)不間斷工作，夯實(shí)著地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警基礎(chǔ)。山西地震臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)劉瑞春介紹，我省持續(xù)強(qiáng)化地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警體系建設(shè)，全省速報(bào)預(yù)警站網(wǎng)在網(wǎng)運(yùn)行站點(diǎn)1108個(gè)，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(dòng)速報(bào)信息、10分鐘內(nèi)產(chǎn)出正式速報(bào)信息能力。同時(shí)，推出“烈度速報(bào)+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(guò)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(jí)響應(yīng)”。
輕量化結(jié)構(gòu)臺(tái)陣監(jiān)測(cè)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(cè)的輕量化結(jié)構(gòu)臺(tái)陣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它的工作原理類(lèi)似于給人做‘動(dòng)態(tài)心電圖’，利用傳感器監(jiān)測(cè)到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)，可識(shí)別建筑動(dòng)力特性，計(jì)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(tái)陣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已開(kāi)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(gè)項(xiàng)目位于這棟服役超過(guò)38年的高層建筑，是我國(guó)常見(jiàn)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(shí)可以監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)響應(yīng)，這是監(jiān)測(cè)到建筑在環(huán)境激勵(lì)下的脈動(dòng)記錄，監(jiān)測(cè)到的加速度在1mm/s2，通過(guò)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(jì)20周分析結(jié)果，其基本周期保持穩(wěn)定。在震時(shí)可以監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，今年7月25日臨汾襄汾發(fā)生4.2級(jí)地震，這棟建筑距震中140公里，這是地震時(shí)記錄到的建筑振動(dòng)響應(yīng)，樓面峰值加速度在9.8mm/s2，計(jì)算的最大層間位移角為萬(wàn)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(shuō)明結(jié)構(gòu)沒(méi)有受損。建筑的基本周期、層間位移角類(lèi)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(cè)臺(tái)陣，在遭受地震或其他振動(dòng)沖擊時(shí)，就能獲取這些指標(biāo)，迅速判定結(jié)構(gòu)是否受損。
通過(guò)在各類(lèi)建筑上實(shí)施輕量化臺(tái)陣監(jiān)測(cè)，預(yù)期可有三方面效益。首先是社會(huì)效益，通過(guò)實(shí)測(cè)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(mén)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(huì)影響，提升城市韌性水平；其次是經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)營(yíng)性建筑如果被評(píng)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(jià)值，積累大批量建筑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以對(duì)比建筑設(shè)計(jì)模型與實(shí)際建成后及服役期間的動(dòng)力特性差異，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，提升建筑抗震設(shè)計(jì)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(gè)微震監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，這些測(cè)點(diǎn)連同地面監(jiān)測(cè)站和井下監(jiān)測(cè)站測(cè)點(diǎn)，組成了嚴(yán)密的微震監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，24小時(shí)連續(xù)不斷地監(jiān)測(cè)著來(lái)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(cè)與風(fēng)險(xiǎn)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(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下巖體應(yīng)力變化與微震活動(dòng)的秒級(jí)響應(yīng)監(jiān)測(cè)，并能自動(dòng)識(shí)別、判定礦震類(lèi)型、位置、頻度、能量，為礦井推動(dòng)災(zāi)害治理向事前預(yù)防轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。
10月14日，山西礦山地震監(jiān)測(cè)研究中心高級(jí)工程師殷偉偉打開(kāi)電腦，調(diào)取了當(dāng)天不同時(shí)段監(jiān)測(cè)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(lái)。山西礦山地震監(jiān)測(cè)研究中心副主任趙曉云介紹：“我們建設(shè)的微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用‘5個(gè)地面站+3個(gè)井下站+6個(gè)工作面測(cè)點(diǎn)’的立體包圍網(wǎng)狀模式布局，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦區(qū)內(nèi)部微震活動(dòng)，成功構(gòu)建了覆蓋全礦區(qū)的‘地面+井下’立體微震監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)0.5級(jí)以上震動(dòng)事件的全面覆蓋、無(wú)一漏檢；非天然地震事件的定位精度由以往的公里級(jí)大幅提升至百米級(jí)；井下重點(diǎn)區(qū)域的微震事件監(jiān)測(cè)誤差更可控制在30米以?xún)?nèi)，顯著優(yōu)于以往水平，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在中高頻、小尺度震動(dòng)事件識(shí)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(dòng)，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。”
自建成投入使用以來(lái)，微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到玉溪煤礦微震有效事件9516次，定位精度達(dá)200米以?xún)?nèi)。玉溪煤礦董事長(zhǎng)邢棟說(shuō)：“通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)分析，我礦可精準(zhǔn)識(shí)別井下高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段。一方面，針對(duì)能量積聚區(qū)域和應(yīng)力變化異常地點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織，有效保證人員作業(yè)安全；另一方面，結(jié)合長(zhǎng)期數(shù)據(jù)整理歸納，可為今后同類(lèi)型條件下的巷道開(kāi)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(bào)記者程國(guó)媛 本報(bào)通訊員李澤暉
（責(zé)任編輯：梁艷）
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