【高质量发展调研行】科技赋能 撑起防震减灾安全网

开展大同云冈石窟、太原崇善寺等全国重点文物抗震保护工作；在晋城建成全省首个煤矿微震监测与风险预警示范系统；山西省巨灾防范工程项目成果广泛应用于矿震监测、建筑结构健康监测及文物保护振动监测等方面……

近年来，省地震局持续夯实监测预报预警基础，加强震灾风险防御能力，健全地震应急响应机制，打造地震科技创新高地，不断提升防震减灾服务能力。日前，记者深入太原、晋城地震监测基层一线，实地探访地震预警监测站点、预警服务设施、建筑轻量化结构台阵监测系统和微震监测与风险预警系统，了解巨灾防范工程进展成效、地震监测技术在矿山行业领域和建筑振动监测等方面的应用实效等。

夯实地震监测预报预警基础

在太原市晋祠博物馆西北面的悬瓮山下，坚守岗位的地震人和地震仪器设备正日夜监测着大地的脉动和细微的变化，10月13日，记者走进位于此地的太原地震监测中心站观测山硐，中心站站长刘庆红边走边介绍：“这个硐室高2.5米、宽2.0米，总长160米。山硐覆盖层约40米—60米，硐室温度常年保持在15℃左右，观测环境稳定，对我省中部地震的监测预报、全省裂谷的构造运动及其演化研究等具有重要意义。山硐由引硐、北南硐和东西硐三部分构成，安装有重力仪、倾斜仪、伸缩仪等地球物理场监测仪器，监测手段丰富，监测精度高。”

记者看到一个像水井口一样的观测井，太原地震监测中心站工程师郭宇介绍：“这是我们的体应变观测井，里面安装了‘体应变仪’。它在一个长圆形的弹性筒内，充满了硅油，当受到四周岩石的挤压或拉伸时，筒内的液体压力发生改变，通过液压的增大或缩小，即可得知岩石的状态是压缩还是拉伸。”

在硐室的深处，两套长近40米的仪器引起了记者的注意，郭宇介绍：“这是观测地球物理场形变项目的倾斜仪和伸缩仪。倾斜仪测量的是大地垂直方向的变化，大地发生轻微的倾斜，仪器高差就会发生变化。伸缩仪监测的是大地在水平方向的变化，两种仪器可清晰地显示出大地在引力潮作用下产生的周期性变化，也就是常说的固体潮汐，观测精度非常高。”

地震监测站点的所有仪器都在24小时不间断工作，夯实着地震监测预报预警基础。山西地震台台长刘瑞春介绍，我省持续强化地震监测预报预警体系建设，全省速报预警站网在网运行站点1108个，具备震后10秒内（重点区域8秒内）产出地震预警信息、2分钟内产出地震自动速报信息、10分钟内产出正式速报信息能力。同时，推出“烈度速报+预警”融合服务，震后15分钟内生成烈度分布图，为应急响应、政府决策提供依据；通过预警终端、微信小程序、IPTV等渠道积极推广预警信息服务，实现“秒级响应”。

轻量化结构台阵监测系统给建筑做“心电图”

10月13日，山西省地震应急中心工程师王飞剑指着身后的系统介绍：“这就是我们给建筑做健康监测的轻量化结构台阵监测系统，它的工作原理类似于给人做‘动态心电图’，利用传感器监测到的结构振动数据，可识别建筑动力特性，计算层间位移角等相关指标，从而判断建筑的安全状态。”

据悉，轻量化结构台阵监测系统已开展试点工作。王飞剑以晋城市某办公大楼为例，进行了详细讲解：这个项目位于这栋服役超过38年的高层建筑，是我国常见的框架剪力墙结构，传感器分布在建筑的负一层和3、6、9、11层。在平时可以监测结构的脉动响应，这是监测到建筑在环境激励下的脉动记录，监测到的加速度在1mm/s²，通过这些记录我们可以分析出这栋建筑的基本周期在0.606s，这是累计20周分析结果，其基本周期保持稳定。在震时可以监测结构振动响应，今年7月25日临汾襄汾发生4.2级地震，这栋建筑距震中140公里，这是地震时记录到的建筑振动响应，楼面峰值加速度在9.8mm/s²，计算的最大层间位移角为万分之0.3，远小于建筑破坏阈值，震后建筑的基本周期仍在0.606s，用科学数据说明结构没有受损。建筑的基本周期、层间位移角类似于人的心率和血压，是表征建筑健康状态的重要指标，如果建筑装备了监测台阵，在遭受地震或其他振动冲击时，就能获取这些指标，迅速判定结构是否受损。

通过在各类建筑上实施轻量化台阵监测，预期可有三方面效益。首先是社会效益，通过实测的数据可以科学迅速地判断建筑是否可用，为政府部门应急处置提供决策依据，让安全的建筑在震后尽快投入使用，减轻社会影响，提升城市韧性水平；其次是经济效益，经营性建筑如果被评估处于安全状态，可立即恢复生产，避免工作停滞造成经济损失；最后是科学价值，积累大批量建筑监测数据，可以对比建筑设计模型与实际建成后及服役期间的动力特性差异，发现问题，改进设计方法，提升建筑抗震设计水平，保障建筑地震安全。

立体微震系统给矿山做“CT”

在位于晋城市沁水县胡底乡玉溪煤矿地下约650米深的综采工作面上，安装了6个微震监测测点，这些测点连同地面监测站和井下监测站测点，组成了严密的微震监测与风险预警系统，24小时连续不断地监测着来自地下的微震情况。

2024年10月，省地震局依托山西省巨灾防范工程建设的矿山微震监测与风险预警系统在玉溪煤矿投入试运行。据悉，该系统是我省首套立体微震监测系统，可实现对井下岩体应力变化与微震活动的秒级响应监测，并能自动识别、判定矿震类型、位置、频度、能量，为矿井推动灾害治理向事前预防转型奠定了坚实技术支撑。

10月14日，山西矿山地震监测研究中心高级工程师殷伟伟打开电脑，调取了当天不同时段监测到的玉溪煤矿的微震情况，一组组波形随即在电脑屏幕上显示出来。山西矿山地震监测研究中心副主任赵晓云介绍：“我们建设的微震监测系统采用‘5个地面站+3个井下站+6个工作面测点’的立体包围网状模式布局，实时监测矿区内部微震活动，成功构建了覆盖全矿区的‘地面+井下’立体微震监测网络，可实现监测区域内0.5级以上震动事件的全面覆盖、无一漏检；非天然地震事件的定位精度由以往的公里级大幅提升至百米级；井下重点区域的微震事件监测误差更可控制在30米以内，显著优于以往水平，有效弥补了传统地震监测系统在中高频、小尺度震动事件识别与定位方面的能力短板，标志着矿山灾害防控迈入‘透明化感知、智能化预判’新阶段。这些看似微小的数据，如CT般清晰地告诉我们地下岩层在如何运动，应力在如何累积，提供最真实有效的辅助决策依据，为矿山安全生产和能源转型发展保驾护航。”

自建成投入使用以来，微震监测系统监测到玉溪煤矿微震有效事件9516次，定位精度达200米以内。玉溪煤矿董事长邢栋说：“通过系统实时监测和长周期数据分析，我矿可精准识别井下高风险区域和高风险时段。一方面，针对能量积聚区域和应力变化异常地点，及时调整现场生产组织，有效保证人员作业安全；另一方面，结合长期数据整理归纳，可为今后同类型条件下的巷道开采及支护方案的制定提供科学借鉴和有益参考。”

来源：山西日报