新西蘭派克河煤礦瓦斯爆炸事故

郁振山｜編譯

2010年11月19日15時45分，位于新西蘭南島西海岸的派克河煤礦（Pike River Mine）發(fā)生瓦斯爆炸。事發(fā)時，31人正在地下作業(yè)，有29人遇難且遺體尚未找回。另外2人因在距離入口較近的地方作業(yè)而得以幸存。

首次爆炸后，在新西蘭警方的帶領(lǐng)下，應(yīng)急人員、來自新西蘭、澳大利亞的煤礦救援隊嘗試救援，但由于缺少煤礦內(nèi)的關(guān)鍵信息而無法開展。

2010年11月24、26、28日，礦井再次發(fā)生爆炸，人員幸存的希望徹底破滅。應(yīng)急人員開始重點進行遺體搜尋工作。2010年年底，事故煤礦停業(yè)，隨后被固體能源公司（Solid Energy）收購。固體能源公司曾計劃重新進入礦內(nèi)尋找遇難者遺體，但因內(nèi)部過于危險被迫放棄計劃。

背景信息

派克河煤礦

派克河煤礦位于新西蘭南島西海岸的帕帕羅瓦山脈（Paparoa Range）之下（見圖1、圖2）。該煤礦相對較新，2010年2月首次開采，且作業(yè)工人不多。

圖1 派克河煤礦結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 群山之中的派克河煤礦爆炸后釋放出大量濃煙

礦工分為A、B、C 3組，輪班作業(yè)。A組作業(yè)時間為22—8時，B組為7—15時，C組則從13時開始。除了煤礦公司的內(nèi)部人員，還有若干來自7家其他公司的承包商工人。

水力采礦

在派克河煤礦的設(shè)計階段，大家同意使用采煤機和水力采礦的方法（見圖3、圖4）。水力采礦是利用水的高壓噴射把泥土沖走的一種采礦方法。當時，水力開采已在多個礦場得到有效利用，但也存在一些問題，尤其是煤炭表面破裂后，可能引發(fā)大量甲烷氣流進入煤礦通道。

圖3 水力開采機噴出高壓水流來沖刷煤炭

圖4 派克河煤礦內(nèi)的采煤機

礦場最初使用的采煤機一遇到粗糙堅固的工況就發(fā)生故障，更危險的是，采煤機在切割堅硬的巖石表面時還會濺出火花，并引發(fā)過幾次小型甲烷爆炸事故。

事故描述

2010年11月19日，礦井內(nèi)有31人作業(yè)。開采需要用水，派克河煤礦的水從其東面8 km遠的工廠內(nèi)輸送過來。事故當天中午，送水工廠要開展既定的維護任務(wù)，煤炭開采也不得不停止。期間，礦工一直在礦內(nèi)進行維護工作。

15時左右，地面控制室的員工丹尼爾·達根接到送水工廠的電話，告知其維護作業(yè)完成，可以開始送水。達根隨后啟動抽水泵。15時44分12秒，他利用數(shù)字接入載波系統(tǒng)（DAC）與地下員工進行實時通話。就在此時，一種不明聲響打斷了對話。達根當時并未想到是爆炸。接下來的4 min內(nèi)，他不斷用DAC系統(tǒng)進行呼叫，但無人應(yīng)答。

DAC系統(tǒng)記錄到不明聲響后，控制室內(nèi)也響起警報。這意味著，由礦內(nèi)傳來的各種信息和數(shù)據(jù)中斷了。礦井斷電，且通風系統(tǒng)、抽水泵、氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)也不再顯示。之前，地下停電后礦工很快會聯(lián)系控制室，但這次沒有人呼叫。

16時35分，達根撥通救護中心電話，說地下煤礦發(fā)生嚴重事故，可能是爆炸，有25～30人被困，需要救護人員盡快到達現(xiàn)場。

爆炸被煤礦入口的閉路電視記錄下來。圖像顯示，爆炸發(fā)生在15時45分36秒，持續(xù)52 s。但該圖像后來才被人看到。

爆炸前，名叫丹尼爾·洛克豪斯的員工要去把通道內(nèi)碎石運上來，為修路做準備。他在井底給碎石裝載機加了柴油和水，期間發(fā)動機一直在運行。就在打開水閥門的一瞬間，他看見一道亮光，隨后感覺到了巨大的沖擊波，并失去意識。50 min后，他清醒過來，先是打電話求救，之后便沿著水管線路向外逃生，中途還將拉塞爾·史密斯救出。17時26分，兩人走出地下煤礦，成為此次事故的幸存者。此時，他們卻發(fā)現(xiàn)外面沒有救援人員，于是再次使用DAC向控制室呼救。

17時30分，應(yīng)急救援啟動。警察部門、消防部門、礦山救援部門、急救車出動。海外救援也在第二天到達。

接下來的3天，人們對是否可以再次進入煤礦持有疑問。新西蘭上次發(fā)生煤礦重大爆炸事故是在40年前，所以人們應(yīng)對此類事故的經(jīng)驗非常欠缺。對于有經(jīng)驗的人來說，地下人員已經(jīng)沒有了生還的可能。

事故前幾個月，智利成功將33名困于地下銅礦的工人解救出來，這給新西蘭民眾帶來了希望，所以他們認為救援任務(wù)可行。在公眾的壓力下，人們還是嘗試再次進入礦井。但11月24、26、28日又分別發(fā)生爆炸。人們才意識到進入礦井非常危險，隨后將其封閉。

事故調(diào)查與分析

第一次爆炸

燃料源甲烷自然存在于煤層中，會在開采過程中釋放。派克河礦場煤層中每噸煤含有8 m3的氣體，其中至少95%是甲烷，另有少量的二氧化碳和乙烷。

調(diào)查人員在11月20日21時從礦井通風系統(tǒng)處收集了氣體樣本?？死锓蚪淌趯ζ溥M行分析后發(fā)現(xiàn)，爆炸后的氣體樣本中含有大量甲烷。

其他可能的燃料源包括空氣中懸浮的煤炭粉塵。派克河煤礦的具體條件決定了煤炭粉塵不會成為主要燃料源，但它確實加劇了爆炸。煤炭粉塵加劇爆炸的唯一證據(jù)是：人們在通風口頂部發(fā)現(xiàn)了一些焦炭。樣品被送往新南威爾士大學(xué)進行分析，看其是否發(fā)生了焦化。如果發(fā)生焦化，就證明煤炭粉塵在爆炸的高溫下發(fā)生了變化。但分析發(fā)現(xiàn)，只有極少量的焦化顆粒。另外，煤炭粉塵爆炸極為劇烈，而派克河煤礦的首次爆炸卻并非如此。

綜合各種證據(jù)，聯(lián)合調(diào)查專家小組認定這次事故是甲烷爆炸。據(jù)估算，礦井內(nèi)堆積的甲烷超過5 000 m3。甲烷較輕，一般會浮在上方，在沒有外力的情況不會移動，除非煤礦通道的頂部坍塌。由于礦體采空區(qū)沒有物體支撐，2010年10月采空區(qū)坍塌，導(dǎo)致甲烷釋放。11月7日，開采活動再次造成甲烷釋放。兩次事件導(dǎo)致大量甲烷在通道內(nèi)堆積。

點火源甲烷極易被點燃。如果空氣中甲烷濃度為9．8%，只需要2．9×10-4J的能量就能將其點燃。手表電池的能量都遠高于此。

專家小組確定了許多潛在點火源，最有可能是電氣點火源。

11月19日，由于供水工廠維修，礦場的水泵關(guān)停。15時34分，供水恢復(fù)。煤礦電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示，控制室在15時45分14秒至18秒之間啟動了水泵。水泵的啟動時間與爆炸時間非常接近，專家小組由此認為電氣原因最有可能是此次事故的點火源。

其他可能的點火源包括柴油機熱表面、被帶入礦井內(nèi)的違禁物品、礦井作業(yè)產(chǎn)生的摩擦、不防火的通風風扇產(chǎn)生的火花。

后續(xù)爆炸

皇家委員會只收集到很少關(guān)于后續(xù)3次爆炸的信息，但其中猜想的成分更少，因為很多專家都預(yù)測到了會再次發(fā)生爆炸，并建議將礦井封住，避免爆炸傷人。

第二次爆炸發(fā)生在第一次爆炸的5天后，即11月24日14時37分。第三次爆炸發(fā)生在11月26日15時39分。第四次爆炸發(fā)生在11月28日13時50分。

后面的幾次爆炸與第一次不同。第二次和第三次爆炸分別持續(xù)了30 s和23 s，且產(chǎn)生的沖擊波比第一次強。沖擊波過后，空氣先被吸入礦井，隨后又從中噴出。第四次爆炸與之前都不同：爆炸火焰噴出后，還產(chǎn)生了黑色煙霧，隨后火焰減小，但持續(xù)燃燒至12月8日（見圖5）。

圖5 第四次爆炸從通風口冒出的火焰和黑煙

這3次爆炸均由甲烷引發(fā)，這是因為11月19日煤礦通風系統(tǒng)停止，甲烷不斷積聚?？赡苄宰畲蟮狞c火源是第一次爆炸后溫度升高的煤炭。

通風系統(tǒng)

礦場的主要通風設(shè)備是一個巨大的風扇，其作用是將含有甲烷的氣體抽出，然后吸入新鮮空氣。2009年2月，通道底部發(fā)生坍塌，被墜落的石塊堵住。公司決定放棄坍塌的部分，重新開掘通道。

礦場原計劃將風扇安裝在通道頂部。由于實施起來非常困難，最后決定將其安裝在礦井底部。但這不是礦業(yè)的慣例，因為這樣會讓通風系統(tǒng)極易受到斷電、火災(zāi)和爆炸的影響。雖然通風是保證煤礦安全的重要因素，但派克河礦場沒有專門負責通風的人員。在澳大利亞及其他多數(shù)國家，指定通風管理人員是強制要求，但在新西蘭卻不是。

事故教訓(xùn)

爆炸后不久，新西蘭就成立了皇家委員會（Royal Commission）來調(diào)查該事故。2012年，委員會公布調(diào)查報告，說明了引發(fā)爆炸的直接原因和導(dǎo)致風險長期累積的因素，總結(jié)了事故教訓(xùn)。

風險意識

皇家委員會的事故報告與之前8起導(dǎo)致人員死亡的煤礦爆炸事故報告非常相似。所有這些案件都反映了礦場管理人員忽略或低估了瓦斯爆炸風險。

可以確定的是，11月19日的首次爆炸是由甲烷氣體被點燃引發(fā)的。人們很早就發(fā)現(xiàn)該處煤層的氣體含量較高，且在2009—2010年發(fā)生過多次小型的氣體爆炸事故。但煤礦管理人員面對金融危機，急于加快生產(chǎn)而忽視了安全問題。

煤礦設(shè)計

派克河煤礦的建設(shè)項目從最開始就存在缺陷。在堅硬的巖石內(nèi)打通一個2．3 km長的通道，中間經(jīng)過斷層處，然后進入含有大量氣體的煤層。該煤礦忽略了國際上煤礦開采的普遍經(jīng)驗，沒有建設(shè)其他通風通道，也未安裝升降機方便人員出入。另外，派克河煤礦當時可能是世界唯一將主要通風風扇安裝在地下的礦場。

煤礦設(shè)計也沒有經(jīng)過其他機構(gòu)的獨立審查，因為當時政府不再負有檢查煤礦設(shè)計是否嚴謹、安全的責任。

監(jiān)管缺失

皇家委員會的調(diào)查報告特別強調(diào)了礦業(yè)廣泛存在的系統(tǒng)性問題，也就是導(dǎo)致派克河煤礦風險累積的重要原因——監(jiān)管不力和安全健康法規(guī)不完善。1992年開始，新西蘭對煤礦的監(jiān)管力度就大幅下降，到2010年整個國家只有2名煤礦監(jiān)察員。

報告指出，新西蘭的安全健康法規(guī)與其他同類國家相比，有明顯不足。職業(yè)死亡率高于英國、澳大利亞、加拿大，低于經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）的平均值，并且在過去幾年內(nèi)沒有任何進步。

2012年11月，事故調(diào)查報告發(fā)布后，時任新西蘭總理約翰·基為報告所揭示的監(jiān)管和法規(guī)問題公開道歉。在致遇難者家屬的信中，他寫道：“對于事故暴露的監(jiān)管失效問題，我想代表政府向遇難者的家人和朋友道歉。”之后，新西蘭政府采納了皇家委員會的建議，成立了職業(yè)安全健康監(jiān)管局（WorkSafe New Zealand）。