新西兰派克河煤矿瓦斯爆炸事故

郁振山｜编译

2010年11月19日15时45分，位于新西兰南岛西海岸的派克河煤矿（Pike River Mine）发生瓦斯爆炸。事发时，31人正在地下作业，有29人遇难且遗体尚未找回。另外2人因在距离入口较近的地方作业而得以幸存。

首次爆炸后，在新西兰警方的带领下，应急人员、来自新西兰、澳大利亚的煤矿救援队尝试救援，但由于缺少煤矿内的关键信息而无法开展。

2010年11月24、26、28日，矿井再次发生爆炸，人员幸存的希望彻底破灭。应急人员开始重点进行遗体搜寻工作。2010年年底，事故煤矿停业，随后被固体能源公司（Solid Energy）收购。固体能源公司曾计划重新进入矿内寻找遇难者遗体，但因内部过于危险被迫放弃计划。

背景信息

派克河煤矿

派克河煤矿位于新西兰南岛西海岸的帕帕罗瓦山脉（Paparoa Range）之下（见图1、图2）。该煤矿相对较新，2010年2月首次开采，且作业工人不多。

图1 派克河煤矿结构简图

图2 群山之中的派克河煤矿爆炸后释放出大量浓烟

矿工分为A、B、C 3组，轮班作业。A组作业时间为22—8时，B组为7—15时，C组则从13时开始。除了煤矿公司的内部人员，还有若干来自7家其他公司的承包商工人。

水力采矿

在派克河煤矿的设计阶段，大家同意使用采煤机和水力采矿的方法（见图3、图4）。水力采矿是利用水的高压喷射把泥土冲走的一种采矿方法。当时，水力开采已在多个矿场得到有效利用，但也存在一些问题，尤其是煤炭表面破裂后，可能引发大量甲烷气流进入煤矿通道。

图3 水力开采机喷出高压水流来冲刷煤炭

图4 派克河煤矿内的采煤机

矿场最初使用的采煤机一遇到粗糙坚固的工况就发生故障，更危险的是，采煤机在切割坚硬的岩石表面时还会溅出火花，并引发过几次小型甲烷爆炸事故。

事故描述

2010年11月19日，矿井内有31人作业。开采需要用水，派克河煤矿的水从其东面8 km远的工厂内输送过来。事故当天中午，送水工厂要开展既定的维护任务，煤炭开采也不得不停止。期间，矿工一直在矿内进行维护工作。

15时左右，地面控制室的员工丹尼尔·达根接到送水工厂的电话，告知其维护作业完成，可以开始送水。达根随后启动抽水泵。15时44分12秒，他利用数字接入载波系统（DAC）与地下员工进行实时通话。就在此时，一种不明声响打断了对话。达根当时并未想到是爆炸。接下来的4 min内，他不断用DAC系统进行呼叫，但无人应答。

DAC系统记录到不明声响后，控制室内也响起警报。这意味着，由矿内传来的各种信息和数据中断了。矿井断电，且通风系统、抽水泵、气体监测数据也不再显示。之前，地下停电后矿工很快会联系控制室，但这次没有人呼叫。

16时35分，达根拨通救护中心电话，说地下煤矿发生严重事故，可能是爆炸，有25～30人被困，需要救护人员尽快到达现场。

爆炸被煤矿入口的闭路电视记录下来。图像显示，爆炸发生在15时45分36秒，持续52 s。但该图像后来才被人看到。

爆炸前，名叫丹尼尔·洛克豪斯的员工要去把通道内碎石运上来，为修路做准备。他在井底给碎石装载机加了柴油和水，期间发动机一直在运行。就在打开水阀门的一瞬间，他看见一道亮光，随后感觉到了巨大的冲击波，并失去意识。50 min后，他清醒过来，先是打电话求救，之后便沿着水管线路向外逃生，中途还将拉塞尔·史密斯救出。17时26分，两人走出地下煤矿，成为此次事故的幸存者。此时，他们却发现外面没有救援人员，于是再次使用DAC向控制室呼救。

17时30分，应急救援启动。警察部门、消防部门、矿山救援部门、急救车出动。海外救援也在第二天到达。

接下来的3天，人们对是否可以再次进入煤矿持有疑问。新西兰上次发生煤矿重大爆炸事故是在40年前，所以人们应对此类事故的经验非常欠缺。对于有经验的人来说，地下人员已经没有了生还的可能。

事故前几个月，智利成功将33名困于地下铜矿的工人解救出来，这给新西兰民众带来了希望，所以他们认为救援任务可行。在公众的压力下，人们还是尝试再次进入矿井。但11月24、26、28日又分别发生爆炸。人们才意识到进入矿井非常危险，随后将其封闭。

事故调查与分析

第一次爆炸

燃料源甲烷自然存在于煤层中，会在开采过程中释放。派克河矿场煤层中每吨煤含有8 m3的气体，其中至少95%是甲烷，另有少量的二氧化碳和乙烷。

调查人员在11月20日21时从矿井通风系统处收集了气体样本。克里夫教授对其进行分析后发现，爆炸后的气体样本中含有大量甲烷。

其他可能的燃料源包括空气中悬浮的煤炭粉尘。派克河煤矿的具体条件决定了煤炭粉尘不会成为主要燃料源，但它确实加剧了爆炸。煤炭粉尘加剧爆炸的唯一证据是：人们在通风口顶部发现了一些焦炭。样品被送往新南威尔士大学进行分析，看其是否发生了焦化。如果发生焦化，就证明煤炭粉尘在爆炸的高温下发生了变化。但分析发现，只有极少量的焦化颗粒。另外，煤炭粉尘爆炸极为剧烈，而派克河煤矿的首次爆炸却并非如此。

综合各种证据，联合调查专家小组认定这次事故是甲烷爆炸。据估算，矿井内堆积的甲烷超过5 000 m3。甲烷较轻，一般会浮在上方，在没有外力的情况不会移动，除非煤矿通道的顶部坍塌。由于矿体采空区没有物体支撑，2010年10月采空区坍塌，导致甲烷释放。11月7日，开采活动再次造成甲烷释放。两次事件导致大量甲烷在通道内堆积。

点火源甲烷极易被点燃。如果空气中甲烷浓度为9．8%，只需要2．9×10-4J的能量就能将其点燃。手表电池的能量都远高于此。

专家小组确定了许多潜在点火源，最有可能是电气点火源。

11月19日，由于供水工厂维修，矿场的水泵关停。15时34分，供水恢复。煤矿电气系统的数据显示，控制室在15时45分14秒至18秒之间启动了水泵。水泵的启动时间与爆炸时间非常接近，专家小组由此认为电气原因最有可能是此次事故的点火源。

其他可能的点火源包括柴油机热表面、被带入矿井内的违禁物品、矿井作业产生的摩擦、不防火的通风风扇产生的火花。

后续爆炸

皇家委员会只收集到很少关于后续3次爆炸的信息，但其中猜想的成分更少，因为很多专家都预测到了会再次发生爆炸，并建议将矿井封住，避免爆炸伤人。

第二次爆炸发生在第一次爆炸的5天后，即11月24日14时37分。第三次爆炸发生在11月26日15时39分。第四次爆炸发生在11月28日13时50分。

后面的几次爆炸与第一次不同。第二次和第三次爆炸分别持续了30 s和23 s，且产生的冲击波比第一次强。冲击波过后，空气先被吸入矿井，随后又从中喷出。第四次爆炸与之前都不同：爆炸火焰喷出后，还产生了黑色烟雾，随后火焰减小，但持续燃烧至12月8日（见图5）。

图5 第四次爆炸从通风口冒出的火焰和黑烟

这3次爆炸均由甲烷引发，这是因为11月19日煤矿通风系统停止，甲烷不断积聚。可能性最大的点火源是第一次爆炸后温度升高的煤炭。

通风系统

矿场的主要通风设备是一个巨大的风扇，其作用是将含有甲烷的气体抽出，然后吸入新鲜空气。2009年2月，通道底部发生坍塌，被坠落的石块堵住。公司决定放弃坍塌的部分，重新开掘通道。

矿场原计划将风扇安装在通道顶部。由于实施起来非常困难，最后决定将其安装在矿井底部。但这不是矿业的惯例，因为这样会让通风系统极易受到断电、火灾和爆炸的影响。虽然通风是保证煤矿安全的重要因素，但派克河矿场没有专门负责通风的人员。在澳大利亚及其他多数国家，指定通风管理人员是强制要求，但在新西兰却不是。

事故教训

爆炸后不久，新西兰就成立了皇家委员会（Royal Commission）来调查该事故。2012年，委员会公布调查报告，说明了引发爆炸的直接原因和导致风险长期累积的因素，总结了事故教训。

风险意识

皇家委员会的事故报告与之前8起导致人员死亡的煤矿爆炸事故报告非常相似。所有这些案件都反映了矿场管理人员忽略或低估了瓦斯爆炸风险。

可以确定的是，11月19日的首次爆炸是由甲烷气体被点燃引发的。人们很早就发现该处煤层的气体含量较高，且在2009—2010年发生过多次小型的气体爆炸事故。但煤矿管理人员面对金融危机，急于加快生产而忽视了安全问题。

煤矿设计

派克河煤矿的建设项目从最开始就存在缺陷。在坚硬的岩石内打通一个2．3 km长的通道，中间经过断层处，然后进入含有大量气体的煤层。该煤矿忽略了国际上煤矿开采的普遍经验，没有建设其他通风通道，也未安装升降机方便人员出入。另外，派克河煤矿当时可能是世界唯一将主要通风风扇安装在地下的矿场。

煤矿设计也没有经过其他机构的独立审查，因为当时政府不再负有检查煤矿设计是否严谨、安全的责任。

监管缺失

皇家委员会的调查报告特别强调了矿业广泛存在的系统性问题，也就是导致派克河煤矿风险累积的重要原因——监管不力和安全健康法规不完善。1992年开始，新西兰对煤矿的监管力度就大幅下降，到2010年整个国家只有2名煤矿监察员。

报告指出，新西兰的安全健康法规与其他同类国家相比，有明显不足。职业死亡率高于英国、澳大利亚、加拿大，低于经济合作与发展组织（OECD）的平均值，并且在过去几年内没有任何进步。

2012年11月，事故调查报告发布后，时任新西兰总理约翰·基为报告所揭示的监管和法规问题公开道歉。在致遇难者家属的信中，他写道：“对于事故暴露的监管失效问题，我想代表政府向遇难者的家人和朋友道歉。”之后，新西兰政府采纳了皇家委员会的建议，成立了职业安全健康监管局（WorkSafe New Zealand）。