美国煤矿的安全监管与典型事故(5)

格兰多峡谷煤矿事故现场示意图

　　格兰多峡谷煤矿矿难

　　2007年8月6日凌晨2时48分(当地时间)，美国格兰多峡谷煤矿(Crandall Canyon)在回采南采区煤柱的过程中发生强烈煤突出事故。此时，采煤队正在回采139号石门附近的煤柱，煤突出事故起始于采区放顶线附近，冲击波迅速向井口方向蔓延。数秒钟内，整个南采区约0.8km范围内的煤柱因压力过大而坍塌。崩落的煤块喷射般地散落到采区的几个入口。南采区北侧和南侧的煤柱也受压坍塌，致使邻近密封区域内的有害气体泄漏，充斥南采区。煤突出事故引发了里氏3.8级地震，撼动了5km外的矿井办公室，摧毁了通向南采区的通信线路。此次突出事故导致3人丧生，其中1人是联邦矿山安全健康局监察员，另有6人(包括1名联邦矿山安全健康局监察员)重伤。

　　矿井概况

　　格兰多峡谷煤矿位于犹他州埃默里郡，是一座有5个平硐的烟煤矿井，有63名矿工和4名地面工作人员。格兰多煤矿的母公司金沃资源公司取得该地区煤炭开采权后，于1983年恢复该矿井的生产，采用连续采煤机进行房柱式开采，并从采区回采煤柱(即后退式开采)。

　　该矿采用瓦斯监控系统监测井下火情，并对供电、胶带输送、采煤量、空气质量和风机运转实施监控，地面的瓦斯监控系统操作人员对监控信号和报警作出回应。井下安装的寻呼电话提供双向语音通信，并通过电话线与地面相通，个人应急装置可从地面向井下佩戴接收器的矿工发送短信。为了遵循《矿工法》有关事故后追踪被困矿工的要求，金沃资源公司在井口至南采区之间建立了5个井下人员位置追踪区。2007年2月，金沃资源公司开始回采北采区南端的2个保安煤柱，并保留最北端的煤柱，以建立回风系统。同年7月15日，金沃资源公司开始回采南采区保安煤柱，直至8月6日事故发生。

　　事故救援

　　2007年8月6日，美国联邦矿山安全健康局和犹他州分局及时对事故作出响应，迅速调集数支矿山救护队，并在现场建立指挥中心，立即开始救援。8月8日，一台大型旋转式钻机开始安装机座。8月9日，连续采煤机开始在一号大巷120号石门进行挖掘作业。救援人员已经撤出，以便在120号石门安装锚杆。8月10日，大型旋转钻机钻进深度已达310m，沿钻杆将一个麦克风送到井下，但未听到人声。8月11日，联邦矿山安全健康局将2个救生舱运到现场，美国国防部也将另一些传感设备空运到现场。8月15日，第三个钻孔于中午12点11分贯通矿井，但未听到井下任何声响。救援人员继续通过第二个钻孔向井下送风，并准备打第四个钻孔。

　　救援过程中，在救护队员即将完成连续采煤机后面的顶板支护时，1号和2号大巷之间于8月16日下午6时38分发生另一起煤突出事故，3名救援人员死亡，已架设的支柱、钢缆、钢链护栏和一排支护钢梁受崩落的煤块挤压而错位，钢梁垮落砸伤救护人员，巷道中冒落的碎石达1.2m厚。通风控制装置损毁，工作区充斥浓密的粉尘，使能见度降低并影响呼吸。附近的救护队员立即开始将被碎石和煤块掩埋的矿工挖出，并修理通风控制装置。井下救援工作一度暂停，由一组独立的顶板管理专家重新对井下情况和救援方法进行审议。地面的钻孔作业继续进行，共计向井下工作区打下7个钻孔。每个钻孔都提供了井下受灾区域的情况，并帮助确定下一个钻孔的位置，但却不能确定被困矿工的位置。8月26日，联邦矿山安全健康局局长理查德·斯蒂克勒就格兰多峡谷煤矿事故发表声明，根据救援情况发现，矿工们最后作业区域的多数煤柱遭受损毁，且该处的氧气量不足以维持生命，救援工作停止。8月30日，联邦矿山安全健康局派遣专家组对格兰多峡谷煤矿事故进行调查。

　　事故原因调查

　　事故调查认定，2007年8月6日发生的冒顶事故并不是“自然”地震引发的，而是因矿井的错误设计造成的。由于矿压超过煤柱回采放顶线附近的一个或一组煤柱的强度，煤柱的局部损毁迅速引发大面积冒顶，并朝井口方向类似面积的煤柱区域蔓延。

　　美国联邦矿山安全健康局在调查中采用了不同的分析方法，结果一致认定该矿的开采方案注定要失败。

　　此次煤柱大范围坍塌和其后有害气体涌入采区，是因为矿井设计有多处缺陷、煤柱回采方法错误，且在以往发生过数次煤突出事故之后却未能对开采方案作出相应的修正。此外，矿井设计还采纳了承包商阿加皮托公司提出的若干错误的建议。这些设计中的问题与错误的煤柱回采方法不适合南采区覆盖层厚、支撑负载大的特点，致使煤柱尺寸不足以支撑顶板来防止煤突出。

　　阿加皮托公司在工程分析中错误应用“后退式回采的煤柱稳定性分析”模型，选取一个地层条件很差的区域进行反分析，且在各项分析中均未考虑保安煤柱的稳定性系数。阿加皮托公司应用“边界元”工程模型所做的分析也是错误的，他们选择了一个难以进入的区域来进行反分析，因而不能查证已知的底层条件，从而导致模型调整不可靠，选取了错误的模型参数。这些模型参数高估了煤柱强度，却低估了矿压。此外，阿加皮托公司管理层没有对相关资料文件的准确性和完整性进行审核，也没有对实际的垂直应力和总体位移量进行审核。

　　金沃资源公司全盘接受阿加皮托公司推荐的格兰多峡谷煤矿矿井设计，但设计的地层稳定程度不足以维持井下通风系统。矿井设计没有考虑到保安煤柱和残留煤柱的不稳定性对于工作区与邻近封闭区域的隔离所产生的影响。保安煤柱或残留煤柱坍塌造成致命的有害气体涌入工作区。

　　金沃资源公司的开采方法，包括煤柱底部回采和139号与142号石门之间煤柱刷帮，降低了煤柱强度，增大了矿工作业点周围的应力。在南采区回采煤柱的同时，通过在生产煤柱和保安煤柱上掏槽来回采底煤，导致后退煤柱放顶线后面残留煤柱强度降低。

　　此外，在井下状况和以往事故均表明其顶板管理方案不适合控制煤突出的情况下，金沃资源公司仍未对开采方法予以充分修正，继续进行煤柱回采。该公司虽对以往几次未造成人员伤亡的煤突出事故进行了调查，但并没有根据调查结果对煤柱回采方法作出适当改变，从而防止类似事故的重演。

　　事故根源及整改措施

　　美国联邦矿山安全健康局经过调查，对2007年8月6日和16日发生的煤突出事故分别找出了4个根源，并针对每个事故根源提出了相应的整改措施。

　　2007年8月6日事故：

　　根源一：金沃资源公司和阿加皮托公司的矿井设计不能有效控制煤突出。生产区煤柱和邻近保安煤柱的尺寸不能提供足够的承压强度。阿加皮托公司针对煤柱尺寸所做的“后退式回采的煤柱稳定性分析”应用不当，所做的“边界元分析”是错误的。对于这些分析的正确性未能充分审核，分析结果也未准确上报。

　　整改措施：技术程序应确保分析工作按照公认的准则来进行。在模型分析的每一个阶段，应对相关技术文件的准确性进行充分审核。分析报告应准确表达分析结果，并提供明确的建议。若与公认的准则有任何出入，则应说明产生出入的正当理由。煤柱和开采方法的设计应能保护通风系统，包括通风系统与邻近密封区域的隔离措施。

　　根源二：金沃资源公司未采取适当措施来防止煤突出事故的重演。在井下状况表明顶板管理方案不适合控制顶板、工作面、煤壁和煤突出的情况下，顶板管理方案的几处修正不是由金沃资源公司提出的。这段时间里，井下顶板和煤壁已遭破坏，有矿工被飞溅的煤块击中，且已经发生的几起煤突出事故也未依法向联邦矿山安全健康局报告。

　　整改措施：所有煤突出事故均须如实向联邦矿山安全健康局报告，并标注在矿井工程图上，以准确反映已发生的煤突出事故，从而确定经过批准的顶板管理方案是否正确。在恢复开采之前，应采取适当措施防止煤突出事故重演。当发现顶板管理方案不适合控制煤突出时，必须提出对方案进行修订。

　　根源三：金沃资源公司没有遵循经过批准的顶板管理方案和煤柱设计参数进行开采。违背顶板管理方案，对1号大巷北端142号和139号石门之间的煤柱进行回采。采用回采底煤的方法导致煤柱回采过度，且巷道的中心偏离了分析模型中巷道中心的定位。

　　整改措施：金沃资源公司必须遵循经过批准的顶板管理方案，进行矿井设计分析的人员应获得与开采相关的全部信息资料以及资料的修订情况。在对模拟的开采方案进行改动之前，金沃资源公司应征求分析人员的意见。

　　根源四：金沃资源公司提交联邦矿山安全健康局审批的顶板管理方案中含有错误信息。金沃资源公司依据阿加皮托公司的错误评估数据提交顶板管理方案，认定计划的开采工作是安全的，且煤柱尺寸适当，但事实并非如此。

　　整改措施：金沃资源公司应确保顶板管理方案适合矿井主要的地质条件和开采方法。有关美国联邦矿山安全健康局顶板管理方案审批程序的整改措施由独立审查小组在审查结果中另行说明。

　　2007年8月16日事故：

　　2007年8月6日事故的4点根源同样适用于8月16日事故，但后者还有其独特的根源。

　　8月16日之前井下情况不明。由于救援工作固有的高风险，包括地面钻孔设备和操作人员在内的所有资源应部署到位，以便在最短时间内获得确定井下情况所必需的信息。信息对于评估救援工作能否成功至关重要。

　　事故处理

　　美国联邦矿山安全健康局事故调查组最终对金沃资源公司和阿加皮托公司提出4项安全违章指控：金沃资源公司瞒报格兰多峡谷煤矿于2007年8月6日之前发生的3起煤突出事故;在井下状况表明顶板管理方案失误，矿工安全受到威胁的情况下，金沃资源公司未能建议对方案进行修订;金沃资源公司违反经联邦矿山安全健康局批准的顶板管理方案，对矿井保安煤柱进行回采;阿加皮托公司未能对安全的开采方法和煤柱尺寸提出建议，而金沃资源公司未能坚持保留足以有效地控制煤突出的煤柱尺寸。

　　因此，联邦矿山安全健康局于2008年7月24日宣布：对金沃资源公司直接导致事故的安全违章行为罚款134万美元，对该公司另外11项非直接导致事故的安全违章行为罚款29.6664万美元，共计163.6664万美元;对阿加皮托公司罚款22万美元。(全文完)

　　编辑 宁 远