说到矿难,相信大多数人都会想到矿工遇难、漏油、矿井爆炸等悲惨场景。

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历史上最严重的矿难发生在中国。1942年伪满时期的辽宁本溪湖煤矿大爆炸,一共造成1549名矿工死亡。不过,这些被迫干活的中国矿工之所以伤亡如此之多,并不是因为爆炸有多猛烈,而是日本人故意为之。日本人为了保全矿山,防止二次火灾,索性切断了矿井内的通风管道,导致1000多名中国工人窒息而死。这件旧事也成为日本侵略者在中国犯下的众多罪行之一,永久地保存在我们民族的记忆中。

当然,中国不是唯一经历过可怕矿难的国家。

从历史上看,那些较早进入工业革命的国家,都经历过疏忽大意的痛苦。其中,其实就是美国的

美国历史上发生了一场离奇的矿难。一颗仅36厘米厚的钻头,瞬间吞噬了130亿升湖水,永久改变了当地的生态景观。这里发生了什么?

PinellLake

故事发生在美国路易斯安那州南部。一个看似普通的湖,坐落在小镇的边缘。一个最大深度不到四五米的淡水湖与一条15公里长的运河相连。除此之外,看不出有什么异常。

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对于当地人来说,这里只是一个钓鳟鱼,休闲娱乐的地方。谁也想不到,一支探矿队的到来,彻底改变了这里的一切。

油田和盐矿1980年11月20日,德士古石油公司的勘探队开工了的石油勘探工程。由于皮内尔湖坐落在一个巨大的盐矿之上,德士古认为这里很有可能也会有油田。

油田常伴生在盐矿附近,这是矿物学常识。因为大部分地下盐矿都是古老的湖泊或海洋形成的矿床。而且,岩盐的致密性好,可以成为石油最好的天然储罐。这里只要有远古生物堆积,大概率会形成油田

不过,这里是否有石油,对于勘探队来说只是一个未知数。他们选择在皮内尔湖边的地下盐矿边上钻探。这里的水最浅处在膝盖以下,巨大的钻井平台在这里显得格外醒目。钻井队刚刚组装好,今天是钻井的第一天。

与此同时,钻石晶盐公司的工人们正在一个巨大的盐矿中工作,该盐矿位于地下数百米的岩层中。

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这座巨大的盐矿每年可生产10万吨工业盐,是当地的支柱产业。这两件看似毫无关联的事情,在这一天被联系在了一起。

PinellLakeOilDrilling让我们把视角转回湖上的勘探队。向湖底深处钻探。

奇怪的是,开工没多久,钻井队就遇到了麻烦。当钻头下到180米的深度时,钻头居然撞到了一根茬,完全卡住了。

工人们不得不把钻头拉回来确认原因。原来,钻头卡住的罪魁祸首不是坚硬的岩层,而是岩盐

工程师对此感到非常惊讶,因为按照之前的估计,这么浅的地方根本不应该挖盐矿。尽管心中存有这样的疑虑,勘察队还是决定按照原计划继续钻探。最后,当钻头到达地下350米时,钻头再次罢工

就在工人们奋力排查故障时,钻井平台下的异常动静引起了大家的注意。

PinellLakeWhirlpool

他们首先听到了奇怪的呼啸声,好像是在冲马桶。只是一愣,整个钻井平台也都出现了异象。原本稳固的平台开始向一侧倾倒

发现不对劲,整个钻井队立即放弃钻井平台,跑向附近的驳船。当他们惊慌失措乘船逃离,再回去确认钻井平台受损情况时,所有人都惊呆了。总高度超过6层的钻井平台,就在他们眼前,迅速下沉,消失在湖底。要知道,这里的湖水高度刚好没过膝盖?

更可怕的是,以下沉的平台为中心,仿佛形成了一张巨大的贪婪嘴巴。整个湖水,甚至湖底的淤泥,都开始坠入这无底的深渊。还好探索小队及时逃脱,否则肯定会被拖入这恐怖的深渊。

同时,在地下400多米处,盐矿工人也察觉到异常情况。先是一声巨响,接着盐矿的地道里传来叮叮当当的声音。

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工头马上意识到这是盐矿进水的征兆。他完全明白那是什么意思。岩盐是工业用的粗盐,但是和我们平时吃的食用盐一样,是一种极易溶于水的物质。所以一旦遇水,岩盐就会分解崩解。而整个矿山,在很多地方,其实都是以岩盐本身为支柱构成的。因此,无论水渗入多少或多少,盐矿都有发生山体滑坡的风险。

反应迅速的井下电工,遇险立即用灯光示意工人们撤离。和以往演练一样,50名工人有条不紊地登上电梯,安全离开了盐矿。

他们中的大多数人,就是感觉这里发生了一些故障。可当他们回到地面,看着不远处的皮内尔湖时,却是齐齐张大了嘴巴。

湖面上,一个直径400多米的巨大漩涡正在形成,停靠在湖边的11艘小船也被水流拖入漩涡。

仅仅三个小时后,皮内尔湖130亿升的水就干净了。

可怕的是,这场灾难还改变了湖底的地貌。地面突然下沉,导致原本15公里长的运河倒流,大量海水涌入。在原来的湖口处形成了一条落差50米的巨大瀑布。整个码头和湖周围28公顷的土地都被涌入的海水冲走了。而这些变化只是一个序幕。因为大量的水被灌入了地下盐矿,大量的空气无法逸出,在矿井内形成了一个高压气室。终于,在事故发生后的第三天,矿井内积聚的压力引发了爆炸,高压气体再次将湖水推出矿井,形成了一座高达百米的巨型喷泉

直到一周后,愤怒的皮内尔湖终于恢复了平静。这个原本水深不过5米的小淡水湖,现在变成了水深60多米的大湖。湖泊的面积也扩大了不少。旱季时,仍能看到房屋的烟囱突出湖面。海水的涌入也让这个淡水湖变成了咸水湖。以前在这里可以钓到肥美的少女鳟鱼,现在这里只能生存海鱼。

不过最惨的还是盐矿的老板,钻石晶盐公司。

这座百年盐矿因事故永久关闭,当地工人被迫离职。德士古因此赔偿盐矿3200万美元,地方再赔偿1300万美元,最后惨遭收购收场。而这一切,都源于一颗直径只有38厘米的钻头。

失误原因

一个明显的问题是,钻井队做的不只是简单的失算。他们没有避开盐矿,而是直接钻了进去。到底是什么导致了这么大的错误

因为在计算钻井坐标时,工程师误用了高斯-克吕格投影法来计算坐标,导致实际距离出现偏差,从而引发了事故。

Gauss-Krüger投影是我们绘制地图时经常使用的一种方法。地球是一颗接近球体的行星,所以如果我们想把球体表面的地貌变成我们可以方便观察的平面地图,就需要将球体表面转换展开投影在一张纸上。这不可避免地导致平面图的比例关系与地球的实际面貌有偏差。

Gauss-Krüger投影法

我们以Gauss-Krüger投影法为例。

将球面转换为平面的方法是想象一个与地球正切的圆柱体,这个圆柱体的周长正好等于地球赤道的长度。地球平面,按照赤道维度,分为六度,像剥橘子一样剥地球表面,变成橘子皮两端均匀剥。两头尖,中间宽,像切平的西瓜皮。

然后,将这些尖头部分水平延伸,直到完全贴合圆柱体,再将圆柱体展开,得到我们共同世界的地图。

如果你家里有一张世界地图和一个地球仪,你可以清楚地看出它们之间的区别。在平面地图上,除赤道外,所有纬线都延长到与赤道一样长

这会导致平面地图上的大陆离赤道越远,看起来越宽。最明显的是南极和北极。原本只是两个大冰盖,却在平面图上被拉长成白色区域。事实上,它根本没有那么宽。

高斯-克吕格投影法制作的地图,非常适合用作航向图。只要能通过地图认清方向,根据这张地图肯定能到达目的地。但是如果你想用它来确定地球上的一个点,那就错了。

在这次事故中,工程师采用了高斯-克吕格投影法对钻井现场进行了测绘。结果,坐标的维度竟然被拉长了。所以本该远离盐矿的位置,其实离盐矿很近。

如果工程师们能根据直角坐标系测量和绘制坐标,就永远不会出错。所谓笛卡尔坐标系就是三维坐标系。它不需要投影变形,直接将地心作为三维坐标的零点。

维度其实就是这个点和零点,和赤道的夹角经度是这条线与本初子午线的夹角,然后确定这条线的长度,再确定该点的三维坐标。这种方法测得的位置是完全符合地球的换算方法。

结论

一个愚蠢的错误导致了这次事故。当调查结果呈现在美国人面前时,相信很多人都傻眼了。幸运的是,这场灾难没有造成人员伤亡。

尤其是那50名在井下的矿工,竟然慢慢的回到了地表。不知道他们面对湖面巨大的漩涡会不会感到害怕呢?

这件事已经成为历史,但是美国人在吸取教训的时候似乎总是健忘

例如,11年前著名的墨西哥湾漏油事件,对当地环境造成了沉重打击

在随后的事故调查中,总结报告中只有一句简单的话:“没有正确解读油井安全测试结果,所以没能防患于未然”。这种粗心大意的结论,再一次向我们证明,粗心大意其实是美国人的一个特点。看来,在未来的日子里,美国可能要为自己的大意付出更加惨痛的代价。

你觉得会吗?