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Metaproject 社が Palisade の PrecisionTree 分析ツールを使ってチリ鉱山作業員の最も安全な救出方法を決定

背景
2010 年 8 月 5 日、チリ北部にあるサンホセ鉱山で落盤事故が発生し、33 名の作業員が地下 700 メートルの坑内に閉じ込められました。さらにその 2 日後に第 2 の落盤が起こり、坑内下部へのアクセスが絶たれました。救出作業の計画と実施にあたっては、作業員をできる限り早期に救出するとともに、彼らの身体的・精神的な健康をいかに保つかが課題となりました。

断層、坑内見取り図の誤情報、そして炭坑の構造に関する知識不足などといった多くの要因や、さらに続けて山崩れの起こる可能性があることからも、救出作業は大きなリスクを伴いました。作業員の救出に必要な掘削を行うことで、岩盤の小さなひびや断層からさらに坑壁が崩れるという恐れもありました。

そのため、救出作業には非常に長い時間がかかるものと最初から見られていました。事故直後の推定では作業員が救出されるまで 5 か月はかかるだろうと言われていましたが、その後この推定期間は 3 ~ 4 か月に改められました。しかし、最初の落盤から 65 日後に救出用ドリルが地下坑道にまで達し、2010 年 10 月 13 日に最初の作業員が地上に生還しました。その 22 時間後には全員の救出作業が完了しています。

PrecisionTree でリスクを定義
この危機に対処するため、チリ政府はエンジニアリング コンサルタント会社 Metaproject の CEO 兼経営パートナーでもあり鉱業専門家の Manuel Viera 氏に対し、最良の作業員救出策についての助言を依頼しました。これを受けて Viera 氏は作業員救出のための最も望ましい方法を予測する新しいモデルを開発しました。このモデルは、リスクの最も低い救出策を計算するためのものでした。

リスクの重大さは、次のような暴露、確率、および重度に基づいて求められました。

  • 暴露 - 救出過程も含み、作業員が地下で過ごす時間
  • 確率 - 事故後さらに危険な事象が発生する確率
  • 重度 - 今後発生する事象のインパクト

Metaproject は Palisade の意思決定ツリー分析ツール PrecisionTree を使用して、技術的および経済的な観点からさまざまな救出策についての評価を行いました。これにより、作業員の安全を最も確保しやすいオプションを選択できるよう、十分な情報に基づく意思決定が可能になります。

PrecisionTree モデルで使われた救出策
まず作業員を地下 300 メートルの位置まで引き上げるか、それとも避難場所に近い地下 700 メートルの現在位置に残しておくかが、重要な決断項目となりました。また、閉じ込められた作業員のいる位置までの掘削作業にも、次のようなオプションがありました。

A: Strata 950 プローブを使って直径 66 センチの縦穴を掘り、そこから作業員を引き上げる方法が検討されました。ここで最大のリスクは、作業員の入ったコンテナを地上に引き上げたときに穴が崩れるという危険でした。また、岩盤の質や、その時点では不明だったその他の障害によって、救出作業には 3 ~ 4 か月かかると推定されました。

B: できるだけ広範にわたる救出策を考慮する必要があったため、次により大型の Schramm T-130 掘削プローブを使う方法も検討されました。この方法では直径 80 センチ (Strata 950 は 66 センチ) のより大きな 穴を掘ることができます。リスクはオプション A の場合と似ていますが、穴の直径が大きければその分救出作業も早く行えるので、作業員の暴露時間が少なくなり、結果としてリスクも小さくなります。救出にかかる時間は A の場合と類似しています。

C: 実績ある DTH (Down The Hole) 26 インチ型プローブ、または石油掘削機 RIG-421 の使用が検討されました。高速でパワフルな機器を使うため救出にかかる時間は 1 か月に短縮され、リスクへの暴露レベルが低くなります。

D: 作業員の位置まで垂直のトンネルを構築する方法も検討されました。このオプションは建設工事が必要となるため、より多くの費用と長い期間がかかりますが、効果的な方法です。主なリスクとしては、「スラブ」(トンネル建設をやみくもに進めることで起きる換気の問題)、狭い空間での換気全般、および作業員の忍耐力が限界に達すること、があります。

E: 落盤箇所よりも深いところにあるすでに掘削済みの縦穴から、水平にトンネルを延ばして直接作業員のいる避難場所に到達する方法が検討されました。作業員はトンネル内を歩いて移動し、そこから地上に引き上げることができます。

PrecisionTree モデルに入力された主なリスク
すべての計算で考慮すべき問題とリスクには、次のようなものがあります。

  • 坑内でさらに土砂崩れが起きた場合、掘削中の穴が不安定になる可能性
  • 穴自体で起きる土砂崩れ
  • 詳細な情報の不足 (地形図、構造地質学、主な断層の位置など) に起因する、穴の掘削位置判定に伴う困難
  • 掘削機械のたび重なる故障
  • 作業員にかかる恐れから、掘削に使用できる水量の制限
  • 掘削作業中の十分な換気と空気抽出の確保
  • 初回で成功させる必要性 - 誤りは許されないこと
  • 地上への作業員引き上げ機構の故障
  • 作業員の健康。高温多湿、換気不足、バクテリア、菌類などからさまざまな疾患にさらされ、気管支・肺疾患、肝炎、胃感染、ウイルス感染などにいたる危険がある
  • 作業員の精神衛生。閉所恐怖症、ストレス症、うつ病など

PrecisionTree で各救出策の実行可能性を明示
PrecisionTree により各分岐ツリー (救出策) に対する統計分析の結果が得られ、これに基づいて、たとえば掘削オプションのうち一部では作業員を 2 段階に分けて引き上げることが可能であり、ほかのオプションではロジスティックス上それが不可能であることなどの判定が可能になりました。

PrecisionTree による分析の結果、最良の救出策は Schramm T-130 (オプション B) を使用する方法、次がオプション C の DTH QL 200 (その後 RIG-421 に置き換え) を使用する方法であることが示されました。さらに PrecisionTree の結果では、この 2 つのオプションの同時進行が推奨されました。具体的には、2  つの救出策を同時進行させることでリスクが低下し、救出作業の成功確率が高まるという結果が報告されました。また、作業員をいったん地下 300 メートルの地点に引き上げるというオプションは拒否されました。

Manuel Viera 氏は次のように語っています。「Palisade の PrecisionTree は実世界の問題をモデル化し概念化するのに絶好のツールで、技術的かつ経済的に可能なオプションを、Excel スプレッドシートで分析することができる。そして分析結果を重大なインパクトを持つ複雑な問題に適用できるので、今回の落盤による作業員閉じ込めのような大きな災害事故の分析に非常に適している。」

救出作業
実際の救出作業では同時に 3 台の掘削機が使用されました。掘削機 A は Strata 950 (raise bore 型)、掘削機 B は Schramm T-130、そして掘削機 C には RIG 442 がそれぞれ用いられました。このうち、Metaproject 社の行った PrecisionTree 分析で予測されたとおり、作業員のいる場所に最初に到達したのは掘削機 B でした。

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