Kaevanduste gaasiplahvatused on termilised ahelreaktsioonid (mida nimetatakse ka ahel-lukustumisreaktsioonideks). Kui plahvatusohtlik segu neelab teatud energiakünnise (tavaliselt süttimisallika soojusenergia), lõhustub molekulaarne ahel, eraldudes kaheks või enamaks vabaks radikaaliks. Need väga reaktiivsed vabad radikaalid toimivad aktiveerimiskeskustena, hoides reaktsiooni käigus.Sobivates tingimustes võib iga vaba radikaal veelgi laguneda, tekitades kaks või enam täiendavat vaba radikaali. See tsükkel jätkub lõputult, vabad radikaalid paljunevad ja keemiline reaktsioon kiireneb, kuni see kulmineerub põlemise või plahvatusliku oksüdatsioonireaktsiooniga. Seega on gaasieksplosioonid sisuliselt vägivaldsed oksüdatsioonireaktsioonid, mis toimuvad teatud kontsentratsiooniga metaani ja õhu vahel mõõdukates tingimustes.Gaasiplahvatuste eeldused on: gaasi kindel kontsentratsioon, kõrge temperatuuriga süüteallika olemasolu ja piisav hapnikukogus. Vaadelgem neid tingimusi nüüd üksikasjalikumalt.
Kaevanduste gaasipuhangud on termiliselt ahelreaktsioonid (mida nimetatakse ka ahel-lukustumisreaktsioonideks). Kui plahvatusohtlik segu neelab teatud koguse energiat (tavaliselt süttimisallika soojusenergia), lõhustub molekulaarne ahel, eraldudes kaheks või enamaks vabaks radikaaliks (tuntud ka kui radikaalid). Need vabad radikaalid on väga keemiliselt reaktiivsed, muutudes aktiveeritud keskusteks, mis hoiavad reaktsiooni käigus.Sobivates tingimustes võib iga vaba radikaal veelgi laguneda, tekitades kaks või enam täiendavat vaba radikaali. See tsükkel jätkub lõputult, vabad radikaalid paljunevad ja keemiline reaktsioon kiireneb, kuni see kulmineerub põlemise või plahvatusliku oksüdatsioonireaktsiooniga. Seega on gaasiplahvatused sisuliselt vägivaldsed oksüdatsioonireaktsioonid, mis toimuvad, kui metaan teatud kontsentratsioonis reageerib õhuga.Gaasieksplosiooni eeldused on: gaasi kindel kontsentratsioon, kõrge temperatuuriga süüteallika olemasolu ja piisav hapnikukogus. Allpool uurime gaasieksplosiooni tingimusi. (1) Gaasi kontsentratsioon Gaasieksplosioon toimub kindlas kontsentratsioonivahemikus. Kontsentratsioonivahemikku õhus, kus gaas süttib kokkupuutel tulega, nimetatakse gaasieksplosiooni piiriks.Metaani plahvatuspiirid on vahemikus 5% kuni 16%. Kui metaani kontsentratsioon on alla 5%, ei plahvata see süttimisel, vaid moodustab leegi ümber põlemiskihi. Kontsentratsioonil 9,5% on plahvatusjõud maksimaalne (hapniku ja metaani täielik reaktsioon). Kontsentratsioonil üle 16% kaotab metaan oma plahvatusomadused, kuid süttimisel põleb siiski õhus.Gaasi plahvatuspiirid ei ole kindlaks määratud; neid mõjutavad sellised tegurid nagu temperatuur, rõhk ja söetolmu, muude põlevate gaaside või inertgaaside olemasolu.See varieerub aga sõltuvalt sellistest teguritest nagu metaani kontsentratsioon, süttimisallika laad ja segu rõhk. Metaan süttib kõige kergemini, kui selle kontsentratsioon on 7–8%. Segu rõhu tõusuga süttimistemperatuur langeb. Sama süttimistemperatuuri juures suurendavad metaani süttimise tõenäosust suurem süttimisallika pindala ja pikem põlemisaeg.Kõrge temperatuuriga süttimisallika olemasolu on üks gaasiplahvatuse olulistest tingimustest. Sellised tegevused nagu suitsetamine maa all, elektrilised sädemed, lubamatu lõhkamistööd, söe isesüttimine ja avatud leegiga töötamine võivad kergesti põhjustada gaasiplahvatusi. Seetõttu on gaasi sisaldavates kaevandustes töötamisel hädavajalik rangelt järgida söekaevanduste ohutuseeskirjade asjakohaseid sätteid.
(3) Hapniku kontsentratsioon
Praktika näitab, et õhu hapniku kontsentratsiooni vähenedes väheneb vastavalt ka metaaniplahvatuse piir. Kui hapniku kontsentratsioon langeb alla 12%, kaotab metaani-õhu segu oma plahvatusohtlikud omadused.See omadus mõjutab oluliselt suletud tulekahjupiirkondi maa all. Sellistes piirkondades koguneb tavaliselt märkimisväärne kogus metaani ja seal on süttimisallikaid, kuid madala hapnikusisalduse tõttu plahvatusi ei toimu. Kui värske õhu sissevool tõstab hapnikukontsentratsiooni üle 12%, on plahvatus võimalik.Seetõttu on tulekahjupiirkondade range haldamine hädavajalik, eriti ettevaatlik tuleb olla nende sulgemise tühistamisel. Sulgemine tohib tühistada alles pärast tulekahju täielikku kustutamist.
Gaasiplahvatuse käigus tekkivad kõrged temperatuurid ja rõhud paiskavad plahvatuse allika läheduses olevaid gaase tohutu kiirusega väljapoole, põhjustades inimohvreid, kahjustades teid ja seadmeid ning pöörates üles märkimisväärse koguse söetolmu, mis osaleb plahvatuses, suurendades selle hävitusjõudu.Lisaks tekitab plahvatus märkimisväärseid koguseid mürgiseid gaase, mis põhjustavad surma mürgistuse tagajärjel. Gaasipahvatu tekkimise tingimuste mõistmine on oluline, et neid tõhusalt ennetada ja analüüsida nende tekkimist soodustavaid tegureid.