A bányagázrobbanások termikus láncreakciót (más néven lánc-zár reakciót) jelentenek. Amikor a robbanó keverék eléri egy bizonyos energiaküszöböt (jellemzően a gyújtóforrásból származó hőenergiát), a molekulalánc hasad, és két vagy több szabad gyökre bomlik. Ezek a rendkívül reaktív szabad gyökök aktivációs központként szolgálnak, fenntartva a reakció előrehaladását.Megfelelő körülmények között minden szabad gyök tovább bomlik, és két vagy több további szabad gyököt hoz létre. Ez a ciklus végtelenül folytatódik, a szabad gyökök szaporodnak, és a kémiai reakció felgyorsul, amíg végül égési vagy robbanásos oxidációs reakcióba torkollik. Így a gázrobbanások lényegében heves oxidációs reakciók, amelyek akkor következnek be, amikor a metán egy bizonyos koncentrációban kölcsönhatásba lép a levegővel.A gázrobbanások előfeltételei: meghatározott gázkoncentráció, magas hőmérsékletű gyújtóforrás jelenléte és elegendő oxigén. Vizsgáljuk meg most ezeket a feltételeket részletesen.
A bányagázrobbanások termikus láncreakciót (más néven lánc-zár reakciót) jelentenek. Amikor a robbanó keverék egy bizonyos mennyiségű energiát (jellemzően gyújtóforrásból származó hőenergiát) elnyel, a molekulalánc hasad, és két vagy több szabad gyökre (más néven gyökökre) bomlik. Ezek a szabad gyökök jelentős kémiai reaktivitással rendelkeznek, és a reakció előrehaladását fenntartó aktivált központokká válnak.Megfelelő körülmények között minden szabad gyök tovább bomlik, és két vagy több további szabad gyököt hoz létre. Ez a ciklus végtelenül folytatódik, a szabad gyökök szaporodnak, és a kémiai reakció felgyorsul, amíg végül égési vagy robbanásos oxidációs reakcióba torkollik. A gázrobbanások tehát lényegében heves oxidációs reakciók, amelyek akkor következnek be, amikor a metán egy meghatározott koncentrációban reagál a levegővel.A gázrobbanás előfeltételei: meghatározott gázkoncentráció, magas hőmérsékletű gyújtóforrás jelenléte és elegendő oxigén. Az alábbiakban megvizsgáljuk a gázrobbanás feltételeit. (1) Gázkoncentráció A gázrobbanás meghatározott koncentrációtartományon belül következik be. A levegőben azt a koncentrációtartományt, amelyben a gáz tűzzel érintkezve meggyullad, gázrobbanási határértéknek nevezzük.A metán robbanási határai 5% és 16% között mozognak. Ha a metán koncentrációja 5% alatt van, gyulladáskor nem robban, hanem a láng körül égési réteget képez. 9,5% koncentrációnál a robbanási erő maximális (ami teljes oxigén-metán reakciót jelez). 16% koncentráció felett elveszíti robbanási tulajdonságait, de gyulladáskor még mindig ég a levegőben.A gázrobbanási határértékek nem rögzítettek; ezeket olyan tényezők befolyásolják, mint a hőmérséklet, a nyomás, valamint a szénpor, más éghető gázok vagy inert gázok jelenléte.Ez azonban olyan tényezőktől függ, mint a gázkoncentráció, a gyújtóforrás jellemzői és a keverék nyomása. A metán a legkönnyebben 7–8% közötti koncentrációban gyullad meg. A keverék nyomásának növekedése csökkenti a gyulladási hőmérsékletet. Ugyanazon gyulladási hőmérsékleten a nagyobb gyújtóforrás-felület és a hosszabb égési idő növeli a metán gyulladásának valószínűségét.A magas hőmérsékletű gyújtóforrás jelenléte a metánrobbanás egyik alapvető feltétele. Az olyan tevékenységek, mint a föld alatti dohányzás, az elektromos szikrák, a jogosulatlan robbantások, a szén spontán égése és a nyílt lánggal való munka, mind könnyen metánrobbanást okozhatnak. Ezért a metánt tartalmazó bányákban végzett munkák során szigorúan be kell tartani a szénbányák biztonsági előírásainak vonatkozó rendelkezéseit.
(3) Oxigénkoncentráció
A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a levegő oxigénkoncentrációjának csökkenésével a metánrobbanás határa is csökken. Ha az oxigénkoncentráció 12% alá csökken, a metán-levegő keverék elveszíti robbanásveszélyes tulajdonságait.Ez a tulajdonság jelentősen befolyásolja a föld alatti lezárt tűzzónákat. Az ilyen zónákban általában jelentős mennyiségű metán halmozódik fel, és gyújtóforrások is találhatók, de az alacsony oxigénszint miatt robbanások nem következnek be. Ha a friss levegő beáramlása az oxigénkoncentrációt 12% fölé emeli, akkor robbanás léphet fel.Ezért elengedhetetlen a tűzzónák szigorú kezelése, különös óvatossággal kell eljárni azok lezárásának feloldásakor. A lezárást csak a tűz teljes eloltása után szabad feloldani.
A gázrobbanás által generált magas hőmérséklet és nyomás a robbanás forrása közelében lévő gázokat hatalmas sebességgel kifelé lök, ami áldozatokat követel, károsítja az utakat és a berendezéseket, és nagy mennyiségű szénport kavar fel, amely részt vesz a robbanásban, fokozva annak pusztító erejét.Ezenkívül a robbanás jelentős mennyiségű mérgező gázt generál, ami mérgezéses halálesetekhez vezet. A gázrobbanások feltételeinek megértése elengedhetetlen a robbanások hatékony megelőzéséhez és a hozzájáruló tényezők elemzéséhez.