Взрывы газа в шахтах представляют собой термическую цепную реакцию (также называемую цепной реакцией). После поглощения взрывчатой смесью определенного порога энергии (обычно тепловой энергии от источника возгорания) молекулярная цепь расщепляется, диссоциируя на два или более свободных радикала. Эти высокореактивные свободные радикалы служат центрами активации, поддерживая прогрессирование реакции.При подходящих условиях каждый свободный радикал может далее разлагаться, образуя два или более дополнительных свободных радикалов. Этот цикл продолжается бесконечно, свободные радикалы умножаются, а химическая реакция ускоряется, пока не достигает кульминации в виде реакции горения или взрывного окисления. Таким образом, взрывы газа — это, по сути, бурные реакции окисления, происходящие между метаном в определенной концентрации и воздухом в умеренных условиях.Предпосылками для взрывов газа являются: определенная концентрация газа, наличие источника возгорания с высокой температурой и достаточное количество кислорода. Давайте теперь рассмотрим эти условия подробнее.
Взрывы шахтного газа представляют собой термическую цепную реакцию (также называемую цепной реакцией). После поглощения взрывчатой смесью определенного количества энергии (обычно тепловой энергии от источника возгорания) молекулярная цепь расщепляется, диссоциируя на два или более свободных радикала (также известных как радикалы). Эти свободные радикалы обладают значительной химической реакционной способностью, становясь активированными центрами, которые поддерживают протекание реакции.При подходящих условиях каждый свободный радикал может далее разлагаться, образуя два или более дополнительных свободных радикалов. Этот цикл продолжается бесконечно, свободные радикалы размножаются, а химическая реакция ускоряется, пока не достигает кульминации в виде реакции горения или взрывного окисления. Таким образом, взрывы газа — это, по сути, бурные реакции окисления, происходящие при взаимодействии метана определенной концентрации с воздухом.Предпосылками для взрывов газа являются: определенная концентрация газа, наличие источника возгорания с высокой температурой и достаточное количество кислорода. Ниже мы подробно рассмотрим условия для взрывов газа. (1) Концентрация газа Взрывы газа происходят в определенном диапазоне концентраций. Диапазон концентраций в воздухе, при котором газ воспламеняется при контакте с огнем, называется пределом взрываемости газа.Пределы взрываемости метана составляют от 5% до 16%. При концентрации метана ниже 5% он не взрывается при воспламенении, а образует слой горения вокруг пламени. При концентрации 9,5% взрывная сила максимальна (что указывает на полную реакцию кислорода и метана). При концентрации выше 16% он теряет взрывные свойства, но при воспламенении все равно горит в воздухе.Пределы взрываемости газа не являются фиксированными; на них влияют такие факторы, как температура, давление и наличие угольной пыли, других горючих газов или инертных газов.Однако она варьируется в зависимости от таких факторов, как концентрация газа, характеристики источника возгорания и давление смеси. Метан наиболее легко воспламеняется при концентрации от 7% до 8%. Увеличение давления смеси снижает температуру возгорания. При одинаковой температуре возгорания большая площадь источника возгорания и более длительное время горения увеличивают вероятность воспламенения метана.Наличие источника возгорания с высокой температурой является одним из основных условий взрыва метана. Такие действия, как курение под землей, электрические искры, несанкционированные взрывы, самовозгорание угля и работа с открытым огнем, могут легко привести к взрыву метана. Поэтому при работе в шахтах, содержащих метан, необходимо строго соблюдать соответствующие положения Правил безопасности в угольных шахтах.
(3) Концентрация кислорода
Практические данные показывают, что с уменьшением концентрации кислорода в воздухе граница взрываемости метана соответственно сужается. Когда концентрация кислорода падает ниже 12 %, смесь метана и воздуха теряет свои взрывчатые свойства.Это свойство оказывает значительное влияние на герметичные зоны пожара под землей. В таких зонах обычно скапливается значительное количество метана и имеются источники возгорания, однако взрывы не происходят из-за низкого уровня кислорода. Если поступление свежего воздуха повышает концентрацию кислорода выше 12%, возникает вероятность детонации.Поэтому необходимо строго контролировать пожарные зоны, проявляя особую осторожность при их вскрытии. Герметизация должна быть снята только после полного тушения пожара.
Высокие температуры и давление, возникающие при взрыве газа, выталкивают газы вблизи источника взрыва с огромной скоростью, что приводит к жертвам, повреждению дорог и оборудования, а также поднимает большие количества угольной пыли, которая участвует во взрыве, усиливая его разрушительную силу.Кроме того, взрыв выделяет значительное количество токсичных газов, что приводит к смертельным случаям от отравления. Понимание этих условий для взрывов газа необходимо для эффективного предотвращения их возникновения и анализа факторов, способствующих их возникновению.