Eksplozije rudarskega plina predstavljajo toplotno verižno reakcijo (imenovano tudi verižna reakcija). Ko eksplozivna mešanica absorbira določeno energijsko mejo (običajno toplotno energijo iz vžigalnega vira), se molekulska veriga razcepi in se razkroji v dva ali več prostih radikalov. Ti visoko reaktivni prosti radikali delujejo kot aktivacijski centri, ki ohranjajo potek reakcije.V ustreznih pogojih se lahko vsak prosti radikal nadalje razgradi in ustvari dva ali več dodatnih prostih radikalov. Ta cikel se nadaljuje v nedogled, prosti radikali se množijo in kemična reakcija se pospešuje, dokler ne doseže vrhunca v obliki zgorevanja ali eksplozivne oksidacijske reakcije. Eksplozije plina so torej v bistvu nasilne oksidacijske reakcije, ki potekajo med metanom v določeni koncentraciji in zrakom v zmernih pogojih.Pogoji za eksplozije plina so: določena koncentracija plina, prisotnost visokotemperaturnega vira vžiga in zadostna količina kisika. Te pogoje si zdaj oglejmo podrobneje.
Eksplozije rudniškega plina predstavljajo toplotno verižno reakcijo (imenovano tudi verižna reakcija). Ko eksplozivna mešanica absorbira določeno količino energije (običajno toplotno energijo iz vžigalnega vira), se molekulska veriga razcepi in se razkroji v dva ali več prostih radikalov (znanih tudi kot radikali). Ti prosti radikali imajo znatno kemijsko reaktivnost in postanejo aktivirana središča, ki ohranjajo potek reakcije.V ustreznih pogojih se lahko vsak prosti radikal nadalje razgradi in ustvari dva ali več dodatnih prostih radikalov. Ta cikel se nadaljuje v nedogled, prosti radikali se razmnožujejo in kemična reakcija se pospešuje, dokler ne doseže vrhunca v obliki zgorevanja ali eksplozivne oksidacijske reakcije. Eksplozije plina so torej v bistvu nasilne oksidacijske reakcije, ki nastanejo, ko metan v določeni koncentraciji reagira z zrakom.Pogoji za eksplozije plina so: določena koncentracija plina, prisotnost visokotemperaturnega vira vžiga in zadostna količina kisika. V nadaljevanju bomo podrobno preučili pogoje za eksplozije plina. (1) Koncentracija plina Eksplozije plina se pojavijo v določenem koncentracijskem območju. Koncentracijsko območje, v katerem se plin v zraku lahko vžge ob stiku s plamenom, se imenuje meja eksplozivnosti plina.Meje eksplozije metana segajo od 5 % do 16 %. Ko je koncentracija metana nižja od 5 %, se ob vžigu ne eksplodira, ampak ob plamenu tvori plast zgorevanja. Pri koncentraciji 9,5 % je eksplozivna sila največja (popolna reakcija med kisikom in metanom). Pri koncentraciji nad 16 % izgubi eksplozivne lastnosti, vendar se ob vžigu še vedno gori v zraku.Meje eksplozivnosti plina niso fiksne; nanje vplivajo dejavniki, kot so temperatura, tlak in prisotnost premogovega prahu, drugih gorljivih plinov ali inertnih plinov.Vendar se ta razlikuje glede na dejavnike, kot so koncentracija metana, narava vžigalnega vira in tlak mešanice. Metan se najlažje vžge, ko je njegova koncentracija med 7 % in 8 %. S povečanjem tlaka mešanice se vžigalna temperatura zniža. Pri enaki vžigalni temperaturi večja površina vžigalnega vira in daljši čas gorenja povečata verjetnost vžiga metana.Prisotnost visokotemperaturnega vžigalnega vira je eden od bistvenih pogojev za eksplozijo plina. Dejavnosti, kot so kajenje pod zemljo, električne iskre, nepooblaščeno miniranje, samovžig premoga in delo z odprtim ognjem, lahko zlahka povzročijo eksplozije plina. Zato je pri delu v rudnikih, ki vsebujejo plin, nujno strogo upoštevati ustrezne določbe varnostnih predpisov za rudnike premoga.
(3) Koncentracija kisika
Praktični dokazi kažejo, da se z zmanjšanjem koncentracije kisika v zraku ustrezno zmanjša meja eksplozije metana. Ko koncentracija kisika pade pod 12 %, mešanica metana in zraka izgubi svoje eksplozivne lastnosti.Ta lastnost pomembno vpliva na zaprte požarne cone pod zemljo. V takih conah se običajno nabira velika količina metana in so prisotni viri vžiga, vendar zaradi nizke koncentracije kisika ostajajo neeksplozivne. Če koncentracija kisika zaradi dotoka svežega zraka preseže 12 %, je možna eksplozija.Zato je nujno strogo upravljanje požarnih območij, pri čemer je potrebna posebna previdnost pri njihovem odprtju. Zaprtje se sme odpraviti šele po popolnem pogasitvi požara.
Visoke temperature in tlaki, ki nastanejo pri eksploziji plina, izstrelijo pline v bližini vira eksplozije navzven z ogromno hitrostjo, kar povzroči žrtve, poškoduje ceste in opremo ter dvigne veliko količino premogovega prahu, ki sodeluje v eksploziji in poveča uničevalno moč.Poleg tega eksplozija ustvari velike količine strupenih plinov, ki povzročijo smrtne žrtve zaradi zastrupitve. Razumevanje teh pogojev za eksplozije plina je bistveno za učinkovito preprečevanje njihovega nastanka in analizo dejavnikov, ki k temu prispevajo.