Maden gazı patlamaları, termal zincir reaksiyonu (zincir kilit reaksiyonu olarak da adlandırılır) oluşturur. Patlayıcı karışım belirli bir enerji eşiğini (genellikle ateşleme kaynağından gelen termal enerji) emdiğinde, moleküler zincir bölünür ve iki veya daha fazla serbest radikale ayrışır. Bu yüksek reaktif serbest radikaller, reaksiyonun ilerlemesini sürdüren aktivasyon merkezleri görevi görür.Uygun koşullar altında, her bir serbest radikal daha da ayrışarak iki veya daha fazla serbest radikal oluşturabilir. Bu döngü, serbest radikallerin çoğalması ve kimyasal reaksiyonun hızlanmasıyla sonsuza kadar devam eder ve sonunda bir yanma veya patlayıcı oksidasyon reaksiyonuyla sonuçlanır. Dolayısıyla, gaz patlamaları esasen belirli bir konsantrasyondaki metan ile ılımlı koşullar altındaki hava arasında meydana gelen şiddetli oksidasyon reaksiyonlarıdır.Gaz patlamalarının ön koşulları şunlardır: belirli bir gaz konsantrasyonu, yüksek sıcaklıkta bir tutuşma kaynağının varlığı ve yeterli oksijen. Şimdi bu koşulları ayrıntılı olarak inceleyelim.
Maden gazı patlamaları, termal zincirleme reaksiyon (zincir kilit reaksiyonu olarak da adlandırılır) oluşturur. Patlayıcı karışım belirli miktarda enerjiyi (genellikle ateşleme kaynağından gelen termal enerji) emdiğinde, moleküler zincir bölünür ve iki veya daha fazla serbest radikal (radikaller olarak da bilinir) halinde ayrışır. Bu serbest radikaller önemli kimyasal reaktiviteye sahiptir ve reaksiyonun ilerlemesini sürdüren aktif merkezler haline gelir.Uygun koşullar altında, her bir serbest radikal daha da ayrışarak iki veya daha fazla serbest radikal oluşturabilir. Bu döngü, serbest radikallerin çoğalması ve kimyasal reaksiyonun hızlanmasıyla sonsuza kadar devam eder ve sonunda bir yanma veya patlayıcı oksidasyon reaksiyonuyla sonuçlanır. Dolayısıyla, gaz patlamaları esasen belirli bir konsantrasyondaki metan ile uygun koşullar altındaki hava arasında meydana gelen şiddetli oksidasyon reaksiyonlarıdır.Gaz patlaması için ön koşullar şunlardır: belirli bir gaz konsantrasyonu, yüksek sıcaklıkta bir tutuşma kaynağı ve yeterli oksijen. Aşağıda gaz patlaması için gerekli koşulları inceleyeceğiz. (1) Gaz Konsantrasyonu Gaz patlaması, belirli bir konsantrasyon aralığında meydana gelir. Gazın ateşle temas ettiğinde tutuşma gösterdiği hava konsantrasyon aralığına gaz patlama sınırı denir.Metan patlama sınırları %5 ile %16 arasındadır. Metan konsantrasyonu %5'in altında olduğunda, tutuşma anında patlamaz, ancak alevin etrafında bir yanma tabakası oluşturur. %9,5 konsantrasyonda patlama gücü maksimum düzeydedir (tam oksijen-metan reaksiyonunu gösterir). %16 konsantrasyonun üzerinde patlama özelliğini kaybeder, ancak tutuşma anında havada yanmaya devam eder.Gaz patlama sınırları sabit değildir; sıcaklık, basınç ve kömür tozu, diğer yanıcı gazlar veya inert gazların varlığı gibi faktörlerden etkilenir.Ancak bu, metan konsantrasyonu, tutuşma kaynağının niteliği ve karışık gazın basıncı gibi faktörlere bağlı olarak değişir. Metan, konsantrasyonu %7 ile %8 arasında olduğunda en kolay tutuşur. Karışık gazın basıncı arttıkça tutuşma sıcaklığı düşer. Aynı tutuşma sıcaklığında, tutuşma kaynağı alanı ne kadar büyük ve yanma süresi ne kadar uzun olursa, metanı tutuşturmak o kadar kolay olur.Yüksek sıcaklıkta bir tutuşma kaynağının varlığı, gaz patlaması için temel koşullardan biridir. Yeraltında sigara içmek, elektrik kıvılcımları, izinsiz patlatma, kömürün kendiliğinden yanması ve açık alevle çalışma gibi faaliyetler gaz patlamalarına kolayca neden olabilir. Bu nedenle, gaz içeren madenlerde çalışırken, Kömür Madeni Güvenlik Yönetmeliklerinin ilgili hükümlerine sıkı sıkıya uymak zorunludur.
(3) Oksijen Konsantrasyonu
Pratik kanıtlar, havadaki oksijen konsantrasyonu azaldıkça metan patlama sınırının da buna bağlı olarak daraldığını göstermektedir. Oksijen konsantrasyonu %12'nin altına düştüğünde, metan-hava karışımı patlayıcı özelliklerini kaybeder.Bu özellik, yeraltındaki kapalı yangın bölgelerini önemli ölçüde etkiler. Bu tür bölgelerde genellikle önemli miktarda metan birikir ve tutuşma kaynakları bulunur, ancak düşük oksijen seviyeleri nedeniyle patlama meydana gelmez. Taze hava girişi oksijen konsantrasyonunu %12'nin üzerine çıkarırsa, patlama meydana gelebilir.Bu nedenle, yangın bölgelerinin sıkı bir şekilde yönetilmesi ve bu bölgelerin mühürlerinin açılması sırasında özel dikkat gösterilmesi çok önemlidir. Mühürler, yangın tamamen söndürüldükten sonra kaldırılmalıdır.
Gaz patlamasının oluşturduğu yüksek sıcaklık ve basınç, patlama kaynağının yakınındaki gazları muazzam bir hızla dışarıya doğru fırlatarak can kayıplarına, yollarda ve ekipmanlarda hasara ve patlamaya katılan önemli miktarda kömür tozunun havaya karışmasına neden olur ve bu da yıkıcı gücü artırır.Ayrıca, patlama önemli miktarda zehirli gaz üretir ve bu da zehirlenmeden kaynaklanan ölümcül sonuçlara yol açar. Gaz patlamalarının meydana gelmesini etkili bir şekilde önlemek ve buna katkıda bulunan faktörleri analiz etmek için bu koşulları anlamak çok önemlidir.