Вибухи гірничого газу є тепловою ланцюговою реакцією (також званою ланцюговою реакцією). Після того, як вибухонебезпечна суміш поглинає певний поріг енергії (зазвичай теплову енергію від джерела займання), молекулярний ланцюг розщеплюється, розпадаючись на два або більше вільних радикалів. Ці високореактивні вільні радикали слугують центрами активації, підтримуючи протікання реакції.За відповідних умов кожен вільний радикал може далі розкладатися, утворюючи два або більше додаткових вільних радикалів. Цей цикл триває нескінченно, вільні радикали розмножуються, а хімічна реакція прискорюється, поки не досягає кульмінації у вигляді реакції горіння або вибухового окислення. Таким чином, вибухи газу є, по суті, бурхливими реакціями окислення, що відбуваються між метаном у певній концентрації та повітрям за помірних умов.Необхідними умовами для вибухів газу є: певна концентрація газу, наявність джерела займання з високою температурою та достатня кількість кисню. Давайте детально розглянемо ці умови.
Вибухи шахтного газу є термічно ланцюговою реакцією (також званою ланцюговою реакцією). Після того, як вибухонебезпечна суміш поглинає певну кількість енергії (зазвичай теплову енергію від джерела займання), молекулярний ланцюг розщеплюється, розпадаючись на два або більше вільних радикалів (також відомих як радикали). Ці вільні радикали мають значну хімічну реактивність, стаючи активованими центрами, що підтримують протікання реакції.За відповідних умов кожен вільний радикал може розкладатися далі, утворюючи два або більше додаткових вільних радикалів. Цей цикл триває нескінченно, вільні радикали розмножуються, а хімічна реакція прискорюється, поки не досягає кульмінації у вигляді реакції горіння або вибухового окислення. Таким чином, вибухи газу є, по суті, бурхливими реакціями окислення, що відбуваються, коли метан у певній концентрації взаємодіє з повітрям.Необхідними умовами для вибухів газу є: певна концентрація газу, наявність джерела займання з високою температурою та достатня кількість кисню. Нижче ми детально розглянемо умови для вибухів газу. (1) Концентрація газу Вибухи газу відбуваються в межах певного діапазону концентрацій. Діапазон концентрацій, при якому газ у повітрі може запалитися при контакті з полум'ям, називається межею вибуховості газу.Межі вибуховості метану коливаються від 5% до 16%. Коли концентрація метану нижча за 5%, він не вибухає при запалюванні, а утворює шар горіння навколо полум'я. При концентрації 9,5% вибухова сила досягає максимуму (повна реакція між киснем і метаном). При концентрації вище 16% він втрачає вибухові властивості, але все одно горить у повітрі при запалюванні.Межі вибуховості газу не є фіксованими; на них впливають такі фактори, як температура, тиск, наявність вугільного пилу, інших горючих газів або інертних газів.Однак це залежить від таких факторів, як концентрація метану, характер джерела займання та тиск суміші. Метан найлегше запалюється, коли його концентрація становить від 7% до 8%. Зі збільшенням тиску суміші температура займання знижується. При однаковій температурі займання більша площа джерела займання та довший час горіння збільшують ймовірність займання метану.Наявність джерела займання з високою температурою є однією з основних умов вибуху метану. Такі дії, як куріння під землею, електричні іскри, несанкціоновані вибухи, самозаймання вугілля та робота з відкритим вогнем, можуть легко спричинити вибухи метану. Тому під час роботи в шахтах, що містять метан, необхідно суворо дотримуватися відповідних положень Правил безпеки вугільних шахт.
(3) Концентрація кисню
Практичні дані свідчать, що зі зниженням концентрації кисню в повітрі межа вибуховості метану відповідно зменшується. Коли концентрація кисню падає нижче 12 %, суміш метану з повітрям втрачає вибухові властивості.Ця властивість має значний вплив на герметичні зони пожежі під землею. У таких зонах зазвичай накопичується значна кількість метану і знаходяться джерела займання, проте вибухи не відбуваються через низький рівень кисню. Якщо надходження свіжого повітря підвищує концентрацію кисню вище 12%, вибух стає можливим.Тому необхідне суворе управління пожежними зонами, причому особлива обережність потрібна при їх розгерметизації. Герметизацію можна знімати тільки після повного гасіння пожежі.
Високі температури і тиск, що утворюються при вибуху газу, виштовхують гази поблизу джерела вибуху назовні з величезною швидкістю, що призводить до жертв, пошкодження доріг і обладнання, а також підйому значної кількості вугільного пилу, який бере участь у вибуху, посилюючи руйнівну силу.Крім того, вибух генерує значну кількість токсичних газів, що призводить до смертей від отруєння. Розуміння цих умов для вибухів газу є необхідним для ефективного запобігання їх виникненню та аналізу факторів, що сприяють цьому.