Файл: Рудничный воздух и его контроль справочное пособие..pdf

м е т а н , у.

Рис. 1. Пределы взрывчатости смесей метана с воздухом

зывается индукционным периодом, который быстро уменьшается при повышении температуры воспламени­ теля и незначительно увеличивается при росте количе­ ства метана в воздухе (табл. 3). Наличие индукционно­ го периода создает условия для применения в шахте предохранительных ВВ, у которых время, необходимое для о'стывания продуктов взрыва, ниже температуры воспламенения метана, меньше длительности индукци­

онного периода.

Температура продуктов взрыва метана в неограни­ ченном объеме достигает 18’o°, при взрыве внутри

14

Замкнутого объема — 2150—2650°. Давление взрыва имеет наибольшую величину при взрыве в ограничен­ ном объеме и примерно в 9 раз превосходит начальное давление до взрыва. Так, если начальное давление .сме­ си.; было равно 1 ат, то после взрыва, достигло 9. ат. Предварительное сжатие объемов метано-воздушной смеси распространяющейся взрывной волной способ­ ствует возникновению высоких давлений (до 30 ат п выше) при воспламенении смеси.

Скорость распространения взрывной волны вдоль выработки по мере увеличения содержания метана свы­ ше 5—6% сначала возрастает, а затем снижается до> нуля при 14—15°/о- Скорость больше, если смесь перед взрывом находилась в движении. Всевозможные пре­ пятствия (сужения, выступы, отдельные предметы и т. п.), способствуя повышению давления, увеличива­ ют скорость распространения взрывной волны от не­ скольких десятков до нескольких сотен метров в. се­ кунду.

При взрыве метана в шахтах наблюдается два уда­ ра — прямой и обратный. Прямой удар представляет собой волну, распространяющуюся от источника воспла­ менения к периферии.

Обратный удар — взрывная волна, распространяю­ щаяся в обратном направлении — к центру взрыва, вследствие возникающего там разряжения после конден­ сации при взрыве паров воды. Обратный удар обычно слабее прямого.

Соответственно различают и два вида пламени: пер­ вичное и вторичное. Первичное пламя— это пламя взры­ ва, вторичное — возникает в результате дожигания ос­ тавшегося на пути взрыва метана при прнтекании к нему кислорода из прилегающих выработок.

Образование метана происходит одновременно с про­ цессами формирования пластов угля и метаморфизмом первичного органического вещества. В породах метан находится в двух состояниях: в виде свободного и сор­ бированного (связанного) газа. Различают три формы связи газа с твердым веществом: адсорбцию (сгущение молекул газа на поверхности твердого вещества под действием сил молекулярного притяжения), абсорбцию (проникновение молекул газа в твердое вещество без химического взаимодействия и образование «твердого

15

ряствор,'1 и хемосорбцию (обратимое химическое со­ единение молекул газа и твердого иетестиа). Основное количество сорбированного породами метана находится в адсорбированном состоянии и зависит от • газового давления в породах и их температуры. Повышение дав­ ления увеличивает количество сорбированного метана, повышение температуры уменьшает его.

но с т ь — количество метана, содержащегося в природ­ ных условиях п единице веса или в единице объема уг­ ля или породы (м3/т пли м3/м3). М е т а и о е м к о с т ыо называется количество газа в свободном или сорбиро­ ванном состоянии, которое может поглотить единица веса или единица объема угля или породы при данном давлении и температуре (см3/г или см3/см3). Опреде­ ляется в лабораторных условиях. Из-за невозможности создать в лаборатории условия, абсолютно подобные природным, метаноемкость обычно отличается от метаноносности.

В горных выработках метан выделяется с обнажен­ ной поверхности угольных пластов, в небольших коли­ чествах с обнаженных поверхностей пород, из отбитого угля, из выработанного пространства. Различают обык­ новенное, суфлярное и внезапное выделение метана с обнаженной поверхности угля.

Обыкновенное выделение метана происходит через мелкие, невидимые, трещины н дает основное количе­ ство выделяющеюся в шахте газа. В первые моменты после вскрытия пласта газовыделепие происходит весь­ ма интенсивно, затем быстро падает и через 6—10 меся­ цев прекращается. Выделение метана с обнаженной по­ верхности угля зависит от производственных процес­ сов, изменяющих условия дегазации массива: зарубки, отбойки угля, управления кровлей. При зарубке может быть значительное метановыделение вследствие быстро­ го обнажения почти не дегазированных участков пла­ ста. При этом возможно образование высоких концент­ раций метана.

Значительное метановыделение наблюдается после отбойки угля взрывным способом в забоях подготови­ тельных выработок. Отбойка угля отбойными молотка­ ми не вызывает заметного повышения метановыделешгл.

II»