Допустимое содержание метана в горных выработках

В воздухе подземных шахт и помещений разных фабрик помимо ядовитых газов могут быть, наиболее опасные и часто встречающиеся, такие газы, как метан и водород.
   Метан (CH4) – газ без вкуса, запаха и цвета, инертный при обычных условиях. Он собирается в верхних частях горных выработок и помещений из-за своей относительной плотности 0,5539.
   Метан, соединяясь с кислородом образует горючие и взрывчатые смеси и горит голубоватым еле заметным пламенем. Реакция происходит следующим образом CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.
   Горение метана происходит в воздухе с содержанием до 5-6% около источника тепла, например открытого огня. В случае содержания метана в воздушном пространстве от 5-6% до 14-16% происходит взрыв, свыше 14-16% уже не взрывается, но при притоке кислорода извне может гореть. Мощность взрыва напрямую зависит от количество метана в воздушном пространстве. Максимальный взрыв может произойти при содержании метана 9,5%.
  Температура, при которой воспламеняется метан 650-750С, а температура продуктов горения взрыва достигает 1875С, а в эпицентре взрыва 2150-2650С. Давление в среднем в 8 раз превышает начальное давление воздушной среды до взрыва. Метан часто встречается в каменноугольной и нефтяной промышленности, а также в калийных, каменносоляных и железорудных бассейнах.
  Метан в горных выработках и шахтах появляется в результате разложения застывшей в породе органической массы под влиянием комплексных химических процессов без возможности доступа кислорода. Огромную роль при этому играют анаэробные бактерии – микроорганизмы, находящиеся в горных выработках. Можно сказать, что на 1 единицу тонны угля приходится 100-200 м3 метана.
 Количество метана, который содержится в одной единице массы угля (или другой породы), при естественных условиях, называется газоносностью.

  Газоносность зависит от газоемкости угля (или другой породы), это максимальное количество метана, содержащееся в единице массы угля (или другой породы) при определенном давлении и температуре.
  Выделяют 3 вида выброса метана в угольных шахтах и выработках: обыкновенное, суфлярное и внезапные выбросы.
- Обыкновенные выделения метана образуются через невидимые, мелкие трещины и поры с наружных поверхностей угольной шахты. В первые моменты после обнаружения интенсивность газовыделения составляет порядка 5-7 до 50 л/мин. с 1 квадратного метра обнаженной поверхности. Со временем интенсивность газовыделения сокращается и практически останавливается через 6-12 месяцев.
- Суфлярным выделением метана называется выделение метана из больших трещин и пустот, уже видимых на глаз, в угле и породах. Интенсивность достигает десятки тысяч м3 в сутки и может продолжаться до нескольких лет.
- Внезапный выброс – это резкое выделение метана в огромном количестве (от 100 до 100000 м3) с одновременным выбросом большого количества (от 1т. до нескольких тысяч тонн) угля за достаточно короткий промежуток времени.
  Для прогноза газообильности шахт исходными данными служат данные о газоносности. Существует относительная и абсолютная газообильность.
  Количество метана, выделяющегося в определенную единицу времени (м3/мин., м3/сутки) называется абсолютная газообильность выработки (шахты). Относительная газообильность – это количество метана, выделяющегося в выработке или шахте на 1 т. добываемого ископаемого.
  В зависимости от газообильности угольные шахты и выработки разделяют на категории.

Категории рудников (шахт, выработок) по газу:

  Со взрывами метана в горных выработках борются комплексом мероприятий по предупреждению крайне опасных скоплений метана в выработках, также мероприятия по предупреждению воспламенения метана и, конечно по ограничению последствий взрыва.
  Чтобы предотвратить скопления метана обеспечивается вентиляция выработки, которая поддерживает допустимую концентрацию газов. Существует нормативы и правила, в которых прописывается допустимое содержание метана в шахте.

Допустимое содержание метана в горных выработках: