Метан, его происхождение и свойства

Изучение свойств метана продиктовано тем, что его выделения в горные выработки являются одной из главных причин возникновения крупных аварий на шахтах.

Метан – является основной составной частью рудничного газа, представляющего собой смесь газов, выделяющихся в горные выработки из пород и полезного ископаемого. В угольных шахтах рудничный газ состоит, в основном, из метана (иногда до 100%) с примесью СО₂ (до 5%), азота (несколько процентов), водорода (суммарно 1-4%) и др. В литературе часто рудничным газом называют собственно метан.

Метан – газ без цвета, вкуса и запаха, легче воздуха. Выделяется при разложении органических веществ без доступа кислорода. Особенно большие его выделения наблюдаются в угольных шахтах, меньшие - в калийных.

В небольших количествах метан физиологически безвреден. Повышение содержания в воздухе опасно лишь вследствие уменьшения содержания кислорода, вытесняемого метаном.

Температура воспламенения метана 650 - 750⁰С. Она зависит от содержания метана в воздухе, состава атмосферы, давления, источника воспламенения.

давления, источника воспламенения.

С воздухом метан образует горючие и взрывчатые смеси.

При содержании в воздухе

до 5 - 6% он горит около источника тепла,

от 5 - 6 до 14 - 16% – взрывается,

свыше 14 - 16% – не горит и не взрывается, но может гореть у источника тепла при притоке кислорода извне.

Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% метана.

Наиболее легко воспламеняются воздушные смеси, содержащие 7 - 8% метана. Следует отметить свойство запаздывания вспышки метана, состоящее в том, что его воспламенение происходит через некоторое время после возникновения контакта с источником тепла. Время запаздывания вспышки называется индукционным периодом. Давление газа в месте взрыва примерно в 9 раз превосходит начальное давление газо-воздушной смеси до взрыва.

Метанообильность горных выработок и шахт Виды выделений метана в шахтах

Газовыделение – это процесс поступления газа в атмосферу шахты в результате ведения горных работ.

Выделяются газы в горные выработки через свободную поверхность разрабатываемого пласта из отбитого угля и трещины во вмещающих породах.

Различают газовыделения:

обыкновенное – происходящее из невидимых трещин и пор в угле и породах ( Происходит с обнаженной поверхности угольного массива через мелкие, невидимые трещины. В первые моменты после вскрытия пласта газовыделение происходит весьма интенсивно. Затем быстро падает и, через 6 - 10 месяцев, оно практически прекращается. Время после обнажения пласта, по истечении которого газовыделение с обнаженной поверхности практически прекращается, называется периодом дренирования.)

суфлярное – местное концентрированное выделения газа из природных или эксплуатационных трещин с дебитом 1м³/мин и более на участке выработки протяженностью до 20м. (Происходит из крупных, видимых на глаз трещин и пустот в угле и породах или из эксплуатационных трещин. Дебит их может быть до десятков тысяч кубических метров в сутки, продолжительность действия от нескольких часов до нескольких лет. Суфляры представляют опасность вследствие неожиданности их проявления и сопутствующего им увеличения концентрации газа в выработке.)

внезапное – местное выделение больших объемов газа, сопровождающееся разрушением призабойной части угольного пласта.

Содержание метана в воздухе характеризуется метанообильностью.

Абсолютная метанообильность – объем выделяющегося газа в шахте за 1-цу времени (обычно измеряется в м³/мин).

Относительная метанообильность - объем выделяющегося газа в шахте на 1м3 среднесуточной добычи.