a. Cỏc dạng xuất khớ mờtan
+ Sự xuất khớ mờtan từ từ liờn tục.
Dạng suất khớ này khụng sinh ra những thay đổi lớn về lưu lượng, theo thời gian, lưu lượng khớ mờtan xuất ra gần như khụng đổi và cũng khụng lớn.
Khớ mờtan xuất ra trong trường hợp này qua cỏc kẽ nứt nẻ nhỏ và khụng nhỡn thấy, đồng thời là lượng chớnh khớ mờtan xuất ra trong một mỏ. Sự tăng khả năng chứa mờtan và tớnh thẩm thấu đối với khớ của vỉa than, cũng như sự tăng ỏp suất của khớ, sẽ dẫn đến sự xuất khớ mờtan qua cỏc mặt tự do, sau khi mở vỉa, sự xuất khớ xảy ra rất mạnh, sau đú cường độ xuất khớ giảm đột ngột và dừng lại hoàn toàn sau khoảng thời gian 6..10 thỏng. Trờn hỡnh VII-8 biểu diễn sự thay đổi cường độ xuất khớ trờn 1m2 than, theo thời gian, đối với một số vỉa khỏc nhau.
Sự xuất khớ qua bề mặt tự do của vỉa than phụ thuộc vào quỏ trỡnh sản xuất: đỏnh rạch, cắt than, điều khiển ỏp lực..
Trong thời gian đỏnh rạch sẽ cú một sự xuất khớ mờtan quan trọng, do sự mở nhanh vỉa than trong một vựng gần như chưa xuất khớ. Vỡ vậy phải thường xuyờn kiểm tra hàm lượng mờtan trong khụng khớ ở gần mỏy đỏnh rạch hoặc combai nhất là ở cỏc mỏ cú khớ mờtan nguy hiểm.
Khấu than ở lũ chợ bằng bỳa chốn khụng dẫn đến sự xuất khớ đỏng kể. Sự xuất khớ mờtan từ từ liờn tục khụng nguy hiểm, cho nờn với phương tiện thụng giú bỡnh thường sẽ làm cho hàm lượng của nú nhỏ hơn hàm lượng cho phộp cho phộp bởi luật an toàn.
+. Sự xuất khớ dưới dạng xỡ.
Sự xuất khớ mờtan dưới dạng này nguy hiểm hơn, vỡ một lượng tương đối lớn khớ mờtan thoỏt ra trong một thời gian ngắn, mặt khỏc sự xuất khớ này khụng phỏn đoỏn trước được. Lưu lượng khớ xuất ra trong trường hợp này thay đổi từ một vài m3 trong một ngày đến hàng chục nghỡn m3 trong một ngày, cũn thời gian xuất khớ cú thể từ vài giờ đến nhiều năm.
Dưới dạng xuất khớ này, mờtan xuất ra qua cỏc kẽ nứt lớn, nhỡn thấy và từ những lỗ hổng trong than và đỏ, mà ở đú CH4 được lưu trữ dưới một ỏp suất
tương đối lớn. Cường độ xuất khớ ở đõy phụ thuộc vào ỏp suất của khớ bị nộn và những bức cản mà nú gặp phải trờn đường đi vào đường lũ.
Ngăn chặn sự xuất khớ này tiến hành nhờ những lỗ khoan dài để kiểm tra và thu mờtan, hoặc ỏp dụng việc khai thỏc phự hợp cỏc vỉa than gần nhau, cũng như ỏp dụng phương phỏp điều khiển ỏp lực phự hợp. Ngoài ra cú thể thu khớ ở nơi xỡ ra đưa lờn mặt đất hoặc đưa ra luồng giú thải đi lờn của mỏ nhờ cỏc đường ống. Bờn cạnh cỏc biện phỏp trờn, cần đưa một lượng giú tương đối lớn vào mỏ để hoà loóng mờtan đến giới hạn cho phộp.
+. Sự phụt khớ mờtan.
Dưới dạng này, trong một khoảng thời gian hết sức ngắn, suất ra một lượng khớ và than vụn lớn, đồng thời tạo ra một lỗ hổng trong vỉa than.
b. Những nguyờn nhõn chỏy và điều kiện nổ khớ mờ tan trong mỏ + Những nguyờn nhõn chỏy nổ khớ mờ tan trong mỏ
Qua thực tế của ngành mỏ hầm lũ, người ta thấy những nguyờn nhõn đốt chỏy mờtan bao gồm:
- Ngọn lửa để hở cú thể sinh ra do cỏc đốn khớ axờtilen, đốn dầu an toàn bị hỏng, cỏc mỏy hàn, hỳt thuốc, chỏy nội sinh và ngoại sinhv.v.
- Cỏc khớ thải ra từ đầu tầu cú động cơ đốt trong và nhất là những phần tử than cốc chỏy đỏ bị thải ra sẽ cú khả năng làm chỏy mờtan.
- Cụng tỏc nổ mỡn, theo cỏc tài liệu thống kờ thỡ đõy là nguyờn nhõn chớnh làm chỏy và nổ mờtan từ xưa đến nay.
- Ngọn lửa cơ học sinh ra do sự va đập hoặc cọ sỏt giữa hai vật thể rắn, cũng cú khả năng làm chỏy mờtan. Vớ dụ sự cọ sỏt đất đỏ khi bị sụp lở sẽ sinh ra tia lửa làm chỏy mờtan. Đặc biệt nguy hiểm là ngọn lửa sinh ra do cỏc răng của cỏc mỏy đỏnh rạch hoặc combai khi làm việc. Vớ dụ ở Anh, trong những năm 1961 và 1963, 25% trong tổng số lần chỏy khớ mờtan gõy ra là do ngọn lửa này.
Mặt khỏc người ta cũn thấy rằng tần số lần chỏy mờtan phụ thuộc vào độ rắn của đất đỏ, nghĩa là khi độ rắn của đất đỏ tăng thỡ tần số làm chỏy mờtan tăng. Thế nhưng, tần số làm chỏy mờtan lại khụng phụ thuộc vào kớch thước độ rỗng và mật độ của đất đỏ.
- Tia lửa tĩnh điện rất hay gặp trong thực tế, nhưng năng lượng điện nhỏ. Trong những điều kiện thuận lợi, năng lượng của ngọn lửa này cú thể tăng lờn và cú thể làm chỏy hỗn hợp nổ.
Trong cỏc ống dẫn giú, do sự cọ sỏt giữa khụng khớ chứa bụi và ống kim loại mà cả ống kim loại lẫn cỏc hạt bụi cú thể tớch tĩnh điện. Qua đo đạc người ta thấy rằng cỏc hạt bụi mang điện õm, cũn ống kim loại mang điện dương.
Cũng qua thực nghiệm người ta cũn thấy lượng tĩnh điện tăng tỷ lệ với trọng lượng hạt bụi cỡ hạt, nhiệt độ tốc độ giú và giảm đi cựng với sự tăng độ ẩm. Sự nguy hiểm xảy ra khi CV2/2 > 0,00028Jun, năng lượng cú thể đốt chỏy hỗn hợp nổ cú 8%mờtan.
Những nơi cú sự nguy hiểm về tĩnh điện ở trong mỏ bao gồm: những ống dẫn khớ nộn, ống dẫn vật liệu chốn lũ bằng khớ nộn, nạp bua lỗ mỡn bằng cỏt, mỏy phun vữa xi măng lờn tường lũ, ống giú kim loại, băng tải, băng chuyền.
+ Những điều kiện nổ khớ mờtan trong mỏ.
Khi xột phản ứng của mờtan với khụng khớ:
CH4 + 2 ( O2+4N2 ) = CO2 + 2H2O +8N2.
Ta thấy cứ 1 thể tớch mờtan hoỏ hợp với 10 thể tớch khụng khớ, ở điều kiện bỡnh thường thỡ hỗn hợp trờn là một hỗn hợp gõy nổ rất mạnh: nghĩa là với tỷ lệ mờtan trong khụng khớ bằng 1/119,1% theo thể tớch thỡ gõy nổ mạnh.
Trong thực tế , mờtan khụng phải chỉ nổ ở nồng độ 9,1% mà nổ trong một giới hạn tương đối rộng. Giới hạn nổ dưới của mờtan là 5-6% và giới hạn nổ trờn là 14-16%
Ngoài những giới hạn nổ trờn, hỗn hợp mờtan khụng khớ cú thể chỏy do một nguồn lửa nào đú, song khụng gõy nổ. Khi nồng độ mờtan nhỏ hơn 5% quỏ trỡnh chỏy liờn tục nếu vẫn cú đủ ụxy và nú chỉ tắt khi khụng cú nguồn lửa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong khụng khớ mỏ, khớ nổ khụng phải chỉ cú mờtan mà là một hỗn hợp gồm những khớ nổ khỏc nhau, vỡ vậy nồng độ nổ dư của hỗn hợp nổ được tớnh theo cụng thức sau: X = 100 1 1 2 2 3 3 P N P N P N P Nnn .... [%] (VII-9) Ở đõy: P1, P2, P3,..Pn - là nồng độ theo phần trăm thể tớch của mỗi khớ thành phần của hỗn hợp.
N1,N2,..Nn - giới hạn nổ dưới của mỗi khớ thành phần (bảng VII-4)
Bảng VII-4. Giới hạn nổ dưới của một số khớ nổ trong khụng khớ, ở điều kiện bỡnh thường, theo phần trăm thể tớch.
Khớ nổ Giới hạn nổ, % Dưới Trờn Mờtan 5,0 15,0 ụxyt cỏcbon 12,5 75,0 ấtan 3,2 12,5 Hiđrụ 4,0 74,0 Nhiệt độ gõy nổ.
Nhiệt độ nổ là nhiệt độ làm núng hỗn hợp mờtan - khụng khớ đến khi nổ. Nhiệt độ bỡnh thường đốt chỏy và gõy nổ khớ mờtan là 650 -7500C.
Nhiệt độ gõy nổ khớ mờtan phụ thuộc vào cỏc yếu tố sau: - Phụ thuộc vào nồng độ khớ mờtan (bảng VII-5)
Bảng VII-5. Nhiệt độ nổ khớ mờtan phự thuộc vào nồng độ của nú.
CH4,% 2 3,4 6,5 7,6 8,1 9,5 11 14
nhiệt độ nổ0C 810 665 512 510 514 525 539 565
Như vậy, ở nồng độ khoảng 8%, nhiệt độ gõy nổ khớ mờtan là thấp nhất. - Phụ thuộc vào ỏp suất khụng khớ: khi ỏp suất khụng khớ càng lớn thỡ nhiệt độ gõy nổ càng thấp.
Cỏc quỏ trỡnh nộn khớ là quỏ trỡnh tăng ỏp suất và tăng nhiệt độ, cho nờn nộn khớ cũng cú thể gõy nổ. Điều này cú ý nghĩa rất lớn đến việc sử dụng cỏc mỏy nộn khớ di động trong mỏ.
Mờtan là một chất khớ cú tỷ nhiệt khỏ cao, do đú khi bắt lửa thỡ khụng nổ ngay mà cú một quỏ trỡnh tự làm tăng nhiệt độ đến nhiệt độ nổ.
Thời gian gõy nổ khớ mờtan cú một ý nghĩa rất lớn về mặt an toàn. Với nồng độ và nhiệt độ gõy nổ khỏc nhau thỡ thời gian gõy nổ cũng khỏc nhau (bảng VII-6)
Bảng VII-6.Thời gian gõy nổ khớ mờtan phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. 0C CH4, % 775 0C 8750C 9750C 6 1,08s 0,35s 0,12s 7 1,15s 0,36s 0,13s 8 1,25s 0,37s 0,14s 9 1,30s 0,39s 0,14s 10 1,40s 0,41s 0,15s 12 1,64s 0,44s 0,16s
Từ bảng trờn ta thấy rằng nhiệt độ càng nhỏ và nồng độ càng lớn thỡ thời gian gõy nổ càng lớn.
Nồng độ ụxy trong khụng khớ.
Nếu trong khụng khớ mỏ khụng cú ụxy hoặc nồng độ ụxy quỏ thấp thỡ mờtan khụng thể nổ được. Cụ thể là nếu nồng độ ụxy nhỏ hơn 12% thỡ mờtan khụng thể gõy nổ, như vậy, nồng độ ụxy điều kiện cần thiết để gõy nổ mờtan.