Свойства метана

Метан (СН₄) — газ без цвета и запаха, удельный вес 0,554. При концентрации до 4,5% горит в месте соприкосновения с источни­ком воспламенения голубым пламенем, при содержании 4,5—16 % взрывается, давая взрыв максимальной силы при 9,5% СН₄. При со­держании метана, превышающем 10%, будучи воспламенен, он горит, но лишь при условии притока кислорода извне. Указанные пределы справедливы лишь для чистого метана. Примесь водорода и этана снижает нижний предел образования взрывчатой смеси, а уменьше­ние содержания кислорода в воздухе повышает нижний и понижает верхний пределы взрываемости.

Температура воспламенения метана около 650—750^о С. При со­прикосновении с источником воспламенения метан взрывается не сразу, а с некоторым опозданием, величина которого при температуре воспламенителя Т = 650° С достигает 10 сек, а с увеличением Т уменьшается и при 1000^е С сокращается до 1 сек. Примесь к метану других горючих газов, например водорода, также сокращает время запаздывания и при примеси 30% Н₂ запаздывания не наблюдается.

Метан при концентрации свыше 4,5% способен не только взры­ваться, но и гореть сравнительно спокойным пламенем. Этим свой­ством метана широко пользовались при работе в шахтах, опасных по газу, в прошлом столетии, «выжитая» метан перед началом рабочей смены. По мере перехода на искусственное проветривание шахт и значительного увеличения подачи свежего воздуха от этого опас­ного способа борьбы с выделяющимся рудничным газом повсеместно отказались. Спокойное горение метана может перейти во взрыв, если возникают условия, способствующие сжатию метана (сужение выработок, наличие в них предметов, загромождающих живое сече­ние), а также причины, со действующие возмущению взрывоопасной смеси.

Взрывы метана сопровождаются прямым и обратным ударами. Прямой удар возникает за счёт расширения воздуха в месте взрыва под влиянием высокой температуры, доходящей до 2650 С, воздуш­ная волна при этом направлена от места взрыва.

Процесс сгорания метана идет в соответствии с реакцией

СН₄ + 2О₂ = СО2 + 2Н₂О.

Так как образующиеся пары воды конденсируются, то из трех объемов воздушно-газовой смеси, принимающих участие во взрыве, остается только один объем СО₂ и в области взрыва создается зона пониженного давления, в которую устремляется воздух из других выработок, создавая обратный удар. Обратный удар может причи­нить не меньшие разрушения, чем прямой, так как распространяется по выработкам, уже подвергшимся действию взрывной волны.