3. Формы связи метана с углем и породами

Количество метана, содержащегося в единице массы угля (породы) в естественных условиях, называется газоносностью.

Газоносность зависит от газоемкости угля (породы), под которой понимается максимальное количество метана, которое может содержаться в единице массы угля (породы) при определенных давлении и температуре.

Газоносность угольных пластов может определяться прямым способом при разведке месторождений (исследование керна) или путем определения газоемкости в лабораторных условиях.

Билет 18

1) Температура воспламенения метана и водорода. Факторы, влияющие на воспламеняемость метана и водорода

Температура воспламенения метана 650-750^оС; температура продуктов взрыва в неограниченном объеме достигает 1875^оС, а внутри замкнутого объема 2150-2650^оС.

Температура воспламенения водорода (Н₂) на 100-200^оС ниже температуры воспламенения метана.

Метан образует с воздухом горючие и взрывчатые смеси, горит бледным голубоватым пламенем. В подземных выработках горение метана происходит в условиях недостатка кислорода, что приводит к образованию оксида углерода и водорода

При содержании метана в воздухе до 5-6% (при нормальном содержании кислорода) он горит около источника тепла (открытого огня), от 5-6% до 14-16% взрывается, свыше 14-16% не взрывается, но может гореть при притоке кислорода извне. Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% СН₄.

Реакция воспламенения метана может сенсибилизироваться или инги-бироваться различными веществами. Так, Одибер показал, что контакт с твердой поверхностью некоторых веществ является важнейшим фактором возникновения воспламенения метано-воздушной смеси. Температура, при которой происходит воспламенение метано-воздушной смеси, может быть резко снижена - вплоть до комнатной - присутствием малых количеств газов или паров.

2) Аэростатика. Основные законы аэростатики

Аэростатика – наука о равновесии газов (воздуха). Она исследует условия, при которых воздух может находиться в неподвижном состоянии – состоянии равновесия. Одной из основных задач аэростатики является определение изменения давления с высотой (глубиной) в покоящемся воздухе, а также условий равновесия находящегося в воздушной среде тела.

Давление, с которым имеют дело в аэростатике, называется аэростатическим; оно вызывается весом вышележащих слоев воздуха.

Основное уравнение аэростатики в проекциях на координатные оси имеет вид dp = ·(X·dx + Y·dy + Z·dz), (10.6)

где р - давление;

 - плотность воздуха;

X, Y, Z – проекции объемной силы, отнесенной к единице массы;

x, y, z - координаты.

Под объемной (или массовой) силой понимается сила, действующая на каждую частицу воздуха во всем его объеме (например, силы тяжести и инерции).

При неподвижной атмосфере в шахте единственной объемной силой является сила тяжести. Если ось Оz направить вертикально вниз, получим Z=g и основное уравнение аэростатики будет: dp= ·g·dz,

где g - ускорение силы тяжести.

Если начало координат расположить на поверхности земли (в устье ствола), то давление на глубине h=z определится интегрированием 10.7 при граничном условии z=0, p=p₀:

Уравнение 10.7 можно переписать в виде: dp= ·dz,

где  -удельный вес воздуха.

Его изменение с глубиной зависит от изменения состояния воздуха, которое приближенно можно описать одним из следующих процессов: изохорическим –  =const; изотермическим – Т = соnst; адиабатическим – dQ= const или const;

Здесь Т – абсолютная температура воздуха; Q –количество содержащегося в воздухе тепла; n- показатель политропы (1 n1,41).