Tầng đất có khí Metan

Khí mêtan là khí độc hại trong đường hầm, thành phần chủ yếu của khí là CH4.
Khi đường hầm đi qua các lóp than đá, diệp thạch dầu hoặc tảng đá chứa nhựa đường hoặc đi qua gần các vùng ấy mà nham thạch vụn nát hoặc vết nút phát triển, thì có thể gặp khí mêtan. Nếu nồng độ khí mêtan trong không khí tại hầm đã đến giói hạn nổ thì khi tiếp xúc với nguồn lửa, sẽ có thể gây ra nổ, gây ra nguy hiểm và tổn thất lớn cho thi công đường hầm. Cho nên cần phải dùng các biện pháp tương ứng khi thi công trong đường hầm có khí mêtan, mới có thể thi công an toàn và thuận lợi.

1 Tính chất khí mêtan
(1) Khí mêtan không có màu, không hôi, là một chất khí không có vị, do nồng độ trong không khí tăng lên cao, dưỡng khí giảm đi, rất dễ làm cho con người nghẹt thở và phát sinh sự cố chết người.
(2) Tỷ trọng mêtan bằng 0,554, chỉ bằng có một nửa không khí, cho nên trong đường hầm, khí mètan nằm tại đỉnh hầm, tốc độ khuyếch tán của nó lớn hơn không khí 1,6 lần, rất dễ phát triển qua các khe nứt, qua tầng đá có kết cấu rời rạc.
(3) Khi mêtan không thể tự cháy, nhưng rất dễ bốc cháy, màu sắc ngọn lửa bốc cháy theo nồng độ tăng lên mà hoá thành nhạt, không khí có ít khí mêtan thì ngọn lửa màu lam, khi nồng độ tăng lẽn khoảng 5% ngọn lửa chuyển sang màu xanh nhạt.

2. Tính bốc cháy và nổ phá của khí mêtan
Khi trong hầm nồng độ khí mêtan nhỏ hơn 5%, nếu gặp ngọn lửa, khí mêtan chỉ cháy ở Sần ngọn lửa mà không hề gây nổ; Khi nồng độ ở mức 5% -ỉ- 6% đến 14% -ỉ-16%, gặp ngọn lửa nó sẽ gây nổ; nồng độ khí tăng trên 14% -ỉ-16%, nói chung không gây nổ, nhưng nếu gặp ngọn lửa thì lặng lẽ bốc cháy. Giới hạn nồng độ nổ phá của khí mêtan xem bảng 7.1.
Khi khí mêtan bốc cháy, gặp chướng ngại vật mà bị nén lại, tức thì có thể chuyển từ cháy sang nổ phá. Khi nổ phá có thể phát sinh nhiệt độ cao, nổ phá ở trạng thái bịt kín (túc dung tích không đổi), nhiệt độ có thể lên đến 2150°c -ỉ- 2650°C; nếu khi nổ có thể tự do mở rộng (tức áp suất không đổi) nhiệt độ có thể lên đến 1850°c. Trong hầm sau khi xảy ra nổ khí mêtan sẽ không còn dưỡng khí, mà chứa đày khí Nitơ, khí co, và khí co. Những khí độc ấy truyền vào rất nhanh trong hầm hào lân cận và các gương đào. Phàm những ai không kịp né tránh, đều bị trúng độc, nghẹt thở thậm chí tử vong.
Bảng 7.1. Giới hạn nồng độ nổ phá của khí mêtan

3. Các loại khí mêtan toả ra
Khí mêtan toả ra từ trong nham thạch có 3 loại:
(1) Loại thấm ra: Khí được thấm từ từ, đều đều, không ngừng từ các khe nút trong nham tầng hoặc tầng than, thời gian kéo dài rất lâu, có khi nghe tiếng phì phì phát ra.
(2) Khí phun ra: So với loại trên thì mạnh hơn rất nhiều, khí phun ra từ tầng than hay tầng đá qua các khe nứt hoặc lỗ đào, thời gian có khi kéo dài có khi ngắn, thông thường kèm tiếng vang áp suất.
(3) Đột xuất phả ra: Trong khoảng thời gian ngắn, từ các vỉa than, từ các lóp đá, đột nhiên phun rạ các dòng khí mêtan, thời gian phun có thể từ mấy phút đến mấy giờ, khi phun ra thường kèm theo tiếng nô cực lớn và có các mẩu than, mẩu đá bắn ra theo.
Trong 3 loại toả khí mêtan đó thì loại (1) có lượng khí mêtan nhiều nhất.
7.7.4. Biện pháp ngăn ngừa sự cố khí mêtan
(1) Khi đường hầm xuyên qua vùng có khí mêtan, cần xác định trước phương pháp thăm dò đo đạc khí mêtan, và định ra biện pháp làm loãng khí mêtan, định ra biện pháp chống nô và biện pháp cứu trợ khẩn cấp.
(2) Phương pháp thi công đường hầm qua vùng khí mêtan nên dùng cách đào toàn mặt cắt, diện tích lớn, thông gió tốt vừa đào vừa lắp vỏ, có thể rút ngắn thời gian phun khí của nham tầng, và hạn chế mặt bộc lộ của vi nham có lợi cho việc thoát khí độc.
(3) Tăng cường thông gió là biện pháp hữu hiệu nhất để ngăn ngừa các vụ nổ khí mêtan. Làm cho nồng độ khí mêtan hạ xuống dưới giới giới hạn nổ phá tú 1/5 – 1/10, thoát chúng ra ngoài hầm. Hầm có lò khí mêtan, tuyệt đối không cho phép dùng thông gió tự nhiên và bắt buộc phải dùng cơ giới thông gió. Thiết bị thông gió phải chống lọt gió và phải có máy dự trữ. Mỗi khi máy thông gió gặp sự cố, máy dự trữ phải được chạy ngay để bảo đảm cho nồng độ khí mêtan ở trong giới hạn cho phép. Mỗi khi máy thông gió ngừng hoạt động hoặc gặp sự cố, nhân viên công tác trong tiam phải rời đi đến địa điểm có không khí trong lành, cho đến khi thông gió hoạt động trở lại bình thường, mói có thể cho phép trở lại tiếp tục công tác ở mặt đào.
(1) Nồng độ khí mêtan cho phép trong không khí của hầm cần phải khống chế dưới qui
định sau:
– Trong tổng lượng gió trô lại vào hầm nhỏ hơn 0,75%;
– Lượng gió từ các mặt đào khác đến nhỏ hơn 0,5%;
– Mcặt công tác đào dưới 2%;
– Trước lúc lắp thuốc nố phá dưới 1%.
Nấu nồng độ khi mêtan vượt quá các qui định trên, nhân viên công tác cần lập tức dời đến địa điểm phù họp qui định, và cắt đứt nguồn điện.
(2) Trong dòng gió tại mặt đào và lân cận máy chạy điện trong khoảng 20m và nồng độ khí mêtan đạt đên 1,5%, cần ngừng làm việc, ngừng máy, cho nhân viên sơ tán, cắt nguồn điện tiến hành xử lý.
Trong gương đào, nồng độ khí mêtan tích tụ cục bộ có khi lên đến 2% trong phạm vi lân cận 20m, cần nghỉ việc, cắt nguồn điện tiến hành xử lý.
Do nồng độ khí mêtan vượt quâ qui định mà cắt nguồn điện, đèu phải đợi đến khi nồng độ khí mêtan hạ đến 1 % người ta mới có thể mở may.
(3) Đường hầm có khí mêtan cần tăng cường thông gió, đè phòng khí tích tụ. Do bị cắt điện hoặc để kiểm tu mà làm cho máy thông gió chính ngừng quay, cần phải khôi phục thông gió, có biện pháp an toàn bài trừ khí mêtan và cấp điện. Sau khi đã khôi phục lại thông gió bình thường xong tất cả các vùng bị ảnh hưởng ngừng thông gió, phải cho nhân viên kiểm tra giảm sát đo đạc sau khi thấy rằng không còn nguy hiểm nữa, mới cho khôi phục công tác. Trong phạm vi lân cận 20m của tất cả các máy chạy điện và địa điểm đóng mở điện, đèu phải được kiểm tra khí mêtan, sau khi thấy phù họp qui định mới có thế cho mở máy. Mảy thông gió cục bộ đình chỉ chuyển động, trước khi khôi phục thông gió, cần phải kiểm tra khí mêtan sau khi thấy phù họp qui định người ta mới có thê mở máy thông gió cục bộ, khôi phục thông gió bình thường.
(4) Nếu khi đào vào trong tầng đá than, lượng khí mêtan tiết ra khá lớn, sử dụng cách thông gió thông thường khó mà làm loảng đến tiêu chuẩn an toàn thì có thê sử dụng cách phun vữa bịt kín toàn bộ chu vi hầm vượt lên trước. Trước khi đào, dọc theo đường trục chu vi bộ phận vòm, tường bên, bộ phận đáy, bố trí lỗ phun vữa theo hướng bức xạ, hình thành một màn vây bịt kín hoàn toàn khí mêtan. Đặc biệt đối vód phương hướng thẳng đứng với tầng than đá và vùng đoạn tầng tiến hành phun vữa bịt chặt khí mêtan thì hiệu quả càng tốt.
Sau khi đào xong, kịp thời phun neo che chống và bảo đảm chiều sâu neo để tránh lọt khí và đề phòng vi nham mất ôn định.