Met An

2. METAN 2.1 Metanın Oluşumu Kömür bitki ve hayvan organizmalarının kömürleşme olayı olarak adlandırılan bir süreçte karmaşık kimyasal olayların geliştiği bir ortamda oluşmuş organik bir kayaçtır. Kömürleşme sürecinde bitki artıkları yüksek ısı ve basınç altında, bakterilerin etkisi sonucunda önce turbaya ve daha sonra sert kömüre dönüşür. Kömürleşme sürecinde metan, karbondioksit, su buharı ve diğer bazı gazlar oluşur. Metanın oluşumunu açıklamak bakımından kömürleşme süreci üç aşamada incelenebilir. 1. Aşama: Oksitleyici koşullarda bataklıklar içinde gelişen bir süreçtir. Bu aşamada CO2, N2 ve CH4 zamanla artacak şekilde açığa çıkarlar. 2. Aşama: Linyitlerin oluştuğu su-altı çözünme sürecidir. Süreç sığ derinliklerde gerçekleştiğinden açığa çıkan gazların çok azı tutulur ve bunlarda çözeltiye geçer. CO2 ve N2 belli oranlarda tutulur. 3. Aşama: Depolanan kömür tortusunun üzerini kaplayan örtü tabakasının kalınlığının arttığı aşamadır. Artan basınç ve sıcaklığın etkisiyle az miktarda H2, N2 ve ağır hidrokarbonlarla CO2 ve CH4’ın açığa çıktığı kömürün başkalaşımı başlar. 2.2 Metan Gazının Özellikleri ve Davranışı Metan (grizu) renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Metan bulunan ortamlarda hissedilen çürük elma kokusu içerdiği hidrokarbonlar ve hidrojenin kokusudur. Metanın içerdiği başlıca elementler CO2, N2, H2S, SO2 ve CO’ tir. CO2 oranı 5%’i geçmez. Metanın özgül ağırlığı 0.716 Kg/m3’tür. Metan özgül ağırlığının hava özgül ağırlığına oranı 0.554’tür. Bu durum, metanın yeraltı açıklıklarının tavan kısımlarında birikeceğini ifade etmektedir. Metan havaya oranla 1.6 kere daha hızlı yayılır. Solunum üzerindeki zararlı etkisi hava içinde oranının artması ile oksijen oranının azalmasına yol açmasıdır. Metan suda çok az çözünür ve sıvılaştırılması zordur. Normal koşullar altında inert bir gazdır, yalnız halojenlerle tepkimeye girer. Önemli ve istenmeyen kimyasal özelliği hava ile yanmasıdır. Tepkime laboratuar koşullarında gerçekleşirse;

CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2 H 20

1

2. Metan

Tepkime hava içinde oluşursa;

CH 4 + 2(O 2 + 4 N 2) → CO 2 + 2 H 2O + 8 N 2 1 hacim

10 hacim

Tepkime bağıntısından görüleceği gibi 1 hacim metan 10 hacim hava içerisindeki oksijenin tamamıyla birleşerek yanabilir. Havada 5–6% oranında bulunan metan patlayıcı değildir, ancak bir sıcaklık teması ile yanar. 5–6% ile 14–16% aralığında patlayıcıdır. Hava karışımındaki metan içeriğinin 14–16%’nın üzerinde olduğu durumlarda yine patlayıcı değildir, dışarıdan hava gönderilirse sönük bir alevle yanar. En kolay patlama metan içeriğinin 7-8% olduğu, en şiddetli patlama da metan oranının 9.5% olduğu durumda gerçekleşir. Havadaki oksijen oranının 12%’nin altına düştüğü durumda meta-hava karışımları patlayıcı değildir. Maden Emniyet Tüzüğüne (MET) göre;


herhangi bir üretim bölgesi hava dönüş yolunda metan içeriği 1%’i, ve




uzun ayakta ve ayak dönüş yolunda 1.5%’u aşmamalıdır.




Ocak genel havasında metan içeriği 2% olduğunda ocak terk edilmelidir.

2.3 Alev Alma Sıcaklığı: Metan ve oksijen arasındaki tepkime 300oC gibi düşük sıcaklıklarda başlayabilir. Ancak açık alevle yayılan bir tepkime daha yüksek sıcaklıklarda başlar. Metan oksijen karışımının alev alma sıcaklığı 650-750oC kabul edilir. Alev alma sıcaklığı ateşleme kaynağının cinsine, karışımdaki metan içeriğine ve karışımın yabancı madde içeriğine bağlı olarak daha yüksek yada daha alçak olabilir. Sıcak yüzeyler metanın-hava karışımlarının daha düşük sıcaklıklarda patlamasına neden olurlar. Emniyet lambalarının tel kafesi metanın alev almasını 1200oC’ta sağlayabilirler. Metan-hava karışımı 60-70 At’e kadar sıkıştırıldığında metan 510oC’ta alev alabilir. Diğer koşullar sabit tutulduğunda, en kolay alev alma karışımdaki metan oranının 7-8% olduğu durumda gerçekleşir. 2.4 Metanın Alev Almasının Gecikmesi: Sıcak bir yüzey ile temas eden hemen alev almaz, bir süre gecikme yapar. Gecikme zamanı yüzeyin sıcaklığına bağlıdır. 650oC’de gecikme 10 sn iken 1000oC’de gecikme 1 sn’ye düşer. Bu

2

2. Metan

durum, metanın yeterli miktarda ısıyı (221KCal/mol) soğurduktan sonra bu ısıyı dağıtmaya ve yanmaya başladığını ifade eder. Metanın geç alev alma özelliği gazlı ocaklarda patlatma işlerinin tasarımı için önemlidir. Patlayıcıların patlamadaki alev periyodu düşürülerek metan-hava karışımları patlatılmadan patlatma yapılabilmesi olası hale gelir. Hidrojen ve diğer yanıcı gazların varlığı karışımın alev almasını geciktirebilir. Örnek olarak karışım içindeki H2 içeriğinin 30% olması durumunda karışımın patlama olasılığı kaybolur. 2.5 Metan Alevinin Yayılma Hızı Yanan moleküller diğerlerini de ısıtarak alev alma sıcaklığına eriştirirler bu başlıca aşağıdaki faktörlere bağlıdır. i. Maden Havasının Metan İçeriği: Alev 5-6%-14-16% aralığı dışında yayılmaz. Bu değerler arasında hız önce artar sonra düşer. ii. Metan hava Karışımın Hareket Halinde yada Durgun Olması: Durgun haldeki ve 10-12% içeriğindeki metan karışımının yayılma hızı 0.60 m/sn’ yi geçmez. Karışım hareket halinde ise yayılma hızı yüzlerce m/sn’yi geçer. iii. Isıyı Soğuran Çevre Yüzeylerin Varlığı: Metan alevi soğuk yüzeylere sahip bir ortama geçtiğinde yayılma hızı düşer. iv. Karışımın Geçtiği Yollarda Bulunan Engeller: Karışımın geçtiği yollarda bulunan engeller bir sıkışma etkisi yaparak yanmayı patlamaya çevirebilirler. v. Havadaki O2/CO2 İçeriği: Havadaki O2 %sinin düşmesi yada CO2 %sinin artması durumunda alevin yayılma hızı düşer. 2.6 Metan Patlamalarının Darbe Etkisi Metan patlamalarının 2 tip darbe etkisi vardır. 1. İleri doğru dalga hareketi: Bu tür dalgalar, patlama yerinden hızla hareket edebilecek şiddette hava dalgası yaratan yüksek basınç altındaki sıcak gaz ürünleri tarafından oluşturulur. 2. İkincil yada ters dalgalar: Oluşan gazların soğuması ve su buharının yoğunlaşması dolayısıyla patlamanın oluştuğu yerde basıncın düşmesi sonucunda oluşur.

3

2. Metan

Ters dalgalar daha küçük şiddette olmalarına karşın patlama etkisinde kalan bölgeyi tekrar dolaştıkları için oldukça zarar vericidirler. 9.5%’ten yüksek metan içeren karışımlarda 2 çeşit alev bulunur. İlk alev yüksek hızda yayılır ve bütün O2’i yakar. İkinci alev patlayıcı gazların ortadan kalkması dolayısıyla dışarıdan patlama bölgesine doğru hareket eden O2’nin yanması nedeniyle geriye doğru yavaş olarak hareket eder. Patlatma sonrasında patlatma bölgesi N2, CO2 gibi sıcak gazlar ve kömür tozunun bulunması halinde CO ile dolar. Bu tip patlamalarda ölümleri yaklaşık 2/3’si patlatma sonucu oluşan zehirli gazlar nedeniyle gerçekleşir. 2.7 Metan Yayınımı Kömürleşme sürecinde kömür içinde tutulan metan kömürün iç yüzeylerinde bir denge basıncında soğurulmuştur. Madencilik çalışmaları sonucunda tabakaların kırılmasıyla bu denge bozulur ve metan ocak içine doğru hareket eder. Bir uzunayak çevresinde metan yayınım üç kaynakta gelişir. 1. Çalışan damardan, 2. Ayak arkası göçüğünden, 3. Çalışan damarın alt yada üstündeki damar yada tabakalardan. Bu kaynaklardan metan yayınımı iki aşamada gerçekleşir. İlk aşamada gaz, bulunduğu gözenekten serbest kalarak çevredeki kırık ve çatlaklara doğru yayılır (diffüzyon). İkinci aşamada gaz kırık ve çatlaklar boyunca hareket ederek ocak havasına karışır. Metanın bu olağan yayılımı yanı sıra üflenerek ve ani püskürme şeklinde yayılımları da vardır. Metanın üflenerek yayınımı faylı bölgelerde gözlenir ve çoğunlukla kısa sürelidir. Metan gazının kömür damarlarından yayınımı ile ocak havasına karışması başlıca madencilik koşulları ile kömürün yapısı ve fiziksel özelliklerine bağlıdır. Madencilik koşulları ile ilgili parametreler maden mühendisinin kontrolündedir. Bunlar; 1. Uygun üretim yöntemi; Dolgulu üretim yöntemleri ile tavan tabakalarındaki kırılma ve çatlamalar az olacağından gaz yayınımı az olur. 2. Uzun ayak have genişliği ve ayak uzunluğu; Have genişliği damar civarındaki tasmanın etki alanının belirler. Ayak ilerisindeki gazın çıkışını neden olabilecek have genişlikleri ayaktan gaz yayınımın arttırır.

4

2. Metan

3. Günlük ilerleme hızı; Ayak ilerleme hızının artması ile belli sürede açığa çıkan gaz oranı artar ancak çevre damar ve tabakalardan gelecek gaz miktarı düşeceğinden ton başına yayınım azalır. 4. Kömürün kırılma ve parçalanma oranı; Mekanik kazı süreçleri kömürün daha küçük boyutlarda kırılmasına olanak verir. Parça boyutunun azalması açığa çıkan gazın artması anlamına gelir. 5. Uygulanan tavan kontrol sistemi: Göçertmeli yöntemler ve tavan tabakalarının kırılmasına neden olan tahkimat sistemleri ayak ilerisindeki gazın kırık ve çatlaklar boyunca kaçarak ocak havasına karışmasını sağlar. 6. Uzunayağa gönderilen hava miktarı ve akış yönü; Metan yayınımı, ayak yatımı paralelinde yükselen akım ile sabit kalır. Ancak yukarıdan aşağıya bir akım ile büyük miktarda metan ayak içine ve taban yolu giriş havasına itilir. Kömürün yapısı ve fiziksel özellikleri ile parametreler ise; 1. Kömürün rankı ve petrografik bileşimi; Düşük ranklı kömürler daha az gaz içerirler, bağlı olarak düşük ranklı kömürlerden daha düşük yayınım gerçekleştirilebilir. 2. Kömürün kolloidal yapısı; Düşük ranklı kömürler (linyitler) kömürleşme sürecinin ilk aşamasında oluşmuşlardır. Oluşan gazlar kömürün üzerini kaplayan ince ve geçirgen tabakalar nedeniyle kaçmıştır. Bitümlü kömürler ileri metamorfizm geçirdiklerinden oluşan fazla gaz üzerlerindeki kalın ve sağlam kayaçlar nedeniyle kömür iç yapısında tutulmuştur. 3. Kömürün nem içeriği; Kömürün nem oranının yüksek olması soğurabileceği gaz oranının azalmasına neden olur. Nem içeriği yüksek kömürlerden düşük yanımlar gerçekleşir. 4. Kömürün geçirgenliği; Düşük ranklı kömürlerin gözenekliliği yüksek ranklı kömürler oranla daha fazladır. Gözenekliliği yani geçirgenliği yüksek bir kömür kütlesinin gaz tutma özelliği de düşük olacaktır. Bağlı olarak geçirgenliği yüksek kömürlerden düşük gaz yayınımları beklenir. 5. Kömür damarlarındaki metan basıncı; Kırık ve çatlakların daha az bulunduğu kömür kütleleri içindeki gazlı bölgeler yüksek basınç altındadırlar. Kırık ve çatlaklar sayesinde gazların kaçışı ile ortamın basıncı düşer.

5

2. Metan

2.8 Ani Metan Püskürmesi Ani metan püskürmesi kömür içerisinde ve alın ilerisinde yüksek basınç altında bulunan metan gazının alındaki kömürü parçalayarak kömür ve yan taş ile birlikte ocak boşluğunu doldurması olarak tanımlanabilir. Ani metan püskürmesinin gerçekleşebilmesi için aşağıdaki koşulların sağlanması gereklidir. 1. Kömür içinde yeterli basınçta ve yoğunlukta bir gaz bölgesinin bulunması, 2. Kayaç basıncı yardımıyla gaz ve kömür arasındaki bağın kalkması, 3. Kömür içinde bulunan gazın yeterli bir hızla çıkması, 4. Meydana gelen yüksek basınç bölgesinin yeterli büyüklükteki bir yüzeyden (kazı alını) yeterli bir uzaklıkta bulunmasıdır.

Ani Metan Püskürmesinin Gelişimi.

6

2. Metan

2.8.1 Ani Metan Püskürmelerine Yatkın Damarların Özellikleri. i)

Damarın Metan İçeriği: Yüksek metan içeriğine sahip damarlar ani metan püskürmesine yatkındırlar.

ii) Damarın Tektoniği: Tektonizma sonucu oluşan faylar, damarın sıktığı yerler, damar içerisinde ani metan püskürmelerine yatkın yerlerdir. iii) Damarın Derinliği: Damarın derinliği arttıkça ani metan püskürme olasılığı artar. Yüzeye yakın damarlarda bulunan metan kömür damarı içindeki çatlaklardan sızarak atmosfere ulaşabilir. iv) Damarın Eğimi: Eğimli damarlarda eğim-yukarı yapılacak kazı/üretim çalışmaları sırasında yerçekimi ani metan püskürmesini kolaylaştırıcı etki yapar. v) Damarın Kalınlığı: Ani metan püskürmeleri yoğunlukla kalın ve orta kalınlıklı damarlarda ortaya çıkar. 1m’nin altındaki damarlarda ani püskürme gözlenmemiştir Kömür Damarı İçinde Ani Metan Püskürmelerine Yatkın Bölgeler.

CH4

CH4

A

B C x

y

7

2. Metan

2.8.2 Ani Metan Püskürmelerine Karşı Alınabilecek Önlemeler: 1. Ayak ilerisine delinen sondajlar: Üretim sırasında alından yada tavan taban yollarından ayak ilerisine delinen sondajlarla damarın gaz yükü azaltılabilir. 2. Koruyucu damar kazısı: Ani püskürme tehlikesi olan damarın alt yada üstündeki bir damar kazılarak ani püskürme tehlikesi olan damarın gaz yükü hafifletilebilir. Bu işlem için önemli nokta koruyucu damarın kazı alının ile ani püskürme tehlikesi olan damarın arını arasındaki aralık bu iki damar arasındaki kot farkının 2 katından fazla olmalıdır.

Tehlikeli Damar 1 a

>2a

Koruyucu Damar b

>2b

Tehlikeli Damar 2

Koruyucu damar kazısı. 3. Kazı hızı: Alın yüksek basınç altındaki gaz bölgesine hızlı yaklaşırsa, ani püskürmenin meydana gelme şansı artar. Alının yavaş ilerlediği durumda ayak ilerisindeki gazın mikro çatlaklardan sızarak ocak havasına karışması yani yavaş bir şekilde gaz bölgesinin deşarjı sağlanır. Kazı işlemeleri sırasında ani metan püskürmesine karşı alınabilecek bazı önlemeler de aşağıdaki gibi sırlanabilir. a. Ani metan püskürmeleri yaygın olarak başyukarılarda görülmektedir. Bunun nedeni başyukarıların hızlı ilerlemesi, kazı yüzeyinin dar olması, yer çekiminin ani püskürmeyi kolaylaştırması ve havanın çift yönlü dolaşım yapmasıdır. Dik ve gaz içeriği yüksek damarlarda sürülen başyukarılarda alın ilerisine sondajlar delinerek ilerleme yapılmalıdır. b. Atımlarda özellikle damar kesileceğine yakın gaz sondajları yapılmalıdır.

8

2. Metan

c. Sıkma bölgeleri geçilirken ve faylara yaklaşırken güvelik önlemleri arttırılmalıdır. d. Yüksek gaz içerikli bölgelere yaklaşırken gözlenen tipik belirtilere dikkat edilmelidir. Yüksek gaz içeriğine sahip bölgelerin hemen önünde kömür kazı işlemini zorlaştıracak kadar sertleşir. Ani püskürme tehlikesi olan bölgelere yaklaşırken alında kırıntılanma, çatlaklardan ocak havasına karışan gazın akış sesi gibi belirticiler gözlenebilir. 2.9 Metan Drenajı 2.9.1 Metan Drenajının Önemi 1. Ocak havasına karışabilecek gaz miktarı azaltılabilir. Bu çalışma ortamının daha güvenli olmasına katkı sağlar. 2. Ocak havasına karışabilecek gaz miktarının emniyet tüzüklerinde öngörülen sınırların altına çekilmesi amacıyla, açığa çıkacak gazın seyreltilmesi için gönderilmesi gereken hava miktarı azalır. Bu, olağan havalandırma düzeninin değiştirilmesi, havalandırma maliyetinin azaltılması ve ocağın bazı bölümlerinde aşırı hava miktarı yada yüksek hava hızı nedeniyle tozlanma gibi nedenlerle havalandırma sorunlarının ortaya çıkmasının engellenmesini sağlar. 3. Metan yayınımının azalmasının bir sonucu olarak ayak uzunluklarının seçiminde serbest kalınır. Bu sayede belirli bir kömür sahası için sürülmesi gereken hazırlık yollarının uzunlukları göreli olarak azalır. 4. Aşırı gaz birikmelerinin olduğu durumda gazın seyreltilmesi için gereken bekleme süreleri azalacak yada ortadan kalkacağından üretim verimliliği artacaktır. 5. Drene edilen yüksek ısısal değere sahip gaz kullanılabilir. 2.9.2 Metan Drenaj Yöntemleri Farklı maden ocaklarında geliştirilen drenaj yöntemleri aşağıdaki gibi sıralanabilir. I. Çalışan Damarda Uygulanan Drenaj Yöntemleri: a. Göçükte boşluk bırakma yöntemi b. Ayak ilerisine delinen sondajlar II. Çalışan Damarın Alt ve Üstündeki Damar ve Tabakalardan Drenaj Yöntemleri:

9

2. Metan

a. Damarı kesen sondaj yöntemi b. Kılavuz sürme yöntemi III. Bakir Kömür Damarına Açılan Sondajlarla Drenaj Yöntemleri: a. Yüzeyden dik kuyularla sondaj b. Yüzeyden eğimli sondajlarla drenaj c. Kuyu tabanından yatay sondajlarla drenaj d. Hazırlık galerilerinden delinen sondajlarla delinen yatay sondajlarla drenaj IV. Göçükten Gecikmiş Drenaj Yöntemleri: a. Göçük sahasının kapatılması b. Göçük sahasına yüzeyden delinen sondajlarla drenaj 2.9.2.1 Çalışan Damarda Uygulanan Drenaj Yöntemleri: 1. Göçükte Boşluk Bırakma Yöntemi: Ayak arkası göçüğü içerisinde tahkim edilmiş boşluklar (koridorlar) oluşturulur. Ayağın ilerlemesi ile boşluk ta ilerletilir. Çevreleyen tabakalardan göçük bölgesine doğru gaz akışının olduğu yataklarda uygulanabilecek bir yöntemdir. Üretim sırasında oluşan tavan oturması etkisi sonucunda oluşan kırık ve çatlaklar boyunca boşluğa akan gaz burada birikir. Ağızlarına baraj yapılan bu boşluklarda biriken gaz boru sistemleriyle metan drenaj sistemi ile ilişkilendirilir. İlerletimli yöntemlerde ve göçükte dolgu uygulanılan yöntemlerde kolaylıkla kullanılabilecek bir yöntem olmasına karşın kendiliğinden yanma eğilimi olan yataklar için uygun değildir. 2. Ayak İlerisine Delinen Sondajlar: Sondaj delikleri dönümlü ayaklarda dik açılarla ve ayak önünden delinir. İlerletimli ayaklarda ise kılavuzlardan yatayla 0-90o açılarla ayağa paralel olarak delinir. Gaz drenajının düşük olduğu bir yöntemdir. 2.9.2.2 Çalışan Damarın Alt ve Üstündeki Damar ve Tabakalardan Drenaj Yöntemleri: 1. Damarı Kesen Sondaj Yöntemi:

10

2. Metan

Yöntemde hava dönüş taban yolundan üst ve bazen de alt damar ve tabakalara sondaj delikleri sürülür. Metan birikimlerine temas edildiğinde gaz bu delikler vasıtası ile emilerek bir drenaj sistemine aktarılır. Deliklerin doğrultusu ile alına paralel düzlem arasında kalan açı elde edilen gaz miktarının az yada çok olmasını etkiler. Tavan delikleri yatayla 40-80o, taban delikleri 15-35o açı yaparlar. Delikler arası mesafe 15-35m seçilebilir.

İlerletimli ayakta damarı kesen sondaj yöntemi. Uzunayak yönteminin değişen koşullarına kolay uyum gösteren yöntem yaygın kullanıma sahiptir. Diğer yöntemlere kıyasla daha ekonomik bir drenaj yöntemidir. 2. Kılavuz sürme metodu Bu yöntemde üretilecek damarın üretilmeye başlanmasından önce üstünde yer alan bir damar yada tabaka içinde 5-7 m2 kesitli bir drenaj galerisi sürülür. Alt damardan 20-30m mesafedeki bu kılavuzun pano yada uzunayak sahasının tam ortasında olması gereklidir. Yeterli uzunluğa ulaştırılan kılavuzdan alt damar yönünde eğimli sondaj delikleri açılır. Kılavuzun ağzına

11

2. Metan

sızdırmaz bir baraj yapılır ve içinden bir boru geçirilir. Borunun kılavuz tarafında bir vana düzeneği konulur. Boru ana drenaj sistemine bağlıdır. Alt damarda üretime başlandıktan sonra bir süre vana kapalı tutularak kılavuzda gaz birikmesi sağlanır. Gaz belli basınç değerine ulaştığı zaman vana açılarak gaz drene edilir. Yöntem dönümlü çalışmalarda başarı ile uygulanabilir ancak ilk yatırım masrafları ve hazırlık süresi fazladır.

Kılavuz Sürme Yöntemi ile Metan Drenajı. 2.9.2.3 Bakir Kömür Damarına Açılan Sondajlarla Drenaj Yöntemleri: 1. Yüzeyden dik kuyularla sondaj: Yüzeyden kömür damarının tabanına kadar dik kuyular açılır. Yüksek miktarlarda gaz drenajı mümkün değildir ancak kuyu duvarlarının basınçlı su ile gevşetildiği durumda gaz üretimi artar. Damarın gaz içeriğinin hızlı azaltılmasını sağlayabilecek bir yöntem değildir. 2.Yüzeyden eğimli sondajlarla drenaj: Kömür damarının tabanına kadar eğimli delikler delinir. Önemli oranlarda üretim olanağı sağlar. Ancak pahalı bir yöntemdir.

12

2. Metan

3. Kuyu tabanından yatay sondajlarla drenaj: Uygun derinliklere kadar inilmiş kuyulardan kömür damarı içine doğru yatay sondajlar delinir ve drene edilen gaz bir boru sistemi ile nakledilir. Yöntemde kuyu tabanından yatay sondajlar delinebilmesi için geniş çaplı kuyulara ihtiyaç vardır. Kuyunun havalandırılması ve gazın nakli için de düzenekler ihtiyaç vardır. Bu tür yöntemlerin uygulandığı sahalarda üretime başlamak için drenaj işlemine son verilmesi gereklidir. 4. Hazırlık galerilerinden delinen sondajlarla delinen yatay sondajlarla drenaj: Üretim öncesinde oluşturulmuş olan hazırlık galerilerinden kömür damarının içine yatay sondajlar delinir. Bu delikler bir toplama sistemi ile ilişkilendirilir yada emniyet sınırlarının altına düşürülerek hava dönüş yoluna verilebilir. Delinen sondajlar genellikle 50mm çapındadır. 18–30 m aralıklarla 30–60 m derinliklere kadar delikler delinebilir. 2.9.2.4 Göçükten Gecikmiş Drenaj Yöntemleri: 1. Göçük sahasının kapatılması: Kazı işleminin tamamlandığı göçük sahasının taban yolları tarafından sızdırmaz şekilde kapatılarak göçük bölgesinde gaz birikiminin gerçekleşmesi sağlanır. Ancak sızdırmazlığın iyi olmadığı durumda barometrik basınç değişiklikleri sonucu çalışma bölgelerine yada taban yollarına gaz akışı olabilir. 2. Göçük sahasına yüzeyden delinen sondajlarla drenaj: Yüzeyden göçük bölgesine dik olarak delinen sondajlarla uygulanır. Yeraltı su seviyesinin zonunun kalınlığı boyunca çimentolanan sondaj kuyusu bu bölgenin altında yivlendirilir. Bu sayede göçmeler nedeniyle deliğin kapanması önlenir ve açığa çıkan gazların yüzeye serbestçe geçişini sağlanır. 2.10 Metan Ölçümü Ocak havasında metan ölçümü için kullanılan başlıca üç yöntem vardır:

13

2. Metan

1. Ocakta alınan hava örneklerinin yerüstünde laboratuarda analizi, 2. Emniyet Lambası, 3. Metan Detektörleri 2.10.1 Ocakta alınan hava örneklerinin yerüstündeki laboratuarlarda analizi: Ocak havasında en hassas ve en ayrıntılı bilgi elde edilebilir. Yeraltında, belirlenmiş ölçme istasyonlarında özel pompalar yada enjektörlerle numuneler alınır. Ölçüm istasyonları kömürün kendiliğinden yanma olasılığının olduğu yerlerde, uzunayak tavan ve taban yollarında belirlenir. Alına gaz örneklerin içeriği laboratuarda analiz edilir. Ancak sonuçların alınması için zaman gerektirir. Çoğu zaman anlık değişmelerin kısa sürede bilinmesi gereklidir. 2.10.2 Maden Emniyet Lambası Maden emniyet lambası, metanın alet bünyesinde yakılması ve oluşan ısının tel kafeslerde soğutularak dışarıya verilmesi esasına göre çalışır. Lambada tel kafesin yanı sıra yakıt haznesi ve bunu gövdeye bağlayan rondelâlar ile hava giriş filtresi bulunur. Lambanın daima kilitli kalması ve ancak mıknatıs ile açılması gerekir. Ölçme yapmak için lambanın fitili tamamen kısılarak alevin üzerinde mavi bir bölgenin oluşması sağlanır. Bundan sonra alevin uzama miktarına göre metan oranı belirlenir. Aşağıdaki şekilde Maden Emniyet Lambasının yapısı ve faklı alev boyları-metan içeriği değişimi gösterilmektedir.

Emniyet lambası ve farklı metan konsantrasyonlarında lamba alevinin durumu.

14

2. Metan

Emniyet lambası ile 0.5%-5% metan aralığında ölçüm yapmak mümkündür. Hava içindeki O2 miktarı CO2 yayılmasıyla 21%’den 18%’e düşerse lamba söner. Bu özelliği nedeniyle hava içindeki CO2 ve O2 değişimi de bir oranda kontrol edilebilmektedir. 2.10. 3. Metan Detektörleri Elektrik Akımı İle Çalışan Detektörler Bu tür detektörler metanın yanması sonucu açığa çıkan ısının şiddetine bağlı olarak ölçme yaparlar. Yapıları basitçe aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Pil tarafından üretilen akımla flaman ısıtılarak akkor haline getirilir. Flaman, bulunduğu hücreye alınan havayı yakar. Yanma sonucu hücredeki sıcaklık artışına bağlı olarak flamanın direnci de artacağından köprü dengesi bozulur. Bir reosta yardımıyla denge tekrar kurulur ve bağlı olarak ölçülen metanın oranı göstergeye aktarılır. Bu detektörlerle 0-99.9% aralığında metan ölçümü yapılabilir.

Verneuil Detektörünün Çalışma Prensibi.

Renk Değişimi esasına göre çalışan detektörler Bu gruba giren aletler esas olarak gazı emmeye yarayan bir körüklü pompa ile ona monte edilen bir ölçme tüpünden oluşur.

15

2. Metan

Körüklü Pompa ve Gaz Ölçme Tüpü. Pompa sıkıldığı zaman içindeki hava üst kısmındaki supaplardan dışarı çıkar. Pompa serbest bırakıldığında oluşan alçak basınç gazın ölçme tüpü (detektör tüpü) içinden geçmesini sağlar. Ölçme İşlemi için tüpün her iki ucu kırlıktan sonra pompanın kafasına takılır. Pompa tüp üzerinde belirtilen sayıda sıkılır ve tüp üzerindeki cetvelden (skaladan) renk değiştiren bölümün uzunluğu havadaki metan oranı olarak ölçülür. Aynı pompa ile farklı gazlar (CO, CO2, SO2, H2, H2S) için hazırlanmış tüpleri kullanarak ölçüm yapılabilir. Pompanın her emişte 100 cm3 hava emmesi gereklidir.

Optik esasa göre çalışan detektörler Bu tür detektörler ışığın farklı iki gaz içerisinde farklı kırılma indislerine sahip olmaları esasına göre çalışırlar. Optik detektörlerin yapısı aşağıdaki şekildeki gibidir.Işık kaynağından çıkan ışın bir lam üzerinden yansıtılır. Lamın alt ve üst kısmından yansıyan ışınlar farklı prizmalardan yansıtılarak birisinin metan, diğerinin hava içerisinden geçmesi sağlanır. Her iki ışın farklı şekillerde kırılır. Bu sırada lam üzerinde bir noktada (şekilde g noktası) bir ikizlenme meydan gelir. Bu ikizlenmenin boyutuna bağlı olarak havadaki metanın oranı cetvelden okunur. Bu aletle CO2, SO2 gibi gazlar da ölçülebilmektedir.

16

2. Metan

Optik Metan Detektörü

Kırmızı ötesi ışınların kullanıldığı detektörler Kırmızı ötesi ışınlar CH4, CO2 veya CO içeren hava geçirildiğinde sahip oldukları ısının bir kısmı bu gazlar tarafından tutulur. Böylece ısı miktarındaki değişikliklere dayanarak karışım içindeki gaz oranı belirlenir. Aşağıda kırmızı ötesi detektörün genel yapısı gösterilmektedir.

Kırmızı Ötesi Işınların Kullanıldığı Detektörün Yapısı.

17

2. Metan