Vor etwa 300 Millionen Jahren waren große Teile Nordwesteuropas mit einem Meeresbecken überdeckt. Das flache Meer verlandete und es bildeten sich Moorlandschaften. In dem feucht-warmen Klima gerieten abgestorbene organische Pflanzenmaterialien unter die Wasseroberfläche. Unter Luftabschluss folgte die Vertorfung. Auf dieser Schicht setzten sich wieder Sedimente ab. Dieser Prozess wiederholte sich mehrfach und führte zu der Flözstruktur. Durch den Druck der abgelagerten Sedimentschicht setzte eine Inkohlung ein. Kohlenstoff und das im organischen Material enthaltene Wasserstoff bildeten das Methangas. Je nach der Durchlässigkeit der Deckschichten verblieb das Methan als Flözgas in der Kohle.
Das Grubengas ist das Flözgas, das durch den Bergbau und dem daraus resultierenden Verritzen der Kohle freigesetzt wird. Der Kohleabbau führt zu einer Auflockerung und Druckreduzierung der Flöze mit der Folge, dass das Methangas in die bewetterten Strecken von Bergwerken hineindiffundiert und die Wetter sich mit Methan anreicherten. Zur Vermeidung einer gefährlichen explosiblen Konzentration von Methan in den Wettern wird das Gas aus den Flözen vor dem Abbau durch Anlegen eines Unterdrucks abgesaugt. Daneben werden auch nicht mehr genutzte und durch Dämme abgetrennte Strecken an die Absaugung angeschlossen. Dieses abgesaugte Gas wird als Grubengas bezeichnet. Da die Bohrungen, Abdämmungen und auch die Rohrleitungsverbindungen nur bedingt dicht zur bewetterten Strecke abgetrennt sind, wird immer ein erheblicher Luftanteil mit angesaugt. Daher hat das Grubengas aus aktiven Bergwerken immer einen hohen Luftgehalt; das Verhältnis von Sauerstoff und Stickstoff entspricht der Zusammensetzung der Atmosphäre. Die zulässige Untergrenze des Methangehaltes liegt bei 22 Vol.%, da bei geringeren Werten eine Abschaltung der Absaugung erfolgt. Damit soll vermieden werden, dass die obere Explosionsgrenze (OEG) von Methan (15 Vol.-%) unterschritten wird und dann ein explosives Gasgemisch gefördert wird. Diese Form der Gasabsaugung wird als Starkgasabsaugung bezeichnet, da die Konzentration des Methans über der oberen Explosionsgrenze liegt. Die Vorschriften zum Explosionsschutz müssen beachtet werden.
Das aus stillgelegten Schächten abgesaugte Gas hat eine deutlich andere Zusammensetzung. Da aufgrund der eingestellten Bewetterung kein direkter Zugang von Luft zum Kohlenflöz mehr besteht, enthält dieses Grubengas kaum freien Sauerstoff. Der Sauerstoff, der beim Abbau der Kohle oder nach Stilllegung des Bergwerkes durch offene Schächte in die bestehenden Hohlräume eingedrungen ist, reagiert mit dem Kohlenstoff zu CO2. Neben dem Methan enthält dieses Gas somit den im CO2 gebundenen Sauerstoff und den molekularen Stickstoff.
Im Steinkohlebergbau kann eine unzulässig hohe Konzentration von Grubengas in den Wettern zu einer Schlagwetterexplosion führen. Durch die Bewetterung der Grubenbaue wird der Methangehalt unter 1 % gehalten, so dass keine explosionsfähigen Gemische entstehen können. Ein explosionsfähiges Gemisch entsteht bei einem Methangehalt von 4 bis 15 Vol.-% in der Luft.
Sämtliche elektrischen Anlagen in den Untertageanlagen des Steinkohlenbergbaus müssen schlagwettergeschützt ausgeführt sein. Zugelassene schlagwettergeschützte elektrische Geräte dürfen keine Funken erzeugen oder Oberflächentemperaturen haben, die ein explosionsfähiges Methan-Luft-Gemisch zünden können.
Das Volumen des Grubengasausstritts in der Bundesrepublik pro Jahr wird auf rund 1,5 Milliarden m³ geschätzt.
Grubengas als gefährliches explosionsfähiges Gas wird aus den untertägigen Bereichen der Zechen durch den Wetterstrom verdünnt. Die Wetter werden durch Grubenlüfter nach Übertage abgesaugt und in die Atmosphäre abgeleitet. Durch Wetterkurzschlüsse, schlecht bewetterbare Strecken oder beim Abbau plötzlich austretender hoher Methangasmengen kam es in der Frühzeit des Bergbaus oft zu Schlagwetterexplosionen. Oft folgten der Gasexplosion aufgrund des aufgewirbelten Kohlenstaubes Staubexplosionen, die noch eine wesentlich verheerendere Wirkung haben und zu Verletzungen und Todesfällen führen.
In Verbindung mit zunehmender Mechanisierung des Steinkohlenbergbau und dem einhergehenden größeren Anfall von Methan im Wetterstrom begann man in den 40er Jahren das Gas gezielt abzusaugen. Dafür wurden Bohrlöcher von den Abbaustrecken her in das Flöz gebohrt. Diese Bohrungen werden an eine Gassammelleitung angeschlossen über die das Grubengas nach Übertage gefördert wird. Gassauger sind meistens übertage aufgestellt und fördern das Gas über Flammendurchschlagsicherungen an die Atmosphäre oder einer Gasverwertungsanlage zu. Als Gassauger werden Drehkolbengebläse oder Wasserringpumpen eingesetzt. Die Absaugung ist nur freigegeben, wenn die untere Explosionsgrenze mit einem Sicherheitszuschlag (min. 22 Vol.-% Methan) nicht unterschritten wird.
Quelle: Wikipedia