Quy trình phá đá bằng công nghệ nổ khí CO2 (Cacbon dioxit)

Quy trình phá đá bằng công nghệ nổ khí CO2 (Cacbon dioxit)

Giới thiệu công nghệ phá đá mới bằng khí carbon dioxit CO2

Phá đá bằng phương pháp nổ khí CO2 là phương pháp phá đá mới mà không dùng đến vật liệu nổ công nghiệp (VLNCN), theo đó cơ cấu nổ và kích nổ của phương pháp này đơn giản và diễn ra nhanh hơn phương pháp nổ mìn truyền thống, do đó phát sinh ít bụi, khí độc giúp phần giảm thiểu tác động xấu tới môi trường

Quá trình nổ phá bằng khí CO2 sử dụng các ống thép được nạp đầy khí carbon dioxit CO2 siêu tới hạn (trạng thái ở giữa thể lỏng và thể khí), khi kích nổ khí CO2 siêu tới hạn được phun vào tầng đá, khiến các các khe rãnh nhỏ trong đá bị dãn nở, cùng với áp suất lớn khiến liên kết của nó bị phá vỡ nhanh chóng. 

Phương pháp nổ khí CO2 có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp phá đá truyền thống như bằng vật liệu nổ công nghiệp (VLNCN) hay búa phá đá thủy lực. Chúng giúp giảm sóng chấn động, giảm thiểu tiếng ồn, khói bụi, chất độc hại, do đó an toàn hơn cho người lao động và môi trường xung quanh, giảm thiểu rất nhiều rủi ro và thủ tục khi sử dụng VLNCN

Phương pháp phá đá bằng công nghệ nổ khí tuy đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, nhưng tại Việt Nam phương pháp này vẫn chỉ mới áp dụng hạn chế tại một số dự án khó xin cấp phép phá đá bằng nổ mìn (VLNCN), do quá gần khu dân cư, di tích, hoặc khu vực quốc phòng.

Nhược điểm phương pháp này là vấn đề năng suất thấp hơn, khả năng phá vỡ đá cũng hạn chế so với VLNCN

Ứng dụng

Phương pháp này tới nay đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, cũng như ở Việt Nam, tại nhiều dự án khai thác mỏ, xây dựng đường cao tốc, đường sắt, cầu cống, nhà máy,... thậm chí cả các dự án điện gió, trạm biến áp, trụ điện cao thế,... nhờ các ưu điểm nổi trội của chúng: 

- Giảm thiểu tiếng ồn, khói bụi và tác động xấu tới môi trường

- Giảm thiểu rủi ro, thủ tục và chi phí khi sử dụng VLNCN

- Có thể tiếp cận phá đá các khu vực gần dân cư, hoặc khó xin cấp phép VLNCN

- Hiệu suất cao và dễ dàng sử dụng

Ứng Dụng Trong Xây Dựng Hạ Tầng Giao Thông

Trong các dự án xây dựng hạ tầng giao thông như đường bộ, đường sắt, và các công trình hầm, việc xử lý và phá vỡ đá là một bước không thể thiếu. Tuy nhiên, các công trình này thường được xây dựng tại các khu vực đông dân cư hoặc trong các thành phố lớn, nơi mà việc kiểm soát tiếng ồn và rung chấn là rất quan trọng.

Với phương pháp nổ đá bằng khí CO₂, các nhà thầu có thể phá vỡ đá một cách hiệu quả mà không gây ra tiếng ồn lớn hay rung chấn mạnh mẽ như khi sử dụng thuốc nổ truyền thống. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu sự cản trở đối với cuộc sống của người dân mà còn giảm thiểu các tác động tiêu cực đến các công trình xung quanh. Bên cạnh đó, nhờ việc giảm thiểu thời gian thi công và không cần sử dụng các biện pháp giảm chấn phức tạp, các dự án giao thông được hoàn thành nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Ứng Dụng Trong Các Công Trình Đặc Biệt

Nổ đá bằng khí CO₂ không chỉ giới hạn trong ngành khai thác mỏ hay xây dựng hạ tầng giao thông mà còn có ứng dụng quan trọng trong các công trình đặc biệt, yêu cầu tính an toàn và bảo vệ môi trường cao.

• Công trình dưới nước: Trong các dự án xây dựng dưới nước như cầu cảng, công trình ngầm dưới biển, việc sử dụng khí CO₂ giúp hạn chế tối đa sự phát tán các chất độc hại vào môi trường nước. CO₂ không tạo ra nhiệt độ cao hay các hóa chất nguy hại, nhờ vậy bảo vệ an toàn sinh thái và duy trì chất lượng nguồn nước.
• Công trình quân sự: Các dự án quân sự thường yêu cầu mức độ chính xác và an toàn tuyệt đối. Phương pháp nổ đá bằng khí CO₂ đáp ứng yêu cầu này nhờ tính an toàn cao, không gây thiệt hại ngoài dự kiến và dễ dàng kiểm soát được tác động. Điều này rất quan trọng trong các công trình phục vụ cho mục đích quốc phòng và an ninh.
• Dự án bảo tồn môi trường: Việc bảo vệ hệ sinh thái trong các dự án xây dựng và khai thác luôn là một thách thức lớn. Phương pháp nổ đá bằng CO₂ là giải pháp thân thiện với môi trường, giúp hạn chế tối đa sự can thiệp vào hệ sinh thái tự nhiên. Quá trình nổ đá không tạo ra chất thải độc hại hay làm thay đổi cảnh quan tự nhiên, từ đó bảo tồn được vẻ đẹp nguyên vẹn của môi trường.

Quy trình phá đá bằng công nghệ nổ khí CO₂

Dưới đây là quy trình các bước thực hiện phương pháp "Phá đá bằng công nghệ nổ khí carbon dioxit CO2"

1. Khoan lỗ

Tiến hành khoan các lỗ trên khối đá với đường kính thông thường từ 45–200 mm (phổ biến nhất là 90 mm).
Chiều sâu lỗ khoan và khoảng cách giữa các lỗ được tính toán dựa trên độ cứng, cấu trúc và điều kiện địa chất của đá.

2. Nạp ống CO₂

Lắp đặt các ống thép chuyên dụng chứa CO₂ lỏng vào lỗ khoan.
Mỗi lỗ có thể nạp một hoặc nhiều ống CO₂, tùy theo thiết kế phá đá (ví dụ: 3,2 kg CO₂ lỏng cho 2 ống/lỗ).

3. Bua lỗ (lấp lỗ)

Sử dụng cát mịn hoặc vật liệu bua chuyên dụng để lấp kín và nén chặt miệng lỗ khoan, nhằm tập trung áp suất nổ và nâng cao hiệu quả phá đá.

4. Kích nổ

Sử dụng bộ kích nổ điện để làm CO₂ lỏng trong ống giãn nở tức thời, tạo ra áp suất rất cao (khoảng 400 MPa).
Áp suất này phá vỡ cấu trúc đá mà không sinh nhiệt, không phát lửa và không tạo sóng xung kích mạnh như nổ mìn truyền thống.

5. Kiểm tra an toàn

Sau khi nổ, tiến hành kiểm tra bề mặt đá, đảm bảo đá vỡ đều, ổn định, không còn nguy cơ sạt lở và an toàn để máy xúc, máy thi công tiếp quản công việc.

Thu hồi các ống thép chứa để nạp lại khí CO2 và tiếp tục sử dụng lần sau

Phương pháp nổ đá bằng khí CO2 không chỉ là một giải pháp công nghệ hiện đại, mà còn là lựa chọn tối ưu trong các ngành công nghiệp đòi hỏi hiệu quả cao và tính an toàn. Nhờ những ứng dụng linh hoạt và ưu điểm vượt trội, phương pháp nổ đá bằng khí CO2 đang ngày càng trở thành xu hướng lựa chọn trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng.