Phá đá bằng CO₂ lỏng: Giải pháp mới cho khai thác mỏ tại TKV

Thử nghiệm công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng thành công tại khai trường lộ thiên Than Mạo Khê đã giúp TKV có thêm cơ sở nhân rộng trong hoạt động khai thác mỏ.

Giảm chấn động, bụi và khí độc trong khai thác mỏ

Phá đá bằng khí carbon dioxide (CO₂) là kỹ thuật phá đá mới không sử dụng vật liệu nổ công nghiệp (VLNCN). Theo đó, khi nổ theo phương pháp này, buồng nổ xảy ra phản ứng hóa học nhanh và không phức tạp như buồng nổ của thuốc nổ đang sử dụng, do đó khi nổ phá đá ít bụi, khí độc hại phát sinh nên thân thiện với môi trường.

Theo Hội Kỹ thuật nổ mìn Việt Nam, đặc điểm khi sử dụng kỹ thuật phá đá bằng khí CO2 xảy ra ở trạng thái siêu tới hạn, có nghĩa là ở trạng thái giữa chất lỏng và chất khí. Khi được kích nổ, khí CO₂ ở trạng thái siêu tới hạn được phun vào đá sẽ làm giãn nở các lỗ nhỏ trong đá và làm cho đá bị vỡ vụn. Kích thước các cục đá sau khi bị phá vỡ sẽ phụ thuộc vào lượng khí chữa trong bình nén và sơ đồ phân bố lỗ mìn. Thông thường, phương pháp này cần sử dụng lỗ khoan có đường kính lớn.

Ông Lê Ngọc Ninh - Chủ tịch Hội Kỹ thuật nổ mìn Việt Nam cho biết, phương pháp phá đá bằng khí CO₂ có nhiều ưu điểm so với các phương pháp phá đá bằng mìn hay thuốc nổ công nghiệp hoặc búa thủy lực. Kết quả sau  sau khi thực hiện một vụ nổ bằng khí CO₂ sóng chấn động lan truyền trong đất đá không mạnh, giảm được tiếng ồn, khói bụi, chất độc hại, do đó an toàn hơn cho người lao động và môi trường xung quanh. Đặc biệt, công tác bảo quản đơn giản hơn so với việc bảo quản vật liệu nổ công nghiệp.

“Hiện nay ở Trung Quốc và nhiều quốc gia trên thế giới đang áp dụng rộng rãi công nghệ này trong các lĩnh vực xây dựng đường cao tốc, đường sắt, cầu cống, nhà máy điện và các công trình khác”, TS Lê Ngọc Ninh chia sẻ.

 Thử nghiệm công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng tại Than Mạo Khê. Nguồn: Imast 

Trước những yêu cầu ngày càng khắt khe về phát triển bền vững, công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng đang là một giải pháp thay thế nổ mìn tại những khai trường giáp với khu dân cư, công trình cần bảo vệ, với nhiều ưu điểm vượt trội. "Công nghệ này sử dụng nguyên lý giãn nở thể tích đột ngột của CO₂ lỏng để tạo ra áp suất phá vỡ đất đá, giúp giảm thiểu tối đa chấn động, tiếng ồn, hạn chế đá văng và không tạo ra khí độc hại, qua đó tăng cường an toàn và thân thiện hơn với môi trường”, TS Lê Ngọc Linh chia sẻ.

Mở cơ sở nhân rộng công nghệ khai thác thân thiện môi trường tại TKV

Tại Việt Nam, từ cuối năm 2025, trong khuôn khổ đề tài “Nghiên cứu áp dụng công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí nén tại khu vực gần dân cư, công trình cần bảo vệ cho các mỏ than thuộc TKV”,  Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin đã phối hợp với Công ty than Mạo Khê triển khai áp dụng thử nghiệm công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng tại khai trường lộ thiên thuộc Công ty than Mạo Khê.

Thực hiện đề tài được Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam  (TKV) giao, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu đảm bảo tiến độ và triển khai áp dụng thử nghiệm giải pháp công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng tại khai trường lộ thiên gần khu dân cư và công trình cần bảo vệ của Công ty Than Mạo Khê – TKV nhằm đánh giá hiệu quả kỹ thuật, mức độ an toàn và khả năng áp dụng trong điều kiện sản xuất thực tế.

Theo đó, TKV đã thành lập đoàn kiểm tra do ông Lưu Văn Thực – Phó Trưởng ban Khoa học, Công nghệ thông tin và Chiến lược phát triển chủ trì, cùng với các đại diện của Ban An toàn, Ban Kỹ thuật – Công nghệ mỏ và Ban Môi trường đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm công nghệ.

Đoàn đã tiến hành kiểm tra thực tế bãi thử với 20 lỗ khoan, mỗi lỗ có độ sâu 6m, khoảng cách giữa các lỗ 2,2 – 2,5m. Kết quả cho thấy công nghệ phá vỡ đất đá bằng CO₂ lỏng cho hiệu quả tốt, khối đá được tách thành các khe nứt theo lưới lỗ khoan, các khâu công nghệ xúc bốc, vận tải diễn ra an toàn, năng suất thiết bị làm việc được cải thiện tốt so với hiện tại. Các thông số đo đạc tại hiện trường cũng cho thấy công nghệ phá vỡ đất đá bằng CO₂ lỏng giảm thiểu tác động môi trường: Chấn động 0,22mm/s; hàm lượng khí CO₂ = 0,05%; hàm lượng khí CO, NO2, SO2 = 0ppm. Kết quả thử nghiệm cho thấy công nghệ có tính khả thi và có thể xem xét nhân rộng tại các mỏ than có điều kiện tương tự.

Ông Lưu Văn Thực cho biết, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ phá vỡ đất đá bằng khí CO₂ lỏng là hướng đi phù hợp, góp phần nâng cao mức độ an toàn trong khai thác, giảm thiểu tác động đến môi trường và các công trình lân cận khu vực khai trường.