電動礦卡在安徽長九礦山開采工程中的應用研究

袁云剛，王 田，龐 帥

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 項目概況

安徽長九礦區面積約4.73平方公里，總儲量約19.08億噸。項目運營期29.5年，生產規模為7000萬噸/年，分兩期實施，一期工程生產能力3500萬噸/年。礦山及加工系統工程包括礦山開拓道路（2條）﹑溜井平硐系統（4條）﹑礦石加工系統（2條生產線）等項目。

2 實際應用情況

2.1 運行工況及車輛配置

根據實際生產情況對兩個工況條件進行分析：平路運輸—3#采區至溜井綜合運距0.6km，重載下坡-3#采區至明粗碎綜合運距為4km，平均坡度為7.1%。骨料運輸采用YX3105EV型電動礦卡，電池容量為350Kw·h。

2.2 運行數據

2.2.1 運行耗能統計

平路運輸-3#采區至溜井，運行過程為：3#采區工作面重載運輸至3#溜井，再空載返回至3#采區工作面一個循環。

表1 電動礦卡平路運輸工況運行數據

重載下坡-3#采區至明粗碎，運行過程為：3#采區工作面重載下坡運輸至明粗碎，再空載返回至3#采區工作面一個循環。

表2 柴油礦卡平路運輸工況運行數據

表3 電動礦卡重載下坡工況運行數據

柴油礦卡在長距離上下坡場景比平路運輸的能耗高，擬根據柴油礦卡能耗較小的平路運輸場景噸公里能耗數據與電動礦卡進行對比分析，結果更加保守。

2.2.2 綜合成本對比分析

長九項目峰谷平電價為（0.94元/Kw·h﹑0.62元/Kw·h﹑0.37元/Kw·h），開挖運輸分包合同柴油價格為6.2元/L，為了充分體現電動礦卡的經濟性，耗電按峰值電價0.94元/Kw·h計算，具體如下表4。

表4 能耗對比分析

由于使用的電動礦卡與柴油礦卡在管理費﹑規費﹑安全文明施工費等方面的費用基本相同，為了比較柴油礦卡與電動礦卡的綜合成本，按3#溜井的設計產能1750萬噸/年作為計算基礎，分別從平路﹑重載下坡﹑重載上坡三種運輸場景對電動礦卡和柴油礦卡的人工費﹑燃料動力費﹑施工機具使用費﹑車輛購置成本高出部分貸款利息等四個方面進行對比分析，設備折舊（暫不考慮殘值）按5年計算，配套設置攤銷按10年計算，情況如表5﹑6所示。

表5 綜合成本對比分析

表6 綜合成本對比統計表

通過對電動礦卡和柴油礦卡的綜合成本進行對比分析，可以看出不論是在平路運輸場景還是重載下坡運輸場景，電動礦卡都有明顯的成本優勢，綜合成本為柴油礦卡的46%～83%。

3 電動礦卡優劣勢分析

3.1 優勢分析

3.1.1 經濟效益明顯

與柴油礦卡相比，電動礦卡每年的綜合成本為柴油礦卡的46%～83%。同時，電動礦卡采用三電系統（電池﹑電機﹑電控），每年的動力（三電系統/發動機）維修保養費約為柴油發動機的33%。

3.1.2 節能環保

電動礦卡可減少碳排放，降低四項污染物排放（一氧化碳﹑氮氧化物﹑碳氫化合物﹑固體顆粒物）。動力系統采取全封閉設計，有效避免了塵土飛揚的工作場景，真正實現了“節能高效，綠色環保”。

3.1.3 噪聲小，動力強勁

電動礦卡采用電機驅動，運輸過程很安靜，不會形成噪聲污染。相比于燃油發動機，在低速運輸情況下，電機具有著更強勁的動力，并且在很大的速度區間內都不需要換擋，操作也更簡便，非常適合長九礦山的運輸環境。

3.2 劣勢分析

3.2.1 充電耗時

根據表7運距平衡點的測算，單班作業時間按8h計算，電動礦卡在重載下坡場景中不受運距影響，單班作業期間不需要充電。平路運輸運距小于1.8km，重載上坡運距小于0.45km時，單班作業期間不需要充電，不會影響作業效率。

表7 運距平衡點測算

圖1 重載下坡運輸設計簡圖

平路運輸運距超過1.8km，重載上坡運距超過0.45km時，需要在單班作業期間進行補電，影響作業效率。

3.2.2 購車成本高

電動礦卡購置成本比柴油礦卡高出70%～80%，一次性投入成本高，占用了大量的資金。

3.2.3 需要增加配套設施

電動礦卡在實際應用中需要建設充電樁﹑車棚等配套設施，增加了額外的投資。

4 電動礦卡規模化應用對策

4.1 重載下坡運輸設計

電動礦卡下坡可以反向充電，增加續航里程。在進行礦山開拓方式設計時，盡可能將運輸道路設計為重載下坡工況，減少單班作業期間充電次數，實現設備使用效率最大化。

4.2 智能換電站

與充電模式相比，換電模式具備“車電分離﹑成本節約﹑快捷便利﹑安全可靠”等特點，同時對電網也沒有太大負擔，無須擴容，并且可以利用峰谷電政策高效利用電能。

4.3 智能雙源供電

隨著城市環保的重視及蓄電池技術的發展，雙源無軌電車應運而生，有效解決了無軌電車的低靈活性問題，同時憑借低噪音﹑無污染﹑零排放等優勢得到迅速發展。礦山運營場景與城市公交均屬于封閉環境，且運營線路相對固定，可借鑒雙源無軌城市公交，將雙源無軌電動礦卡運輸方案列入研發計劃。具體思路為：

（1）重載及上坡工況采取接觸電網供電，解決車載蓄電池儲能不足問題；

（2）轉彎及停車場地，利用車載蓄電池供電，降低電網布設難度，實現機動靈活；

（3）接觸電網供電期間兼具向車載蓄電池充電的功能，減少純電動礦車充電耗時，提升設備出勤率。

5 結論

與傳統柴油礦車相比，電動礦卡具有零排放﹑無污染﹑節能環保﹑使用成本低等優勢，符合國家綠色礦山建設的要求，有助于提升企業整體形象。同時，電動礦卡采用的是電控系統，更容易實現設備的智能化改造，為礦山信息化管理﹑無人化作業奠定了基礎。因此，加快推動了電動礦卡在礦山開采工程中的應用，不僅是踐行“兩山理論”﹑打贏藍天保衛戰﹑促進新舊動能轉換的具體行動，更是提升礦山整體形象﹑促進綠色建材高質量發展的重要舉措。