電動(dòng)礦卡在安徽長(zhǎng)九礦山開(kāi)采工程中的應(yīng)用研究

袁云剛，王 田，龐 帥

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 項(xiàng)目概況

安徽長(zhǎng)九礦區(qū)面積約4.73平方公里，總儲(chǔ)量約19.08億噸。項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期29.5年，生產(chǎn)規(guī)模為7000萬(wàn)噸/年，分兩期實(shí)施，一期工程生產(chǎn)能力3500萬(wàn)噸/年。礦山及加工系統(tǒng)工程包括礦山開(kāi)拓道路（2條）﹑溜井平硐系統(tǒng)（4條）﹑礦石加工系統(tǒng)（2條生產(chǎn)線）等項(xiàng)目。

2 實(shí)際應(yīng)用情況

2.1 運(yùn)行工況及車(chē)輛配置

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)兩個(gè)工況條件進(jìn)行分析：平路運(yùn)輸—3#采區(qū)至溜井綜合運(yùn)距0.6km，重載下坡-3#采區(qū)至明粗碎綜合運(yùn)距為4km，平均坡度為7.1%。骨料運(yùn)輸采用YX3105EV型電動(dòng)礦卡，電池容量為350Kw·h。

2.2 運(yùn)行數(shù)據(jù)

2.2.1 運(yùn)行耗能統(tǒng)計(jì)

平路運(yùn)輸-3#采區(qū)至溜井，運(yùn)行過(guò)程為：3#采區(qū)工作面重載運(yùn)輸至3#溜井，再空載返回至3#采區(qū)工作面一個(gè)循環(huán)。

表1 電動(dòng)礦卡平路運(yùn)輸工況運(yùn)行數(shù)據(jù)

重載下坡-3#采區(qū)至明粗碎，運(yùn)行過(guò)程為：3#采區(qū)工作面重載下坡運(yùn)輸至明粗碎，再空載返回至3#采區(qū)工作面一個(gè)循環(huán)。

表2 柴油礦卡平路運(yùn)輸工況運(yùn)行數(shù)據(jù)

表3 電動(dòng)礦卡重載下坡工況運(yùn)行數(shù)據(jù)

柴油礦卡在長(zhǎng)距離上下坡場(chǎng)景比平路運(yùn)輸?shù)哪芎母?，擬根據(jù)柴油礦卡能耗較小的平路運(yùn)輸場(chǎng)景噸公里能耗數(shù)據(jù)與電動(dòng)礦卡進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果更加保守。

2.2.2 綜合成本對(duì)比分析

長(zhǎng)九項(xiàng)目峰谷平電價(jià)為（0.94元/Kw·h﹑0.62元/Kw·h﹑0.37元/Kw·h），開(kāi)挖運(yùn)輸分包合同柴油價(jià)格為6.2元/L，為了充分體現(xiàn)電動(dòng)礦卡的經(jīng)濟(jì)性，耗電按峰值電價(jià)0.94元/Kw·h計(jì)算，具體如下表4。

表4 能耗對(duì)比分析

由于使用的電動(dòng)礦卡與柴油礦卡在管理費(fèi)﹑規(guī)費(fèi)﹑安全文明施工費(fèi)等方面的費(fèi)用基本相同，為了比較柴油礦卡與電動(dòng)礦卡的綜合成本，按3#溜井的設(shè)計(jì)產(chǎn)能1750萬(wàn)噸/年作為計(jì)算基礎(chǔ)，分別從平路﹑重載下坡﹑重載上坡三種運(yùn)輸場(chǎng)景對(duì)電動(dòng)礦卡和柴油礦卡的人工費(fèi)﹑燃料動(dòng)力費(fèi)﹑施工機(jī)具使用費(fèi)﹑車(chē)輛購(gòu)置成本高出部分貸款利息等四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，設(shè)備折舊（暫不考慮殘值）按5年計(jì)算，配套設(shè)置攤銷按10年計(jì)算，情況如表5﹑6所示。

表5 綜合成本對(duì)比分析

表6 綜合成本對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)對(duì)電動(dòng)礦卡和柴油礦卡的綜合成本進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出不論是在平路運(yùn)輸場(chǎng)景還是重載下坡運(yùn)輸場(chǎng)景，電動(dòng)礦卡都有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，綜合成本為柴油礦卡的46%～83%。

3 電動(dòng)礦卡優(yōu)劣勢(shì)分析

3.1 優(yōu)勢(shì)分析

3.1.1 經(jīng)濟(jì)效益明顯

與柴油礦卡相比，電動(dòng)礦卡每年的綜合成本為柴油礦卡的46%～83%。同時(shí)，電動(dòng)礦卡采用三電系統(tǒng)（電池﹑電機(jī)﹑電控），每年的動(dòng)力（三電系統(tǒng)/發(fā)動(dòng)機(jī)）維修保養(yǎng)費(fèi)約為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的33%。

3.1.2 節(jié)能環(huán)保

電動(dòng)礦卡可減少碳排放，降低四項(xiàng)污染物排放（一氧化碳﹑氮氧化物﹑碳?xì)浠衔铹p固體顆粒物）。動(dòng)力系統(tǒng)采取全封閉設(shè)計(jì)，有效避免了塵土飛揚(yáng)的工作場(chǎng)景，真正實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能高效，綠色環(huán)保”。

3.1.3 噪聲小，動(dòng)力強(qiáng)勁

電動(dòng)礦卡采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸過(guò)程很安靜，不會(huì)形成噪聲污染。相比于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，在低速運(yùn)輸情況下，電機(jī)具有著更強(qiáng)勁的動(dòng)力，并且在很大的速度區(qū)間內(nèi)都不需要換擋，操作也更簡(jiǎn)便，非常適合長(zhǎng)九礦山的運(yùn)輸環(huán)境。

3.2 劣勢(shì)分析

3.2.1 充電耗時(shí)

根據(jù)表7運(yùn)距平衡點(diǎn)的測(cè)算，單班作業(yè)時(shí)間按8h計(jì)算，電動(dòng)礦卡在重載下坡場(chǎng)景中不受運(yùn)距影響，單班作業(yè)期間不需要充電。平路運(yùn)輸運(yùn)距小于1.8km，重載上坡運(yùn)距小于0.45km時(shí)，單班作業(yè)期間不需要充電，不會(huì)影響作業(yè)效率。

表7 運(yùn)距平衡點(diǎn)測(cè)算

圖1 重載下坡運(yùn)輸設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

平路運(yùn)輸運(yùn)距超過(guò)1.8km，重載上坡運(yùn)距超過(guò)0.45km時(shí)，需要在單班作業(yè)期間進(jìn)行補(bǔ)電，影響作業(yè)效率。

3.2.2 購(gòu)車(chē)成本高

電動(dòng)礦卡購(gòu)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(shè)施

電動(dòng)礦卡在實(shí)際應(yīng)用中需要建設(shè)充電樁﹑車(chē)棚等配套設(shè)施，增加了額外的投資。

4 電動(dòng)礦卡規(guī)?；瘧?yīng)用對(duì)策

4.1 重載下坡運(yùn)輸設(shè)計(jì)

電動(dòng)礦卡下坡可以反向充電，增加續(xù)航里程。在進(jìn)行礦山開(kāi)拓方式設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能將運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計(jì)為重載下坡工況，減少單班作業(yè)期間充電次數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)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(chē)電分離﹑成本節(jié)約﹑快捷便利﹑安全可靠”等特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)也沒(méi)有太大負(fù)擔(dān)，無(wú)須擴(kuò)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(huán)保的重視及蓄電池技術(shù)的發(fā)展，雙源無(wú)軌電車(chē)應(yīng)運(yùn)而生，有效解決了無(wú)軌電車(chē)的低靈活性問(wèn)題，同時(shí)憑借低噪音﹑無(wú)污染﹑零排放等優(yōu)勢(shì)得到迅速發(fā)展。礦山運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景與城市公交均屬于封閉環(huán)境，且運(yùn)營(yíng)線路相對(duì)固定，可借鑒雙源無(wú)軌城市公交，將雙源無(wú)軌電動(dòng)礦卡運(yùn)輸方案列入研發(fā)計(jì)劃。具體思路為：

（1）重載及上坡工況采取接觸電網(wǎng)供電，解決車(chē)載蓄電池儲(chǔ)能不足問(wèn)題；

（2）轉(zhuǎn)彎及停車(chē)場(chǎng)地，利用車(chē)載蓄電池供電，降低電網(wǎng)布設(shè)難度，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)靈活；

（3）接觸電網(wǎng)供電期間兼具向車(chē)載蓄電池充電的功能，減少純電動(dòng)礦車(chē)充電耗時(shí)，提升設(shè)備出勤率。

5 結(jié)論

與傳統(tǒng)柴油礦車(chē)相比，電動(dòng)礦卡具有零排放﹑無(wú)污染﹑節(jié)能環(huán)保﹑使用成本低等優(yōu)勢(shì)，符合國(guó)家綠色礦山建設(shè)的要求，有助于提升企業(yè)整體形象。同時(shí)，電動(dòng)礦卡采用的是電控系統(tǒng)，更容易實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化改造，為礦山信息化管理﹑無(wú)人化作業(yè)奠定了基礎(chǔ)。因此，加快推動(dòng)了電動(dòng)礦卡在礦山開(kāi)采工程中的應(yīng)用，不僅是踐行“兩山理論”﹑打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)﹑促進(jìn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的具體行動(dòng)，更是提升礦山整體形象﹑促進(jìn)綠色建材高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。