电动矿卡在安徽长九矿山开采工程中的应用研究

袁云刚，王 田，庞 帅

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

安徽长九矿区面积约4.73平方公里，总储量约19.08亿吨。项目运营期29.5年，生产规模为7000万吨/年，分两期实施，一期工程生产能力3500万吨/年。矿山及加工系统工程包括矿山开拓道路（2条）﹑溜井平硐系统（4条）﹑矿石加工系统（2条生产线）等项目。

2.1 运行工况及车辆配置

根据实际生产情况对两个工况条件进行分析：平路运输—3#采区至溜井综合运距0.6km，重载下坡-3#采区至明粗碎综合运距为4km，平均坡度为7.1%。骨料运输采用YX3105EV型电动矿卡，电池容量为350Kw·h。

2.2 运行数据

2.2.1 运行耗能统计

平路运输-3#采区至溜井，运行过程为：3#采区工作面重载运输至3#溜井，再空载返回至3#采区工作面一个循环。

表1 电动矿卡平路运输工况运行数据

重载下坡-3#采区至明粗碎，运行过程为：3#采区工作面重载下坡运输至明粗碎，再空载返回至3#采区工作面一个循环。

表2 柴油矿卡平路运输工况运行数据

表3 电动矿卡重载下坡工况运行数据

柴油矿卡在长距离上下坡场景比平路运输的能耗高，拟根据柴油矿卡能耗较小的平路运输场景吨公里能耗数据与电动矿卡进行对比分析，结果更加保守。

2.2.2 综合成本对比分析

长九项目峰谷平电价为（0.94元/Kw·h﹑0.62元/Kw·h﹑0.37元/Kw·h），开挖运输分包合同柴油价格为6.2元/L，为了充分体现电动矿卡的经济性，耗电按峰值电价0.94元/Kw·h计算，具体如下表4。

表4 能耗对比分析

由于使用的电动矿卡与柴油矿卡在管理费﹑规费﹑安全文明施工费等方面的费用基本相同，为了比较柴油矿卡与电动矿卡的综合成本，按3#溜井的设计产能1750万吨/年作为计算基础，分别从平路﹑重载下坡﹑重载上坡三种运输场景对电动矿卡和柴油矿卡的人工费﹑燃料动力费﹑施工机具使用费﹑车辆购置成本高出部分贷款利息等四个方面进行对比分析，设备折旧（暂不考虑残值）按5年计算，配套设置摊销按10年计算，情况如表5﹑6所示。

表5 综合成本对比分析

表6 综合成本对比统计表

通过对电动矿卡和柴油矿卡的综合成本进行对比分析，可以看出不论是在平路运输场景还是重载下坡运输场景，电动矿卡都有明显的成本优势，综合成本为柴油矿卡的46%～83%。

3.1 优势分析

3.1.1 经济效益明显

与柴油矿卡相比，电动矿卡每年的综合成本为柴油矿卡的46%～83%。同时，电动矿卡采用三电系统（电池﹑电机﹑电控），每年的动力（三电系统/发动机）维修保养费约为柴油发动机的33%。

3.1.2 节能环保

电动矿卡可减少碳排放，降低四项污染物排放（一氧化碳﹑氮氧化物﹑碳氢化合物﹑固体颗粒物）。动力系统采取全封闭设计，有效避免了尘土飞扬的工作场景，真正实现了“节能高效，绿色环保”。

3.1.3 噪声小，动力强劲

电动矿卡采用电机驱动，运输过程很安静，不会形成噪声污染。相比于燃油发动机，在低速运输情况下，电机具有着更强劲的动力，并且在很大的速度区间内都不需要换挡，操作也更简便，非常适合长九矿山的运输环境。

3.2 劣势分析

3.2.1 充电耗时

根据表7运距平衡点的测算，单班作业时间按8h计算，电动矿卡在重载下坡场景中不受运距影响，单班作业期间不需要充电。平路运输运距小于1.8km，重载上坡运距小于0.45km时，单班作业期间不需要充电，不会影响作业效率。

表7 运距平衡点测算

图1 重载下坡运输设计简图

平路运输运距超过1.8km，重载上坡运距超过0.45km时，需要在单班作业期间进行补电，影响作业效率。

3.2.2 购车成本高

电动矿卡购置成本比柴油矿卡高出70%～80%，一次性投入成本高，占用了大量的资金。

3.2.3 需要增加配套设施

电动矿卡在实际应用中需要建设充电桩﹑车棚等配套设施，增加了额外的投资。

4.1 重载下坡运输设计

电动矿卡下坡可以反向充电，增加续航里程。在进行矿山开拓方式设计时，尽可能将运输道路设计为重载下坡工况，减少单班作业期间充电次数，实现设备使用效率最大化。

4.2 智能换电站

与充电模式相比，换电模式具备“车电分离﹑成本节约﹑快捷便利﹑安全可靠”等特点，同时对电网也没有太大负担，无须扩容，并且可以利用峰谷电政策高效利用电能。

4.3 智能双源供电

随着城市环保的重视及蓄电池技术的发展，双源无轨电车应运而生，有效解决了无轨电车的低灵活性问题，同时凭借低噪音﹑无污染﹑零排放等优势得到迅速发展。矿山运营场景与城市公交均属于封闭环境，且运营线路相对固定，可借鉴双源无轨城市公交，将双源无轨电动矿卡运输方案列入研发计划。具体思路为：

（1）重载及上坡工况采取接触电网供电，解决车载蓄电池储能不足问题；

（2）转弯及停车场地，利用车载蓄电池供电，降低电网布设难度，实现机动灵活；

（3）接触电网供电期间兼具向车载蓄电池充电的功能，减少纯电动矿车充电耗时，提升设备出勤率。

与传统柴油矿车相比，电动矿卡具有零排放﹑无污染﹑节能环保﹑使用成本低等优势，符合国家绿色矿山建设的要求，有助于提升企业整体形象。同时，电动矿卡采用的是电控系统，更容易实现设备的智能化改造，为矿山信息化管理﹑无人化作业奠定了基础。因此，加快推动了电动矿卡在矿山开采工程中的应用，不仅是践行“两山理论”﹑打赢蓝天保卫战﹑促进新旧动能转换的具体行动，更是提升矿山整体形象﹑促进绿色建材高质量发展的重要举措。

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