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(qū)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(chǎn)規(guī)模為7000萬噸/年，分兩期實施，一期工程生產(chǎn)能力3500萬噸/年。礦山及加工系統(tǒng)工程包括礦山開拓道路（2條）﹑溜井平硐系統(tǒng)（4條）﹑礦石加工系統(tǒng)（2條生產(chǎn)線）等項目。

2 實際應用情況

2.1 運行工況及車輛配置

根據(jù)實際生產(chǎn)情況對兩個工況條件進行分析：平路運輸—3#采區(qū)至溜井綜合運距0.6km，重載下坡-3#采區(qū)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(shù)據(jù)

2.2.1 運行耗能統(tǒng)計

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

表1 電動礦卡平路運輸工況運行數(shù)據(jù)

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

表2 柴油礦卡平路運輸工況運行數(shù)據(jù)

表3 電動礦卡重載下坡工況運行數(shù)據(jù)

柴油礦卡在長距離上下坡場景比平路運輸?shù)哪芎母撸瑪M根據(jù)柴油礦卡能耗較小的平路運輸場景噸公里能耗數(shù)據(jù)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(xiàn)電動礦卡的經(jīng)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(guī)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(chǎn)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(tǒng)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(yōu)勢，綜合成本為柴油礦卡的46%～83%。

3 電動礦卡優(yōu)劣勢分析

3.1 優(yōu)勢分析

3.1.1 經(jīng)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(tǒng)（電池﹑電機﹑電控），每年的動力（三電系統(tǒng)/發(fā)動機）維修保養(yǎng)費約為柴油發(fā)動機的33%。

3.1.2 節(jié)能環(huán)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(tǒng)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(xiàn)了“節(jié)能高效，綠色環(huán)保”。

3.1.3 噪聲小，動力強勁

電動礦卡采用電機驅(qū)動，運輸過程很安靜，不會形成噪聲污染。相比于燃油發(fā)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(qū)間內(nèi)都不需要換擋，操作也更簡便，非常適合長九礦山的運輸環(huán)境。

3.2 劣勢分析

3.2.1 充電耗時

根據(jù)表7運距平衡點的測算，單班作業(yè)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(yè)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(yè)期間不需要充電，不會影響作業(yè)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(yè)期間進行補電，影響作業(yè)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(guī)?；瘧脤Σ?/h2>

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(xù)航里程。在進行礦山開拓方式設計時，盡可能將運輸?shù)缆吩O計為重載下坡工況，減少單班作業(yè)期間充電次數(shù)，實現(xiàn)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(jié)約﹑快捷便利﹑安全可靠”等特點，同時對電網(wǎng)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(huán)保的重視及蓄電池技術的發(fā)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(yōu)勢得到迅速發(fā)展。礦山運營場景與城市公交均屬于封閉環(huán)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(fā)計劃。具體思路為：

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

（2）轉(zhuǎn)彎及停車場地，利用車載蓄電池供電，降低電網(wǎng)布設難度，實現(xiàn)機動靈活；

（3）接觸電網(wǎng)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(tǒng)柴油礦車相比，電動礦卡具有零排放﹑無污染﹑節(jié)能環(huán)保﹑使用成本低等優(yōu)勢，符合國家綠色礦山建設的要求，有助于提升企業(yè)整體形象。同時，電動礦卡采用的是電控系統(tǒng)，更容易實現(xiàn)設備的智能化改造，為礦山信息化管理﹑無人化作業(yè)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(wèi)戰(zhàn)﹑促進新舊動能轉(zhuǎn)換的具體行動，更是提升礦山整體形象﹑促進綠色建材高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。