一、通风差矿井的关键矛盾:柴油设备会持续占用通风能力
通风差的矿井,问题不只是风量偏低,而是稀释尾气、排出粉尘、带走热量等需求同时压在一套能力不足的通风系统上。柴油铲运机在运转时会持续排放一氧化碳、氮氧化物和柴油颗粒物,同时产生大量废热。
电动铲运机没有燃烧过程,零尾气排放,电机效率较按矿山安全配风要求,柴油设备需按功率配风,常见标准约为每千瓦每分钟3—4立方米;一台接近两百千瓦的柴油铲运机,仅稀释尾气就可能占用数百立方米每分钟的风量,若再叠加降温和粉尘控制,负荷会更高。
发热量通常约为柴油设备的三分之一左右。因此,电力驱动设备所需通风量可比柴油设备减少约40%—50%,通风系统的设计重点可从“稀释尾气”回到“除尘、排炮烟和人员用风”,通风电耗也会随之下降。
二、电动铲运机的优势与代价
1、优势:源头减少尾气和热负荷
电动铲运机不产生柴油尾气,可避免一氧化碳、氮氧化物和颗粒物在独头巷道、深部采场等通风薄弱区域积聚。低发热还能减轻深井降温压力,改善司机作业环境,噪音也通常低于柴油机型。
2、代价:机动性、补能和基建都有约束
电缆式电动铲运机受电缆长度限制,常见作业半径约150—300米,长距离转场、多岔道频繁移动能力较弱,电缆还存在被碾压、刮破风险,需要做好漏电保护和现场管理。蓄电池式机动性更好,但受续航和充电时间影响,快充约1—2小时,慢充可能更长,连续高强度出矿时可能打断生产节奏。无论电缆式还是蓄电池式,都需要提前核算井下供电容量,并配套变电、电缆线路、充电柜或换电设施。
三、经济账:购机价高不等于总成本高
电动铲运机购置成本通常高于同级别柴油机型,但运营成本往往更低。电费一般低于柴油费用,电动机结构相对简单,维修量较小,维修费用可比内燃机型低约一半,吨矿能耗成本可节省约40%—60%。
若把通风系统扩容、风机运行电耗、尾气净化和高温治理等隐性成本计入,电动方案在通风差、利用小时高的矿井中更容易体现优势;有分析认为,在通风设施投入节省等因素作用下,额外投资的回报周期可能从较长周期缩短到约两年。
四、怎么选:按通风、运距、供电和利用强度判断
1、优先选电动的场景
独头掘进面、深部高温矿井、巷道断面小、通风改造难度大,或采场相对固定、运距在电缆可控范围内,且年运行小时较高时,电动铲运机更稳妥,经济性也更容易兑现。
2、可保留柴油的场景
工作面分散、转场频繁、运距较长,或井下供电容量不足、充电和变电改造短期内难以落地时,柴油铲运机的灵活性仍有价值。使用时应配套尾气净化装置,控制同时作业台数,并严格落实气体检测和通风管理。
3、更务实的混合编队
通风最薄弱的固定区域使用电动铲运机,主运输大巷或需要长距离灵活转运的环节保留柴油设备,并用局部通风覆盖柴油尾气需求。目标不是全盘电动化,而是把最稀缺的通风能力配置给最关键的作业环节。
电动与柴油铲运机综合对比表
| 对比维度 | 电动铲运机(电缆/蓄电池) | 柴油铲运机 |
| 尾气排放 | 零尾气,无CO、NOx和颗粒物 | 持续排放尾气,需净化和通风稀释 |
| 通风需求 | 需风量可减少约40%—50% | 按功率配风,约3—4m³/min·kW |
| 发热与降温 | 发热量约为柴油设备三分之一 | 燃烧产热大,深井降温负担重 |
| 运营成本 | 电费低,维修费用可低约50%,吨矿能耗成本省40%—60% | 燃油、滤芯、净化和通风能耗持续支出 |
| 前期投入 | 购机价较高,需供电线路或充电设施 | 购机门槛较低,无需充电基建 |
| 机动性 | 电缆式受150—300米限制;蓄电池式需充电停机 | 无线缆束缚,加油即可作业,转场灵活 |
| 安全关注点 | 漏电、电缆破损、电池散热与补能安全 | 尾气中毒、高温热害、燃油防火 |
| 适合场景 | 通风差、采场固定、运距不长、利用小时高 | 通风较好、工作面分散、转场频繁 |