Những thách thức mà ngành khai thác mỏ đang phải đối mặt liên quan đến việc giảm phát thải và tuân thủ các quy định ngày càng nghiêm ngặt hơn, cùng với những thách thức liên quan đến việc giảm thiểu chi phí vận hành không tải và chi phí quá mức, càng trở nên phức tạp hơn trong bối cảnh hiện nay. mỏ ngầm Trong điều kiện thông gió hạn chế và an toàn được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, hầu hết các lựa chọn năng lượng – bao gồm diesel tái tạo, hydro, pin và pin nhiên liệu – đều có thể được thử nghiệm bằng thiết bị khai thác mỏ dưới lòng đất đã được kiểm chứng nhiều nhất, đó là máy xúc lật khai thác mỏ dưới lòng đất (Underground Mining Loader).
Bên trong dự án năm 2026: Các triển khai thực tế, sự đánh đổi và các công nghệ đặc thù cho ngành khai thác mỏ.
Nỗ lực hướng tới nguồn năng lượng sạch hơn trong khai thác mỏ dưới lòng đất
Các mỏ hoạt động ở những địa điểm khắc nghiệt. Sâu dưới lòng đất, chất lượng không khí quan trọng hơn hầu hết mọi nơi khác. Máy xúc lật chạy bằng diesel truyền thống đã cung cấp năng lượng cho ngành công nghiệp này trong nhiều thập kỷ. Chúng tạo ra mô-men xoắn mạnh mẽ và hoạt động liên tục trong thời gian dài. Tuy nhiên, các cơ quan quản lý ở châu Âu, Bắc Mỹ và một số vùng của Úc hiện đang giới hạn lượng bụi mịn diesel. Một số địa điểm đã phải đối mặt với thuế carbon hoặc giới hạn phát thải.
Vì vậy, quá trình chuyển đổi sang xe và nhiên liệu phát thải thấp diễn ra chậm. Việc sử dụng dầu diesel tái tạo khá đơn giản và thường chỉ cần tiếp nhiên liệu chứ không cần sửa đổi lớn đối với động cơ hoặc xe. Xe chạy bằng hydro hoặc xe điện sử dụng pin nhiên liệu mang đến lựa chọn không phát thải nhưng lại gặp một số thách thức, chẳng hạn như vấn đề lưu trữ, tương tự như xe điện chạy bằng pin, ví dụ như trọng lượng.
Diesel tái tạo: Cầu nối thực tiễn
Việc bắt đầu sử dụng dầu diesel tái tạo trong mỏ khá dễ dàng. Dầu diesel tái tạo được sản xuất từ dầu thải hoặc từ nguyên liệu thực vật và có thể được sử dụng trong bất kỳ động cơ diesel nào. Một mỏ đồng lớn ở Chile đã chuyển đổi 40% đội xe của mình sang sử dụng dầu diesel tái tạo vào năm ngoái. Các thợ máy nhận thấy rất ít sự khác biệt về hoạt động và hiệu suất, trong một số trường hợp, thậm chí bộ lọc nhiên liệu còn sạch hơn, và người vận hành thậm chí có thể nghe thấy sự khác biệt vì động cơ chạy êm hơn một chút.
Nguồn cung ở các khu vực xa xôi của chuỗi cung ứng rất hạn chế. Giá loại nhiên liệu này cao hơn dầu diesel từ 10-30% và có thể thay đổi tùy thuộc vào địa điểm. Đối với các doanh nghiệp khai thác mỏ quy mô vừa sử dụng máy xúc lật hầm lò cho các quãng vận chuyển ngắn, việc thử nghiệm loại nhiên liệu này có thể đáng giá, đồng thời bạn cũng nên xem xét các lựa chọn thay thế khác.
Hệ thống điện sử dụng pin: Hiệu quả cao trong các ứng dụng quy mô nhỏ.
Trong các mỏ có đường hầm hẹp và chu kỳ làm việc ngắn, thiết bị chạy bằng pin là lý tưởng. Một mỏ niken của Canada gần đây đã đưa vào vận hành một số máy xúc điện vào năm 2025. Chúng được sạc trong quá trình đổi ca bằng cách sử dụng cần tiếp điện trên cao hoặc thay pin nhanh. Chi phí thông gió đã giảm đáng kể do không có khí thải diesel.
Thiết bị khai thác mỏ ngày càng sạch sẽ và êm ái hơn bao giờ hết. Mô-men xoắn tức thời và hệ thống điều khiển mượt mà giúp vận hành tuyệt vời. Tuy nhiên, trọng lượng của pin ảnh hưởng đến lượng tải trọng có thể kéo. Trong điều kiện nhiệt độ thấp dưới lòng đất, phạm vi hoạt động còn bị ảnh hưởng nhiều hơn. Các mẫu hiện tại thường có tuổi thọ chu kỳ từ 4-6 giờ cho một lần sạc. Điều này làm cho chúng phù hợp với hầu hết các hình thức khai thác nhưng không phù hợp với các hầm mỏ sản xuất công suất cao hoạt động 24 giờ một ngày.
Hydro và Pin nhiên liệu: Lời hứa cho tương lai lâu dài
Pin nhiên liệu hydro có thể tạo ra điện năng cần thiết cho xe và thậm chí chỉ tạo ra nước như một sản phẩm phụ. Một vài mỏ quặng sắt lớn ở Úc hiện đang tiến hành thử nghiệm thí điểm với xe tải khai thác hầm lò chạy bằng pin nhiên liệu. Xe tải được tiếp nhiên liệu chỉ trong vài phút, trong khi thời gian sạc pin hàng giờ cần thiết cho các xe tải thông thường sẽ không cho phép sử dụng liên tục như vậy, đặc biệt là trong công việc nặng nhọc và liên tục.
Việc xây dựng cơ sở hạ tầng dựa trên hydro cho các mỏ rất tốn kém. Đối với các mỏ ngầm, cần phải có hệ thống sản xuất tại chỗ hoặc nguồn cung cấp đáng tin cậy bằng đường ống lên bề mặt. Việc lưu trữ hydro cũng cần được bảo vệ khỏi việc sử dụng sai mục đích. Mặc dù kết quả ban đầu có vẻ đầy hứa hẹn, nhưng trên hết, độ bền trong môi trường bụi bẩn cũng như ẩm ướt cần được chứng minh bằng nhiều kinh nghiệm hơn.
Tìm kiếm sự cân bằng phù hợp cho các mỏ khác nhau
Không có giải pháp nào phù hợp cho tất cả. Các nhà điều hành mỏ thông minh sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để phù hợp với bố cục mỏ cụ thể, đáp ứng mục tiêu sản xuất và tận dụng tối đa các nguồn lực sẵn có.
Các yếu tố định hình quyết định:
- Độ sâu và thông gió — Các mỏ sâu hơn sẽ hưởng lợi nhiều hơn từ các lựa chọn không phát thải để giảm chi phí điện năng cho quạt.
- Khoảng cách vận chuyển — Các tuyến đường dài hơn sẽ phù hợp hơn với hydro hoặc dầu diesel tái tạo.
- Chu kỳ hoạt động — Tải trọng cường độ cao phù hợp với pin nhiên liệu; các tác vụ ngắn, lặp đi lặp lại hoạt động tốt với pin.
- Chi phí đầu tư ban đầu so với chi phí vận hành — Pin thường có giá thành ban đầu cao hơn nhưng chi phí năng lượng về lâu dài lại thấp hơn.
Dưới đây là bảng so sánh nhanh mà nhiều nhà quản lý đội xe thường sử dụng:
| Công nghệ | Thời gian tiếp nhiên liệu/sạc pin | Khí thải | Tốt nhất cho | Nhược điểm chính |
| Dầu diesel tái tạo | Phút | Thấp | Các đội tàu hiện có, vận tải đường dài | Nguồn cung sẵn có |
| Xe điện chạy bằng pin | 1-4 giờ | Không | Chu kỳ ngắn, đường hầm hẹp | Giới hạn trọng lượng và phạm vi |
| Pin nhiên liệu hydro | Phút | Không | Công việc nặng nhọc liên tục | Chi phí cơ sở hạ tầng |
Các mỏ thực tế hiếm khi đầu tư toàn bộ vào một công nghệ duy nhất. Một mỏ ngầm quy mô trung bình điển hình có thể sử dụng nhiên liệu diesel tái tạo cho các máy xúc chính trong sản xuất, các bộ pin ở khu vực khai thác và thử nghiệm nguyên mẫu pin nhiên liệu trên cơ sở thí điểm.
Vai trò của máy xúc lật hầm mỏ hiện đại
Phần lớn các thiết bị khai thác ngầm mới tập trung vào máy xúc lật hầm mỏ. Những máy xúc lật không ray (LHD - Load-Haul-Dump) này sẽ phải hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt dưới lòng đất, cho dù được vận hành bằng động cơ diesel, pin hay một ứng dụng hybrid nào đó trong tương lai.
Các ZDL614 Đây là một ví dụ khác. Với dung tích gầu 6m³ tương đương 14 tấn trong các đường hầm 4,5m x 4,5m, máy có khả năng xử lý một lượng lớn quặng và đá thải. Khớp nối trung tâm và trục sau xoay giúp máy dễ dàng di chuyển trong không gian hẹp và người vận hành hài lòng với cabin kín có điều hòa cùng tầm nhìn tuyệt vời. Khi một mỏ đang thử nghiệm các hệ thống truyền động mới, khung gầm cơ khí đã được chứng minh của các máy xúc lật này thường được sửa đổi để thử nghiệm bộ phận động cơ.
Hiện nay có rất nhiều máy xúc lật được thiết kế để hoạt động bằng nhiều nguồn năng lượng khác nhau. Ví dụ, một số máy xúc lật hiện đang sử dụng dầu diesel tái tạo sẽ có khả năng được chuyển đổi để hoạt động bằng hydro trong tương lai. Điều này có nghĩa là các mỏ sẽ tránh được tình trạng vốn đầu tư bị "mắc kẹt" khi các công nghệ mới xuất hiện.
Vài năm tới sẽ như thế nào?
Đến năm 2030, hầu hết các nhà phân tích dự đoán phương pháp kết hợp sẽ chiếm ưu thế. Nhiên liệu diesel tái tạo có thể vẫn là xương sống cho nhiều đội xe, đặc biệt là ở các khu vực đang phát triển. Công nghệ pin sẽ được cải thiện nhanh chóng đối với các máy xúc cỡ nhỏ và trung bình. Hydro sẽ phát triển ở những nơi có thể đầu tư vào cơ sở hạ tầng.
Bí quyết nằm ở đâu? Dữ liệu. Các mỏ theo dõi sát sao mức tiêu thụ nhiên liệu, chi phí bảo trì và năng suất cho từng loại máy móc vận hành sẽ đưa ra những quyết định thông minh hơn. Các chương trình thí điểm chỉ với một vài máy xúc đào hầm thường cho thấy điều gì hiệu quả trước khi đưa toàn bộ đội máy vào sử dụng.
QINGDAO ZONGDA MACHINERY CO., LTD. Công ty TNHH Công ty mang đến kinh nghiệm vững chắc cho bối cảnh đang thay đổi này. Được thành lập khoảng mười năm trước bởi các cựu chiến binh ngành khai thác mỏ, công ty tập trung vào thiết bị ngầm không ray hoạt động hiệu quả ngày này qua ngày khác trong điều kiện khắc nghiệt. Họ chế tạo máy xúc, xe tải và xe tiện ích với mục tiêu đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành khai thác mỏ—khung chắc chắn, hệ thống thủy lực đáng tin cậy và cabin mang lại sự thoải mái cho người vận hành.
Điều nổi bật ở họ chính là cách tiếp cận thực tiễn. ZONGDA hợp tác chặt chẽ với khách hàng trong quá trình nâng cấp thiết bị và thiết lập dự án mới. Đội ngũ của họ bao gồm các kỹ sư am hiểu cả hệ thống cơ khí và xu hướng hướng tới hoạt động sạch hơn. Nhiều máy xúc lật khai thác hầm lò của họ có thiết kế hỗ trợ các cấu hình công suất khác nhau khi các mỏ phát triển. Với trọng tâm là sản xuất chất lượng tại Thanh Đảo và nền tảng vững chắc. hỗ trợ sau bán hàngZONGDA đã nhận được sự tin tưởng và hợp tác lâu dài từ các doanh nghiệp hoạt động trên nhiều châu lục. Họ không chỉ bán máy móc mà còn giúp các mỏ suy nghĩ thấu đáo về cách thiết bị mới phù hợp với các mục tiêu bền vững rộng lớn hơn.
Kết luận
Ngành công nghiệp khai thác mỏ không chọn ra kẻ thắng kẻ thua giữa các công nghệ diesel tái tạo, hydro, pin và pin nhiên liệu. Thay vào đó, ngành này đang học cách kết hợp tất cả chúng một cách tốt nhất để tạo ra giải pháp hiệu quả nhất cho nhu cầu của mình. Bằng cách áp dụng phương pháp cân bằng, ngành công nghiệp có thể giảm lượng khí thải trong khi vẫn duy trì năng suất và an toàn. Để thử nghiệm các công nghệ khác nhau, việc bắt đầu với máy xúc lật hầm mỏ là hợp lý, vì nó được sử dụng cho phần lớn việc vận chuyển vật liệu hàng ngày.
Bằng cách duy trì sự linh hoạt và đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu, các công ty sẽ vươn lên dẫn đầu khi ngành công nghiệp chuyển đổi sang hoạt động sạch hơn.
Câu hỏi thường gặp
Máy xúc lật trong khai thác mỏ dưới lòng đất đóng vai trò như thế nào trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng pin và hydro?
Các loại máy xúc lật hầm mỏ hiện đại như của ZONGDA thường sử dụng khung gầm đã được kiểm chứng, có thể tích hợp nhiều hệ thống truyền động khác nhau. Điều này cho phép các mỏ thử nghiệm các phiên bản chạy bằng pin hoặc hydro mà không cần thiết kế lại toàn bộ quy trình làm việc của họ.
Việc vận hành máy xúc lật khai thác mỏ chạy bằng pin dưới lòng đất gặp phải những thách thức nào?
Các bộ pin cần lịch sạc cẩn thận và quản lý nhiệt tốt. Trong các hầm mỏ sâu, chúng giúp giảm nhu cầu thông gió, nhưng khả năng chịu tải và thời gian chu kỳ cần được lập kế hoạch kỹ lưỡng hơn so với các mô hình chạy bằng diesel.
Liệu nhiên liệu diesel tái tạo có thể được sử dụng trong các máy xúc lật khai thác hầm mỏ hiện nay mà không cần sửa đổi gì không?
Đúng vậy. Phần lớn các máy xúc lật hầm mỏ hiện nay được thiết kế để hoạt động bằng dầu diesel tái tạo như một loại nhiên liệu thay thế "trực tiếp". Đây là một "bước đầu" rất hấp dẫn trong việc giảm phát thải trong các hầm mỏ trong ngắn hạn, và tạo thời gian để đánh giá đầy đủ tiềm năng của các công nghệ thay thế như pin nhiên liệu cho việc sử dụng lâu dài.
Các mỏ lựa chọn giữa pin nhiên liệu hydro và hệ thống pin cho máy xúc của họ như thế nào?
Thông thường, sự khác biệt phụ thuộc vào chu kỳ làm việc và cơ sở hạ tầng. Hydro hoạt động tốt hơn trong các ca làm việc dài, cường độ cao với việc tiếp nhiên liệu nhanh chóng. Pin phù hợp hơn cho các công việc ngắn, lặp đi lặp lại, nơi các trạm sạc có thể được thiết lập gần khu vực làm việc.
Các nhà điều hành mỏ cần lưu ý điều gì khi nâng cấp đội xe xúc lật khai thác mỏ dưới lòng đất?
Hãy tập trung vào các thiết bị được thiết kế để linh hoạt, có hỗ trợ địa phương mạnh mẽ và độ bền đã được chứng minh trong các điều kiện tương tự. Các nhà sản xuất có kinh nghiệm thực tế trong ngành khai thác mỏ sẽ giúp bạn lựa chọn giải pháp năng lượng phù hợp với bố cục mỏ và mục tiêu cụ thể của bạn.
