煤運鐵路主線與礦區(qū)支線的選線設(shè)計探究

梁 棟

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司線路運輸處，西安 710043)

煤運鐵路主線與礦區(qū)支線的選線設(shè)計探究

梁 棟

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司線路運輸處，西安 710043)

結(jié)合紅淖鐵路紅淖段煤運主線與礦區(qū)支線的選線設(shè)計實踐，討論煤炭集運鐵路主線與礦區(qū)專用線統(tǒng)籌考慮時的選線思路、原則和需考慮的問題。通過綜合考慮礦區(qū)總體開發(fā)規(guī)劃、礦區(qū)井田分布及煤炭主要流向，從壓覆礦產(chǎn)、運輸組織、帶動地方經(jīng)濟發(fā)展、工程投資等方面，對煤運主線與礦區(qū)支線合建、分建進(jìn)行綜合分析，推薦采用不壓覆礦產(chǎn)、符合地方規(guī)劃，工程投資省、總費用現(xiàn)值小的紅淖鐵路煤運主線與礦區(qū)支線分建方案。

集運鐵路；礦區(qū)支線；紅淖鐵路；綜合比選

鐵路選線是一項綜合性強、牽扯面廣的復(fù)雜的系統(tǒng)工程；線路方案技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、社會接納性好、安全可靠是高質(zhì)量選線中必須考慮的首要問題[1-4]。在礦區(qū)鐵路選線中，集運主線的走向和敷設(shè)方式與礦區(qū)支線的分布、規(guī)模、集運方式既息息相關(guān)，又相互制約。必須結(jié)合礦區(qū)規(guī)劃，全面系統(tǒng)地考慮兩者之間的關(guān)系，同時充分征求地方意見，使形成的建設(shè)方案最優(yōu)，可實施性最強。結(jié)合同一投資主體投資建設(shè)的紅淖鐵路，對紅淖鐵路煤運主線與礦區(qū)支線合建、分建進(jìn)行綜合比選分析，提出煤運主線與礦區(qū)支線的合理建設(shè)方案。

1 概況

紅淖鐵路位于新疆維吾爾自治區(qū)東部的哈密地區(qū)，是疆煤外運重要的集運線路。主要承擔(dān)淖毛湖礦區(qū)、三塘湖礦區(qū)的煤炭外運。淖毛湖礦區(qū)東西長139 km，南北寬14.6 km，面積約2 031 km2。根據(jù)淖毛湖礦區(qū)的開發(fā)和利用規(guī)劃并結(jié)合礦區(qū)地形，礦區(qū)專用線主要沿礦區(qū)南緣東西向布置。與紅淖鐵路遠(yuǎn)期向三塘湖方向延伸的走向一致。紅淖鐵路初、近、遠(yuǎn)期預(yù)測的三塘湖礦區(qū)及以遠(yuǎn)和淖毛湖礦區(qū)的煤炭通過紅淖鐵路煤運主線的外運量見表1。

表1 礦區(qū)外運煤炭貨流密度 萬t

2 煤運集運主線與礦區(qū)支線選線的總體原則

(1)線路選線應(yīng)避免壓覆礦藏，方便產(chǎn)品外運，并結(jié)合礦區(qū)井田規(guī)劃，合理布線。

(2)根據(jù)礦區(qū)開發(fā)和利用計劃，以及煤炭和煤轉(zhuǎn)化項目的外運規(guī)劃，在對礦區(qū)內(nèi)部供應(yīng)量、外運量和流向進(jìn)行充分細(xì)化分析的基礎(chǔ)上，合理確定主線與支線的接線關(guān)系，減少技術(shù)作業(yè)環(huán)節(jié)，降低運營成本，使鐵路更好地服務(wù)于煤炭運輸。

(3)統(tǒng)籌考慮沿線地形地貌、煤炭集運主線與礦區(qū)支線的近遠(yuǎn)期運量關(guān)系及工程情況，確定各自主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)規(guī)模，研究技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的匹配性，合建與分建段鐵路能力的適應(yīng)性。

(4)選擇徑路順直、投資節(jié)省，與礦區(qū)、城鎮(zhèn)規(guī)劃相符性好的方案。

3 紅淖段集運主線與礦區(qū)支線合建、分建方案研究

方案研究背景。根據(jù)淖毛湖礦區(qū)的開發(fā)計劃(淖毛湖礦區(qū)分布見圖1)，礦區(qū)東西兩端的東四礦和白石湖煤礦率先開采，由此形成了紅淖段集運主線與礦區(qū)支線合建的優(yōu)點：①可減少東部礦區(qū)最早開采、產(chǎn)量最大的東四礦煤炭運輸?shù)倪\距；②可減少鐵路專用線的建設(shè)規(guī)模。

線路方案研究。結(jié)合以上背景，考慮本線向西延伸至三塘湖礦區(qū)的規(guī)劃，研究了紅淖段集運主線礦區(qū)支線合建方案(以下稱合建方案)和紅淖段集運主線礦區(qū)支線分建方案(以下稱分建方案)，方案示意見圖1。

圖1 紅淖段集運主線礦區(qū)支線合建、分建方案比選示意

3.1 分建方案

紅淖鐵路主線線路自比較起點引出后沿天山北側(cè)順柳淖運煤專用公路折向西，足坡而下穿東天山剝蝕丘陵區(qū)，二跨明伊高速公路，繞尤爾敦東山至淖毛湖設(shè)淖毛湖站。

淖三(三塘湖)鐵路自紅淖鐵路淖毛湖站引出后，上跨伊淖公路，由牛圈湖石油井田南側(cè)通過，經(jīng)岔哈泉、梧桐井子至規(guī)劃三塘湖工業(yè)園北側(cè)2 km處設(shè)置三塘湖站，至方案比較終點。

礦區(qū)鐵路支線線路自淖毛湖站引出后，緊坡展線至淖毛湖東站，繞避胡楊林景區(qū)至淖毛湖北。在淖毛湖東站引出煤化工專用線至煤化工站，并設(shè)聯(lián)絡(luò)線聯(lián)通礦區(qū)至煤化工方向。礦區(qū)鐵路由淖毛湖北分為東西兩條支線，東支線沿淖毛湖礦區(qū)東二礦、東三礦、東四礦詳勘區(qū)邊緣布線，設(shè)東二礦、東三礦、東四礦車站。西支線沿東一礦詳勘區(qū)、英格瑪一、二號礦探礦區(qū)、白石湖礦詳勘區(qū)邊緣布線，設(shè)置東一礦站、白石湖東站，于白石湖西礦井預(yù)留白石湖西站。

比較范圍內(nèi)分建各段線路正線合計總長度363.4 km，煤化工專用線11.72 km，橋梁總長10.82 km/57座，橋隧比重3.0%，靜態(tài)工程投資66.78億元。

3.2 合建方案

線路自比較起點引出后足坡而下，兩跨柳淖公路和伊明高速公路，后折向北沿淖毛湖胡楊林公益林區(qū)西側(cè)至礦區(qū)。向東串接?xùn)|四礦，設(shè)東四礦、東四礦東站；向西沿淖毛湖礦區(qū)邊緣布線至白石湖礦區(qū)沿線設(shè)東三礦、東二礦、淖毛湖北、東一礦、白石湖東站，出站后向西引線由牛圈湖石油井田北側(cè)5 km處通過，在鴨子泉附近集中展線，西行至方案比較終點三塘湖。在淖毛湖北站引出煤化工專用線至煤化工站。

比較范圍內(nèi)新建線路正線總長353.2 km，煤化工專用線21.20 km，橋梁總長20.18 km/57座，橋梁比重5.4%，靜態(tài)工程投資68.99億元。

3.3 方案比選

方案經(jīng)濟技術(shù)比較見表2。

表2 方案經(jīng)濟技術(shù)比較

3.3.1 從工程地質(zhì)條件分析

線路經(jīng)過地區(qū)不良地質(zhì)和特殊巖土主要有風(fēng)害、雪害、膨脹巖和石膏土，兩方案均自東天山北緣通過，故兩方案工程地質(zhì)條件基本相當(dāng)。

3.3.2 從壓覆礦藏條件分析

分建方案煤炭集運主線紅淖段及淖毛湖至三塘湖延伸線走行于淖毛湖礦區(qū)勘察區(qū)南緣，不存在壓覆礦藏的情況。合建方案煤炭集運主線沿淖毛湖礦區(qū)探礦區(qū)邊緣前行，位于淖毛湖、三塘湖礦區(qū)勘察區(qū)內(nèi)，壓覆礦藏段落較長，其中線路淖毛湖礦區(qū)穿越勘查區(qū)范圍長達(dá)100 km左右、穿越三塘湖礦區(qū)82 km。將來若因開采礦區(qū)需要，會對鐵路運營產(chǎn)生影響。因此，從壓覆礦藏條件分析，分建方案要優(yōu)于合建方案。

3.3.3 從運輸組織方面分析

分建方案專用線和煤運主線分設(shè)后，各煤礦裝車站對主線無干擾；合建方案煤運主線通過白石湖、東一礦、東二礦、東三礦裝車站，裝車站作業(yè)對煤運主線干擾較大。合建方案煤炭進(jìn)入煤化工加工后煤化工產(chǎn)品外運需折角運輸，占用正線能力。因此分建方案對煤運主線干擾小，更便于行車組織和運營管理。

3.3.4 從帶動地方經(jīng)濟發(fā)展方面分析

經(jīng)過與伊吾縣多次溝通，地方政府要求淖毛湖站設(shè)置于淖毛湖工業(yè)園區(qū)附近，以方便園區(qū)企業(yè)的貨物運輸，目前園區(qū)已引進(jìn)了廣匯新能源及宏業(yè)化工、同順源、寶山、金頂?shù)葦?shù)家與煤炭等資源相關(guān)的企業(yè)。分建方案淖毛湖站位于工業(yè)園區(qū)南側(cè)，符合地方規(guī)劃，有利于帶動地方經(jīng)濟發(fā)展。合建方案線路走行于礦區(qū)勘察區(qū)內(nèi)，淖毛湖北站距工業(yè)園區(qū)約30多公里，園區(qū)運輸要通過新建公路進(jìn)行轉(zhuǎn)運。故從地方規(guī)劃及帶動地方經(jīng)濟發(fā)展方面來看，分建方案較優(yōu)。

3.3.5 從鐵路職工生活條件方面分析

分建方案紅淖三鐵路管理機構(gòu)及機車運用段均設(shè)置于淖毛湖站，該站距鎮(zhèn)中心約7 km，且位于工業(yè)園區(qū)，水、電及交通設(shè)施便利，職工生活條件較好。合建方案淖毛湖北站距鎮(zhèn)區(qū)20多公里，目前地方配套設(shè)施幾乎沒有，生活極不方便。因此，從職工生活條件方面看分建方案較優(yōu)。

3.3.6 從與既有、規(guī)劃道路的干擾分析

兩方案均兩跨規(guī)劃伊明高速公路。合建方案需三跨柳淖運煤專用公路，該路運輸較為繁忙，施工時對其有一定干擾。

3.3.7 從國防要求方面分析

本段線路平行走行于中蒙國境線南側(cè)，《鐵路建設(shè)貫徹國防要求技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定“鐵路線路走向宜避免平行國境線，當(dāng)無法避免時，兩者相距不宜小于45 km。確因特殊情況不足45 km時，可降低至30 km”。兩方案與國境線的距離見表3。

表3 各方案與國境線關(guān)系比較 km

兩方案均不滿足《國防規(guī)程》要求，但明顯分建方案離國境線更遠(yuǎn)，較合建方案優(yōu)。

3.3.8 從工程設(shè)置條件及投資方面分析

初期，合建方案總建筑長度較分建方案短0.74 km，但合建方案通過部分丘陵地區(qū)，地形起伏較大，橋梁比重較大，路基支擋工程也較大，靜態(tài)工程投資較分建方案增加2.21億元。由表1可知，近、遠(yuǎn)期三塘湖礦區(qū)及以遠(yuǎn)通過運量大，煤炭集運主線能力不足，需增建二線。比較范圍內(nèi)增建二線長度見表4。

表4 遠(yuǎn)期主線增建二線長度 km

由表4可知，遠(yuǎn)期合建方案增建二線長度、相關(guān)工程中疏解線長度較分建方案增加65.5 km和10.6 km，工程投資增加12.1億元。分析可知，合建方案近、遠(yuǎn)期工程投資都較大。

3.3.9 從煤炭運距方面分析

合建方案東三礦和東四礦煤炭近遠(yuǎn)期運量分別為1 500、2 300萬t，運距可縮短約14 km，但本線運量較大的白石湖礦近遠(yuǎn)期運量分別為1 700、2 500萬t，運營長度繞長約28 km。三塘湖礦區(qū)外運量近遠(yuǎn)期分別為1 430、4 440萬t，運營長度繞長近75 km，運距增加較多。本線遠(yuǎn)景將延伸至將軍廟，合建方案將加大準(zhǔn)東等礦區(qū)貨流的運距。

3.3.10 經(jīng)濟性比較

采用總費用現(xiàn)值比較法，計算各方案工程投資、機車購置費和各年度運營成本，將各年度總費用折現(xiàn)至基年進(jìn)行比較。計算期按25年，基準(zhǔn)年2011年，折現(xiàn)率3%。各方案工程投資及費用現(xiàn)值累計值計算結(jié)果詳見表5。

表5 各方案總費用現(xiàn)值比較 億元

由表5可見，合建方案由于遠(yuǎn)期雙線段落長，運營成本支出大，工程投資現(xiàn)值大，總費用現(xiàn)值高，經(jīng)濟性較差。

4 結(jié)論

通過以上綜合比選，紅淖段集運主線與礦區(qū)支線分建方案雖近期總建筑長度略長，但具有主線不壓覆礦藏、與地方規(guī)劃相符性好、有利于帶動地方經(jīng)濟發(fā)展、職工生活較便利及工程投資省、總費用現(xiàn)值較小，遠(yuǎn)期增建二線長度短等優(yōu)點。與合建方案的兩個優(yōu)點相比，分建方案優(yōu)勢更突出。因此，在集運主線深入礦區(qū)不盡合理的情況下，紅淖段集運主線與礦區(qū)支線分建方案更優(yōu)。對同一投資主體投資的紅淖鐵路投資人的經(jīng)濟效益更顯著，同時更利于鐵路資源的優(yōu)化配置和礦區(qū)的整體開發(fā)。

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Study on Route Selection of Main Railway Coal Line and Mine Branch Line

LIANG Dong

(Railway Engineering Design Department， China Railway First Survey and Design Institute Group Co. Ltd.， Xi’an 710043, China)

With reference to the practices in the route selection of Hong-Nao railway coal line and branch coal line in mine area， the paper discusses the concepts， principles and issues to be considered in the selection of the main railway coal line and mine dedicated line. In consideration of the overall mine development， the distribution and main flow of the coal， the paper analyses the proposals for joint construction and separate construction of the coal main line and the branch line in perspectives of overlaid mining， transport organization， local economic development， project investment. Thus， the separate construction is recommended for the benefit of local development， less engineering investment and low total cost.

Cargo rail; Mine branch line; Hong-Nao railway; Comprehensive analysis and comparison

2015-02-03；

2015-03-18

梁 棟(1984—)，男，工程師，2010年畢業(yè)于西南交通大

學(xué)，工學(xué)碩士，E-mail：swjtuld@qq.com。

1004-2954(2015)11-0031-04

U212.3

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.11.008