晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路方案研究

馬文軍

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)設(shè)計(jì)院，天津 300308)

1 概述

山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“晉煤集團(tuán)”)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路是山西省集疏運(yùn)系統(tǒng)的重要組成部分，能夠保障晉城地區(qū)能源輸出、滿足我國(guó)煤炭供給需求及保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、降低煤炭運(yùn)輸成本、保護(hù)環(huán)境等方面具有重要意義。晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路完善了晉南區(qū)域鐵路網(wǎng)布局，增加了集運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的靈活性，連通作用顯著，紐帶效果明顯，可進(jìn)一步發(fā)揮集運(yùn)網(wǎng)絡(luò)整體效益，保障山西中南部地區(qū)能源基地的煤炭輸出，進(jìn)一步發(fā)揮集運(yùn)網(wǎng)絡(luò)整體效益[1]。深入研究與相鄰鐵路之間的關(guān)系，在滿足晉煤集團(tuán)運(yùn)輸需求的同時(shí)，科學(xué)地制定本線的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保與周邊路網(wǎng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相匹配。選線時(shí)結(jié)合沿線采空區(qū)、井田分布情況，研究線路接軌方案及局部走向方案，確定了經(jīng)濟(jì)、合理的線路方案[2-3]。

在滿足晉煤集團(tuán)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要的同時(shí)，制定了合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以保證與周邊路網(wǎng)合理銜接。晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路適宜采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：鐵路等級(jí)為I級(jí)；正線數(shù)目為單線；限制坡度為13‰；最小曲線半徑為600 m；牽引種類(lèi)為電力；機(jī)車(chē)類(lèi)型為SS4貨運(yùn)機(jī)車(chē)；牽引質(zhì)量為5 000 t；到發(fā)線有效長(zhǎng)為1 080 m；閉塞類(lèi)型為半自動(dòng)閉塞[4-5]。

2 晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路線路走向方案

本線北端接軌引入山西中南部鐵路長(zhǎng)子南站山西省長(zhǎng)子縣能源交通物流有限公司長(zhǎng)子南鐵路專(zhuān)用線，途經(jīng)晉城礦區(qū)趙莊井田、長(zhǎng)平井田、樊莊井田、永和井田，南至東大井田。本線主要服務(wù)于晉城礦區(qū)煤炭外運(yùn)，通過(guò)在建山西中南部鐵路，形成一條縱貫晉城礦區(qū)南北的煤炭集運(yùn)通道。

本項(xiàng)目主要吸引范圍為晉城市，2020年晉城市的煤炭產(chǎn)量達(dá)到9 140萬(wàn)t，除當(dāng)?shù)叵M(fèi)794 萬(wàn)t外，外運(yùn)量達(dá)到8 346萬(wàn)t，其中利用侯月線(侯馬—月山)及太焦線(太原—焦作)外運(yùn)量為5 260萬(wàn)t，本項(xiàng)目接軌于山西中南部鐵路通道，線路沿線擁有豐富的煤炭資源，依托該條大能力出海通道以及當(dāng)?shù)刎S富的煤炭?jī)?chǔ)量、充足的產(chǎn)能，建設(shè)大型、高效的裝車(chē)基地，為積極發(fā)展煤炭經(jīng)濟(jì)提供了有利條件。

鐵路運(yùn)輸單位運(yùn)費(fèi)只有公路的1/6，在大宗、低附加值的散堆貨物運(yùn)輸中，具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)修建鐵路運(yùn)輸貨物，可為煤炭運(yùn)輸提供大運(yùn)力、低成本、安全可靠、全天候的運(yùn)輸服務(wù)，使當(dāng)?shù)孛禾磕茼槙惩膺\(yùn)，降低煤炭銷(xiāo)售價(jià)格，增強(qiáng)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略，將當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，拉動(dòng)內(nèi)需，增加人口就業(yè)，保障東南沿海地區(qū)能源供應(yīng)等具有重要意義。

2.1 接軌方案研究

晉煤集團(tuán)西區(qū)井田位于長(zhǎng)治市長(zhǎng)子縣南部、晉城市沁水縣東部和高平市西部地區(qū)，區(qū)域內(nèi)既有鐵路太焦線、侯月線，在建鐵路有山西中南部鐵路通道、嘉南線(嘉峰—南陳鋪)。由于太焦線、侯月線前方通道能力限制，本線吸引范圍的煤炭考慮主要通過(guò)接入在建山西中南部鐵路通道外運(yùn)。因此，按照同吸引井田地理位置就近原則，本線研究選擇山西中南部鐵路通道長(zhǎng)子南站作為接軌站，其余山西中南部鐵路通道相鄰車(chē)站安澤站相距72 km、壺關(guān)站相距42 km，均同吸引井田位置相距較遠(yuǎn)，工程投資較大[6]。

晉煤長(zhǎng)子南交接站設(shè)計(jì)為中間站，車(chē)站中心里程為CZK7+900；接軌于長(zhǎng)能集運(yùn)站西咽喉，考慮到車(chē)站站房便于行車(chē)指揮和交通便利，將站房設(shè)在鐵路左側(cè)。

晉煤長(zhǎng)子南交接站分為以下2個(gè)部分：①長(zhǎng)子南萬(wàn)噸組合、分解。設(shè)到發(fā)線9條(含正線1條)，到發(fā)線有效長(zhǎng)1 700 m，9條到發(fā)線滿足萬(wàn)噸列車(chē)組合分解條件；設(shè)置電力工區(qū)，設(shè)置1條接觸網(wǎng)作業(yè)線，有效長(zhǎng)80 m，2條軌道車(chē)作業(yè)線，有效長(zhǎng)80 m；機(jī)務(wù)段設(shè)置2條機(jī)庫(kù)線，有效長(zhǎng)80 m，2條機(jī)整線，有效長(zhǎng)200 m；工務(wù)工區(qū)設(shè)置2條軌道車(chē)庫(kù)線，有效長(zhǎng)80 m。站坪長(zhǎng)度范圍內(nèi)坡度0‰，由晉煤地方鐵路公司自營(yíng)管理。②長(zhǎng)子南晉煤與國(guó)鐵車(chē)輛交接。設(shè)置到發(fā)線5條(含正線)，有效長(zhǎng)均滿足1 700 m，納入國(guó)鐵代管。站坪長(zhǎng)度范圍內(nèi)坡度0‰。長(zhǎng)子南站改造方案平面布置示意圖如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)子南站改造方案平面布置示意圖Fig.1 Plane layout of Changzinan Station reconstruction scheme

在長(zhǎng)子南站西咽喉規(guī)劃設(shè)計(jì)接入山西省長(zhǎng)子縣能源交通物流有限公司長(zhǎng)子南鐵路專(zhuān)用線，專(zhuān)用線在長(zhǎng)子南站南側(cè)新設(shè)長(zhǎng)能集運(yùn)站，區(qū)間新建空、重車(chē)線分別引入長(zhǎng)子南站。研究在長(zhǎng)能集運(yùn)站南側(cè)并行新建長(zhǎng)子南交接站接軌引出本線，新建長(zhǎng)子南交接站同長(zhǎng)能集運(yùn)站DK1+950設(shè)聯(lián)絡(luò)線連通，進(jìn)而通過(guò)長(zhǎng)能集運(yùn)站空、重車(chē)線連接山西中南部鐵路通道長(zhǎng)子南站[7-8]。根據(jù)線路接入長(zhǎng)子南交接站的不同位置，研究了西線接軌方案和東線接軌方案，西線接軌方案和東線接軌方案平面示意圖如圖2所示。

圖2 西線接軌方案和東線接軌方案平面示意圖Fig.2 Schematic plans of scheme of rail connection to west line and that of rail connection to east line

2.1.1 西線接軌方案

該方案線路由新建長(zhǎng)子南交接站西咽喉DZK9+100處引出，線路折向西南，經(jīng)南圈溝村、義合村、東溝村和東峪村，在東峪村的西側(cè)設(shè)隧道穿越長(zhǎng)子木化石自然保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)，為繞避趙莊礦采空區(qū)、近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)，線路走行于木化石自然保護(hù)核心區(qū)東側(cè)(核心區(qū)外)，在河泊村西北側(cè)跨丹河，線路折向東南，在鹿宿村西側(cè)設(shè)趙莊站，出站后線路折向西南至比較終點(diǎn)DK13+200，比較段線路長(zhǎng)度為13.2 km。

2.1.2 東線接軌方案

該方案從新建長(zhǎng)子南交接站東咽喉ZDK6+200處引出，出站后線路折向西南穿越隧道，上跨趙莊礦既有專(zhuān)用線，繞避法新寺，經(jīng)法新寺西側(cè)，走行于省道227的西側(cè)，并行省道227，經(jīng)東莊、東范村和龍泉村，穿越坡根隧道，經(jīng)坡根村、十里村、東河村和什善村，在什善村北側(cè)穿越窯頭隧道，出隧道后設(shè)趙莊站，出站后至比較終點(diǎn)D1K13+488，比較段線路長(zhǎng)度為13.488 km。

2.1.3 方案比選

兩方案相距較近，工程地質(zhì)條件相當(dāng)，均不控制線路方案。從主要工程投資、線路長(zhǎng)度、運(yùn)營(yíng)及維修養(yǎng)護(hù)條件、壓礦資源、對(duì)長(zhǎng)子木化石自然保護(hù)區(qū)的影響、拆遷情況等維度，分別對(duì)2個(gè)比較方案進(jìn)行綜合比較，方案綜合評(píng)價(jià)如表1所示。經(jīng)綜合比選，研究暫推薦工程投資省、拆遷量小的西線接軌方案。

表1 方案綜合評(píng)價(jià)Tab.1 Comprehensive evaluation of schemes

2.2 線路局部方案比選

2.2.1 穿越和繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案

根據(jù)晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平礦提供的礦區(qū)采空區(qū)分布和近期規(guī)劃開(kāi)采范圍，結(jié)合周邊地形、地質(zhì)情況和相關(guān)村鎮(zhèn)規(guī)劃，對(duì)DK13+200～DK21+700穿越長(zhǎng)平礦區(qū)段線路研究了2個(gè)方案：穿越長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案和繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案[9-10]。穿越和繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案平面示意圖如圖3所示。

圖3 穿越和繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案平面示意圖Fig.3 Schematic plans of schemes of crossing and bypassing short-term planned mining area of Changping Mine

（1）局部穿越長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案。按照鐵路在礦區(qū)內(nèi)盡量順直選線原則，避免線路曲折展線多壓覆礦產(chǎn)資源的原則，本方案線路從比較起點(diǎn)DK13+200處引出，線路折向西南，在傘蓋村西南側(cè)設(shè)郝家莊1號(hào)、2號(hào)隧道、明家溝1號(hào)、2號(hào)隧道和公家山隧道，至比較終點(diǎn)DK21+700，比較段線路長(zhǎng)為8.5 km。

（2）繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案。按照盡量減少對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)干擾的影響，利用礦區(qū)內(nèi)既有500 kV高壓輸電線路保安煤柱通道，繞避礦區(qū)近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)的原則，本方案從比較起點(diǎn)D2K13+200處引出，線路折向西，在長(zhǎng)平礦界內(nèi)沿長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)邊界，設(shè)反向曲線隧道穿越，至比較終點(diǎn)D2K22+333，比較段線路長(zhǎng)度9.133 km。

（3）方案優(yōu)缺點(diǎn)分析。兩方案相距較近，工程地質(zhì)條件相當(dāng)，均不控制線路方案。從主要工程投資、線路長(zhǎng)度、工程方面、運(yùn)營(yíng)及維修養(yǎng)護(hù)條件、對(duì)礦井影響、壓礦資源等維度，分別對(duì)2個(gè)比較方案進(jìn)行綜合比較。方案綜合評(píng)價(jià)如表2所示。

根據(jù)表2分析，局部穿越長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案較繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案主要工程投資節(jié)省1 458.46萬(wàn)元，但局部穿越長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)，對(duì)礦井生產(chǎn)影響相對(duì)較大。繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案利用500 kV高壓輸電線路保安煤柱后壓覆礦產(chǎn)資源為947萬(wàn)t。綜上分析，本次研究推薦對(duì)長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采影響小，且壓覆礦產(chǎn)資源量少的繞避長(zhǎng)平礦近期規(guī)劃開(kāi)采區(qū)方案[11-12]。

表2 方案綜合評(píng)價(jià)Tab.2 Comprehensive evaluation of schemes

2.2.2 丁村東、西側(cè)走行方案

結(jié)合丁村附近下灣河周邊地形情況，本次在DK26+000～DK33+600研究了2個(gè)方案，即丁村西側(cè)方案和丁村東側(cè)方案。丁村西側(cè)方案和丁村東側(cè)方案平面示意圖如圖4所示。

圖4 丁村西側(cè)方案和丁村東側(cè)方案平面示意圖Fig.4 Schematic plans of schemes involving west side and east side of Ding Village

（1）丁村西側(cè)方案。線路從比較起點(diǎn)引出后折向西，穿越南村隧道后，上跨下灣河和北固公路，在丁村的北側(cè)線路折向西南，經(jīng)丁村、蔣西村、匣石灣村、瓦窯上村、棗元村和寺溝村至比較終點(diǎn)DK33+600，比較段線路長(zhǎng)7.6 km。

（2）丁村東側(cè)方案。線路從比較起點(diǎn)引出后，在南村的南側(cè)設(shè)隧道穿越七星嶺和尹家山，線路折向西，出隧道后線路上跨下灣河和北固公路，在棗元村的北側(cè)線路折向西南，穿越沙土窯隧道至比較終點(diǎn)D3K33+970，比較段線路長(zhǎng)7.97 km。

（3）方案優(yōu)缺點(diǎn)分析。兩方案相距較近，工程地質(zhì)條件相當(dāng)，均不控制線路方案。從主要工程投資、線路長(zhǎng)度、工程方面、壓礦資源、對(duì)周邊村鎮(zhèn)影響等維度，分別對(duì)2個(gè)比較方案進(jìn)行綜合比較，方案綜合評(píng)價(jià)如表3所示。

根據(jù)表3分析，丁村西側(cè)方案較丁村東側(cè)方案主要工程投資節(jié)省287.639萬(wàn)元，且壓覆礦產(chǎn)資源量相對(duì)較少，工程較易實(shí)施。因此，本次研究推薦投資省的丁村西側(cè)方案[13]。

表3 方案綜合評(píng)價(jià)Tab.3 Comprehensive evaluation of schemes

3 結(jié)束語(yǔ)

晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路的建設(shè)是促進(jìn)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，是實(shí)現(xiàn)晉煤集團(tuán)煤炭集約化運(yùn)輸?shù)谋ＷC，同時(shí)完善了該區(qū)域路網(wǎng)布局，增加了路網(wǎng)機(jī)動(dòng)性。結(jié)合山西地區(qū)鐵路路網(wǎng)的功能定位以及地區(qū)發(fā)展需要，研究晉煤集團(tuán)西區(qū)自營(yíng)地方鐵路方案，對(duì)比長(zhǎng)子南站西咽喉西線和東線2種接軌方案，比較分析各項(xiàng)接入方案的線路布局方式、工程投資及對(duì)城市規(guī)劃的影響等，可以為同類(lèi)礦區(qū)鐵路線路的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒[14-15]。