山西中南部鐵路呂梁山越嶺段選線方案研究

山西中南部鐵路呂梁山越嶺段選線方案研究

1煤炭集運(yùn)通道山西中部的鐵路線路從西起，從山東日照港出發(fā)，向山西省、河南和山東路穿越山西省、河南和山東路，全長約1200公里。它是山西省中部和南部能源輸出的主要通道，也是山西、河南和山東路之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系通道。本通道深入山西中南部地區(qū),山西省內(nèi)為煤炭集運(yùn)區(qū)段。為實(shí)現(xiàn)集運(yùn)目標(biāo),根據(jù)山西省內(nèi)煤炭資源分布規(guī)劃線路走向,溝通山西中南部河?xùn)|煤田、霍西煤田和沁水煤田三大煤田及主要礦區(qū),確定了山西省內(nèi)宏觀線路走向?yàn)橥咛痢R縣—柳林—隰縣—洪洞—安澤—長治。其中隰縣至洪洞段為呂梁山脈越嶺地段,是山西省內(nèi)控制工程地段,本段線路走向的選擇決定了山西省內(nèi)集運(yùn)系統(tǒng)的建設(shè)。2影響線路走向的因素隰縣至洪洞區(qū)域處于霍州煤田國家規(guī)劃礦區(qū)及鄉(xiāng)寧煤炭國家規(guī)劃礦區(qū),主要分布于呂梁山主脈區(qū)域,煤炭埋藏深度1100~900m不等。其中北起克城經(jīng)喬家灣、黑龍關(guān)至鄉(xiāng)寧縣長約100多km,寬20多km范圍內(nèi)煤炭開采已達(dá)到一定規(guī)模,采空區(qū)分布較廣。因此,區(qū)域內(nèi)規(guī)劃礦區(qū)和采空區(qū)是影響本段線路走向的重要因素。呂梁山脈為山西省內(nèi)著名山脈之一,南北走向。地形變化大,中間高、兩邊低。呂梁山脈西側(cè)、東側(cè)高差大,其中由呂梁山脈西側(cè)蒲縣喬家灣鎮(zhèn)昕水河河谷(海拔1220m)至東側(cè)洪洞汾河河谷(海拔440m),直線距離僅30km,高差達(dá)780m。越嶺工程成為影響本段線路走向的又一重要因素。除上述兩大控制因素外,本段范圍內(nèi)還有五鹿山國家級自然保護(hù)區(qū)一處,位于蒲縣北部,線路應(yīng)予以繞避。3關(guān)于這一計劃的研究3.1研究思路綜合以上控制因素,隰縣至洪洞區(qū)域內(nèi)采空區(qū)分布較廣,嚴(yán)重影響運(yùn)營安全,選線中需要高度重視采空區(qū)對線路的影響。(1)線路維護(hù)費(fèi)用如圖1所示,隰縣至洪洞比較順直的線路走向?yàn)橼艨h經(jīng)蒲縣至洪洞,過蒲縣后將經(jīng)過采空區(qū)范圍。為避免采空區(qū)對線路的影響,線路需繞行采空區(qū)范圍。根據(jù)收集的采空區(qū)資料,線路如南繞采空區(qū),需多繞行40多km,展線過多,不符合本通道作為大能力主干通道的工程定位;線路如北繞采空區(qū),線路展線20km,展線較短,且可利用的溝谷地形較多,越嶺隧道較短。因此繞避采空區(qū)方案主要研究北繞采空區(qū)的方案。(2)長隧道越嶺位置的確定本段含煤地層高程1100~900m不等,分布于蒲縣至洪洞中間呂梁山脈區(qū)域。結(jié)合中間高、兩邊低、西東高差大的地形特點(diǎn),如果能選擇適當(dāng)?shù)脑綆X位置,采用長隧道下鉆采空區(qū)、使線位于含煤地層以下通過不失為較好的方案。經(jīng)研究,采取早進(jìn)洞(進(jìn)洞高程1035m),足坡下坡,可以由含煤地層、采空區(qū)以下通過,長隧道越嶺的同時完全避免了采空區(qū)對線路走向的影響。因此下鉆采空區(qū)方案主要研究了下鉆采空區(qū)長隧道方案。3.2比較方案的選擇隰縣至洪洞段繞避采空區(qū)和呂梁山越嶺方案主要對北繞采空區(qū)短隧道方案和下鉆采空區(qū)長隧道方案進(jìn)行比選確定(見圖1)。(1)越嶺隧道方案受采空區(qū)影響,線路北繞采空區(qū)范圍:線路由隰縣起,向南經(jīng)寨子鎮(zhèn)后沿河谷行進(jìn),線路走行于五鹿山國家級保護(hù)區(qū)北部,于上莊村進(jìn)入長9.1km越嶺隧道。越嶺后向南展線經(jīng)雙昌、萬安,跨大運(yùn)高速公路、汾河,至方案比較終點(diǎn)洪洞。本方案線路長度為121.8km,橋梁106座32250m,隧道37座35450m,工程總投資為636235.2萬元。(2)南呂梁山長隧道5m具體線路走向:線路由隰縣起,修建單線向南沿東川河河谷,于午城鎮(zhèn)折向東,再沿昕水河河谷,在薛關(guān)鎮(zhèn)東南2km設(shè)蒲縣站(單雙線分界站)。經(jīng)蒲縣北部,沿昕水河北岸,于高厓底村設(shè)站后進(jìn)入南呂梁山長隧道(25280m),下鉆含煤底層和采空區(qū)(見圖2);于張家莊出長隧道后設(shè)站,再折向東先后跨大運(yùn)高速公路、汾河后,至方案比較終點(diǎn)洪洞南站,本方案線路長102.0km,橋梁51座16580m,隧道24座45620m,工程總投資為532442.7萬元。3.3與煤炭規(guī)劃礦區(qū)結(jié)合方面從與煤炭規(guī)劃礦區(qū)結(jié)合方面分析:本段煤炭規(guī)劃開采區(qū)主要位于蒲縣附近,下鉆采空區(qū)長隧道方案線路經(jīng)過蒲縣,沿昕水河河谷分布有車站,便于礦區(qū)專用線接軌,有利于帶動沿線煤炭開發(fā)。北繞采空區(qū)短隧道方案線路不經(jīng)過蒲縣,與規(guī)劃礦區(qū)距離25km左右,受五鹿山風(fēng)景區(qū)及地形影響,蒲縣煤炭外運(yùn)需再修建專用線長50km左右連通本通道或經(jīng)由公路運(yùn)輸,距離過長,不利于蒲縣煤炭規(guī)劃開發(fā)。因此與煤炭規(guī)劃礦區(qū)結(jié)合方面下鉆采空區(qū)長隧道方案較優(yōu)。從線路長度、運(yùn)營費(fèi)用方面分析:下鉆采空區(qū)長隧道方案線路長度較北繞采空區(qū)短隧道方案短19.8km,線路明顯順直,節(jié)省運(yùn)營費(fèi)用達(dá)3782.1萬元/年;因此線路長度和運(yùn)營費(fèi)用方面下鉆采空區(qū)長隧道方案較優(yōu)。從工程投資方面分析:下鉆采空區(qū)長隧道方案較北繞采空區(qū)短隧道方案節(jié)省投資103792.5萬元,占本段投資的19.5%;因此工程投資方面下鉆采空區(qū)長隧道方案較優(yōu)。從帶動地方經(jīng)濟(jì)方面分析:北繞采空區(qū)短隧道方案繞避采空區(qū)的同時,繞行蒲縣縣城,不能較好的帶動隰縣、蒲縣、洪洞等沿線城市的交流與發(fā)展;下鉆采空區(qū)長隧道方案經(jīng)過隰縣、蒲縣和洪洞等沿線重要經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn),有利于沿線人員交流和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展;因此從帶動地方經(jīng)濟(jì)方面分析,下鉆采空區(qū)長隧道方案較優(yōu)。從占壓資源方面分析:下鉆采空區(qū)長隧道方案隧道段落20多km線路走行于含煤地層以下,減少了對煤炭資源的占壓。而短隧道北繞采空區(qū)方案線路走行于煤炭規(guī)劃開采區(qū)范圍內(nèi),對煤炭資源占壓較多。因此,從占壓資源方面分析,下鉆采空區(qū)長隧道方案較優(yōu)。3.4縣至洪洞段綜上所述,下鉆采空區(qū)長隧道方案線路走行于含煤地層及采空區(qū)以下,解決了煤礦開采及采空區(qū)對鐵路運(yùn)營安全的影響,且與北繞采空區(qū)短隧道方案相比具有與煤炭規(guī)劃礦區(qū)結(jié)合較好、線路短直、工程投資省、有利于帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源占壓少等多方面優(yōu)點(diǎn),因此隰縣至洪洞段推薦方案為下鉆采空區(qū)長隧道方案。4采空區(qū)精細(xì)材料較少我國煤炭儲量豐富,煤炭的生產(chǎn)和運(yùn)輸對于保障我國能源安全具有重要的戰(zhàn)略意義,因此需要建設(shè)一定規(guī)模的煤炭運(yùn)輸鐵路。而煤炭產(chǎn)區(qū)大都經(jīng)過多年無序開采,形成大面積的采空區(qū)且詳細(xì)資料較少,給鐵路選線工作增加了很大的難度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),鐵路經(jīng)過