晋煤集团西区自营地方铁路方案研究
马文军
(中铁第六勘察设计院集团有限公司 线路站场设计院，天津 300308)
山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司(以下简称“晋煤集团”)西区自营地方铁路是山西省集疏运系统的重要组成部分，能够保障晋城地区能源输出、满足我国煤炭供给需求及保障国民经济发展的需要，在促进地区经济发展、降低煤炭运输成本、保护环境等方面具有重要意义。晋煤集团西区自营地方铁路完善了晋南区域铁路网布局，增加了集运网络的灵活性，连通作用显著，纽带效果明显，可进一步发挥集运网络整体效益，保障山西中南部地区能源基地的煤炭输出，进一步发挥集运网络整体效益[1]。深入研究与相邻铁路之间的关系，在满足晋煤集团运输需求的同时，科学地制定本线的主要技术标准，确保与周边路网主要技术标准相匹配。选线时结合沿线采空区、井田分布情况，研究线路接轨方案及局部走向方案，确定了经济、合理的线路方案[2-3]。
在满足晋煤集团长远发展需要的同时，制定了合理的技术标准，以保证与周边路网合理衔接。晋煤集团西区自营地方铁路适宜采用的主要技术标准为：铁路等级为I级；
正线数目为单线；
限制坡度为13‰；
最小曲线半径为600 m；
牵引种类为电力；
机车类型为SS4货运机车；
牵引质量为5 000 t；
到发线有效长为1 080 m；
闭塞类型为半自动闭塞[4-5]。
本线北端接轨引入山西中南部铁路长子南站山西省长子县能源交通物流有限公司长子南铁路专用线，途经晋城矿区赵庄井田、长平井田、樊庄井田、永和井田，南至东大井田。本线主要服务于晋城矿区煤炭外运，通过在建山西中南部铁路，形成一条纵贯晋城矿区南北的煤炭集运通道。
本项目主要吸引范围为晋城市，2020年晋城市的煤炭产量达到9 140万t，除当地消费794 万t外，外运量达到8 346万t，其中利用侯月线(侯马—月山)及太焦线(太原—焦作)外运量为5 260万t，本项目接轨于山西中南部铁路通道，线路沿线拥有丰富的煤炭资源，依托该条大能力出海通道以及当地丰富的煤炭储量、充足的产能，建设大型、高效的装车基地，为积极发展煤炭经济提供了有利条件。
铁路运输单位运费只有公路的1/6，在大宗、低附加值的散堆货物运输中，具有明显竞争优势。通过修建铁路运输货物，可为煤炭运输提供大运力、低成本、安全可靠、全天候的运输服务，使当地煤炭能顺畅外运，降低煤炭销售价格，增强在市场中的竞争能力，对于实现我国能源发展战略，将当地资源优势转化为经济优势，促进地方经济快速发展，拉动内需，增加人口就业，保障东南沿海地区能源供应等具有重要意义。
2.1 接轨方案研究
晋煤集团西区井田位于长治市长子县南部、晋城市沁水县东部和高平市西部地区，区域内既有铁路太焦线、侯月线，在建铁路有山西中南部铁路通道、嘉南线(嘉峰—南陈铺)。由于太焦线、侯月线前方通道能力限制，本线吸引范围的煤炭考虑主要通过接入在建山西中南部铁路通道外运。因此，按照同吸引井田地理位置就近原则，本线研究选择山西中南部铁路通道长子南站作为接轨站，其余山西中南部铁路通道相邻车站安泽站相距72 km、壶关站相距42 km，均同吸引井田位置相距较远，工程投资较大[6]。
晋煤长子南交接站设计为中间站，车站中心里程为CZK7+900；
接轨于长能集运站西咽喉，考虑到车站站房便于行车指挥和交通便利，将站房设在铁路左侧。
晋煤长子南交接站分为以下2个部分：①长子南万吨组合、分解。设到发线9条(含正线1条)，到发线有效长1 700 m，9条到发线满足万吨列车组合分解条件；
设置电力工区，设置1条接触网作业线，有效长80 m，2条轨道车作业线，有效长80 m；
机务段设置2条机库线，有效长80 m，2条机整线，有效长200 m；
工务工区设置2条轨道车库线，有效长80 m。站坪长度范围内坡度0‰，由晋煤地方铁路公司自营管理。②长子南晋煤与国铁车辆交接。设置到发线5条(含正线)，有效长均满足1 700 m，纳入国铁代管。站坪长度范围内坡度0‰。长子南站改造方案平面布置示意图如图1所示。
图1 长子南站改造方案平面布置示意图Fig.1 Plane layout of Changzinan Station reconstruction scheme
在长子南站西咽喉规划设计接入山西省长子县能源交通物流有限公司长子南铁路专用线，专用线在长子南站南侧新设长能集运站，区间新建空、重车线分别引入长子南站。研究在长能集运站南侧并行新建长子南交接站接轨引出本线，新建长子南交接站同长能集运站DK1+950设联络线连通，进而通过长能集运站空、重车线连接山西中南部铁路通道长子南站[7-8]。根据线路接入长子南交接站的不同位置，研究了西线接轨方案和东线接轨方案，西线接轨方案和东线接轨方案平面示意图如图2所示。
图2 西线接轨方案和东线接轨方案平面示意图Fig.2 Schematic plans of scheme of rail connection to west line and that of rail connection to east line
2.1.1 西线接轨方案
该方案线路由新建长子南交接站西咽喉DZK9+100处引出，线路折向西南，经南圈沟村、义合村、东沟村和东峪村，在东峪村的西侧设隧道穿越长子木化石自然保护区缓冲区，为绕避赵庄矿采空区、近期规划开采区，线路走行于木化石自然保护核心区东侧(核心区外)，在河泊村西北侧跨丹河，线路折向东南，在鹿宿村西侧设赵庄站，出站后线路折向西南至比较终点DK13+200，比较段线路长度为13.2 km。
2.1.2 东线接轨方案
该方案从新建长子南交接站东咽喉ZDK6+200处引出，出站后线路折向西南穿越隧道，上跨赵庄矿既有专用线，绕避法新寺，经法新寺西侧，走行于省道227的西侧，并行省道227，经东庄、东范村和龙泉村，穿越坡根隧道，经坡根村、十里村、东河村和什善村，在什善村北侧穿越窑头隧道，出隧道后设赵庄站，出站后至比较终点D1K13+488，比较段线路长度为13.488 km。
2.1.3 方案比选
两方案相距较近，工程地质条件相当，均不控制线路方案。从主要工程投资、线路长度、运营及维修养护条件、压矿资源、对长子木化石自然保护区的影响、拆迁情况等维度，分别对2个比较方案进行综合比较，方案综合评价如表1所示。经综合比选，研究暂推荐工程投资省、拆迁量小的西线接轨方案。
表1 方案综合评价Tab.1 Comprehensive evaluation of schemes
2.2 线路局部方案比选
2.2.1 穿越和绕避长平矿近期规划开采区方案
根据晋煤集团长平矿提供的矿区采空区分布和近期规划开采范围，结合周边地形、地质情况和相关村镇规划，对DK13+200～DK21+700穿越长平矿区段线路研究了2个方案：穿越长平矿近期规划开采区方案和绕避长平矿近期规划开采区方案[9-10]。穿越和绕避长平矿近期规划开采区方案平面示意图如图3所示。
图3 穿越和绕避长平矿近期规划开采区方案平面示意图Fig.3 Schematic plans of schemes of crossing and bypassing short-term planned mining area of Changping Mine
（1）局部穿越长平矿近期规划开采区方案。按照铁路在矿区内尽量顺直选线原则，避免线路曲折展线多压覆矿产资源的原则，本方案线路从比较起点DK13+200处引出，线路折向西南，在伞盖村西南侧设郝家庄1号、2号隧道、明家沟1号、2号隧道和公家山隧道，至比较终点DK21+700，比较段线路长为8.5 km。
（2）绕避长平矿近期规划开采区方案。按照尽量减少对矿区生产干扰的影响，利用矿区内既有500 kV高压输电线路保安煤柱通道，绕避矿区近期规划开采区的原则，本方案从比较起点D2K13+200处引出，线路折向西，在长平矿界内沿长平矿近期规划开采区边界，设反向曲线隧道穿越，至比较终点D2K22+333，比较段线路长度9.133 km。
（3）方案优缺点分析。两方案相距较近，工程地质条件相当，均不控制线路方案。从主要工程投资、线路长度、工程方面、运营及维修养护条件、对矿井影响、压矿资源等维度，分别对2个比较方案进行综合比较。方案综合评价如表2所示。
根据表2分析，局部穿越长平矿近期规划开采区方案较绕避长平矿近期规划开采区方案主要工程投资节省1 458.46万元，但局部穿越长平矿近期规划开采区，对矿井生产影响相对较大。绕避长平矿近期规划开采区方案利用500 kV高压输电线路保安煤柱后压覆矿产资源为947万t。综上分析，本次研究推荐对长平矿近期规划开采影响小，且压覆矿产资源量少的绕避长平矿近期规划开采区方案[11-12]。
表2 方案综合评价Tab.2 Comprehensive evaluation of schemes
2.2.2 丁村东、西侧走行方案
结合丁村附近下湾河周边地形情况，本次在DK26+000～DK33+600研究了2个方案，即丁村西侧方案和丁村东侧方案。丁村西侧方案和丁村东侧方案平面示意图如图4所示。
图4 丁村西侧方案和丁村东侧方案平面示意图Fig.4 Schematic plans of schemes involving west side and east side of Ding Village
（1）丁村西侧方案。线路从比较起点引出后折向西，穿越南村隧道后，上跨下湾河和北固公路，在丁村的北侧线路折向西南，经丁村、蒋西村、匣石湾村、瓦窑上村、枣元村和寺沟村至比较终点DK33+600，比较段线路长7.6 km。
（2）丁村东侧方案。线路从比较起点引出后，在南村的南侧设隧道穿越七星岭和尹家山，线路折向西，出隧道后线路上跨下湾河和北固公路，在枣元村的北侧线路折向西南，穿越沙土窑隧道至比较终点D3K33+970，比较段线路长7.97 km。
（3）方案优缺点分析。两方案相距较近，工程地质条件相当，均不控制线路方案。从主要工程投资、线路长度、工程方面、压矿资源、对周边村镇影响等维度，分别对2个比较方案进行综合比较，方案综合评价如表3所示。
根据表3分析，丁村西侧方案较丁村东侧方案主要工程投资节省287.639万元，且压覆矿产资源量相对较少，工程较易实施。因此，本次研究推荐投资省的丁村西侧方案[13]。
表3 方案综合评价Tab.3 Comprehensive evaluation of schemes
晋煤集团西区自营地方铁路的建设是促进运输结构调整的需要，是实现晋煤集团煤炭集约化运输的保证，同时完善了该区域路网布局，增加了路网机动性。结合山西地区铁路路网的功能定位以及地区发展需要，研究晋煤集团西区自营地方铁路方案，对比长子南站西咽喉西线和东线2种接轨方案，比较分析各项接入方案的线路布局方式、工程投资及对城市规划的影响等，可以为同类矿区铁路线路的设计提供参考和借鉴[14-15]。
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