山西中南部铁路吕梁山越岭段选线方案研究

山西中南部铁路吕梁山越岭段选线方案研究

1煤炭集运通道山西中部的铁路线路从西起，从山东日照港出发，向山西省、河南和山东路穿越山西省、河南和山东路，全长约1200公里。它是山西省中部和南部能源输出的主要通道，也是山西、河南和山东路之间的经济联系通道。本通道深入山西中南部地区,山西省内为煤炭集运区段。为实现集运目标,根据山西省内煤炭资源分布规划线路走向,沟通山西中南部河东煤田、霍西煤田和沁水煤田三大煤田及主要矿区,确定了山西省内宏观线路走向为瓦塘—临县—柳林—隰县—洪洞—安泽—长治。其中隰县至洪洞段为吕梁山脉越岭地段,是山西省内控制工程地段,本段线路走向的选择决定了山西省内集运系统的建设。2影响线路走向的因素隰县至洪洞区域处于霍州煤田国家规划矿区及乡宁煤炭国家规划矿区,主要分布于吕梁山主脉区域,煤炭埋藏深度1100~900m不等。其中北起克城经乔家湾、黑龙关至乡宁县长约100多km,宽20多km范围内煤炭开采已达到一定规模,采空区分布较广。因此,区域内规划矿区和采空区是影响本段线路走向的重要因素。吕梁山脉为山西省内著名山脉之一,南北走向。地形变化大,中间高、两边低。吕梁山脉西侧、东侧高差大,其中由吕梁山脉西侧蒲县乔家湾镇昕水河河谷(海拔1220m)至东侧洪洞汾河河谷(海拔440m),直线距离仅30km,高差达780m。越岭工程成为影响本段线路走向的又一重要因素。除上述两大控制因素外,本段范围内还有五鹿山国家级自然保护区一处,位于蒲县北部,线路应予以绕避。3关于这一计划的研究3.1研究思路综合以上控制因素,隰县至洪洞区域内采空区分布较广,严重影响运营安全,选线中需要高度重视采空区对线路的影响。(1)线路维护费用如图1所示,隰县至洪洞比较顺直的线路走向为隰县经蒲县至洪洞,过蒲县后将经过采空区范围。为避免采空区对线路的影响,线路需绕行采空区范围。根据收集的采空区资料,线路如南绕采空区,需多绕行40多km,展线过多,不符合本通道作为大能力主干通道的工程定位;线路如北绕采空区,线路展线20km,展线较短,且可利用的沟谷地形较多,越岭隧道较短。因此绕避采空区方案主要研究北绕采空区的方案。(2)长隧道越岭位置的确定本段含煤地层高程1100~900m不等,分布于蒲县至洪洞中间吕梁山脉区域。结合中间高、两边低、西东高差大的地形特点,如果能选择适当的越岭位置,采用长隧道下钻采空区、使线位于含煤地层以下通过不失为较好的方案。经研究,采取早进洞(进洞高程1035m),足坡下坡,可以由含煤地层、采空区以下通过,长隧道越岭的同时完全避免了采空区对线路走向的影响。因此下钻采空区方案主要研究了下钻采空区长隧道方案。3.2比较方案的选择隰县至洪洞段绕避采空区和吕梁山越岭方案主要对北绕采空区短隧道方案和下钻采空区长隧道方案进行比选确定(见图1)。(1)越岭隧道方案受采空区影响,线路北绕采空区范围:线路由隰县起,向南经寨子镇后沿河谷行进,线路走行于五鹿山国家级保护区北部,于上庄村进入长9.1km越岭隧道。越岭后向南展线经双昌、万安,跨大运高速公路、汾河,至方案比较终点洪洞。本方案线路长度为121.8km,桥梁106座32250m,隧道37座35450m,工程总投资为636235.2万元。(2)南吕梁山长隧道5m具体线路走向:线路由隰县起,修建单线向南沿东川河河谷,于午城镇折向东,再沿昕水河河谷,在薛关镇东南2km设蒲县站(单双线分界站)。经蒲县北部,沿昕水河北岸,于高厓底村设站后进入南吕梁山长隧道(25280m),下钻含煤底层和采空区(见图2);于张家庄出长隧道后设站,再折向东先后跨大运高速公路、汾河后,至方案比较终点洪洞南站,本方案线路长102.0km,桥梁51座16580m,隧道24座45620m,工程总投资为532442.7万元。3.3与煤炭规划矿区结合方面从与煤炭规划矿区结合方面分析:本段煤炭规划开采区主要位于蒲县附近,下钻采空区长隧道方案线路经过蒲县,沿昕水河河谷分布有车站,便于矿区专用线接轨,有利于带动沿线煤炭开发。北绕采空区短隧道方案线路不经过蒲县,与规划矿区距离25km左右,受五鹿山风景区及地形影响,蒲县煤炭外运需再修建专用线长50km左右连通本通道或经由公路运输,距离过长,不利于蒲县煤炭规划开发。因此与煤炭规划矿区结合方面下钻采空区长隧道方案较优。从线路长度、运营费用方面分析:下钻采空区长隧道方案线路长度较北绕采空区短隧道方案短19.8km,线路明显顺直,节省运营费用达3782.1万元/年;因此线路长度和运营费用方面下钻采空区长隧道方案较优。从工程投资方面分析:下钻采空区长隧道方案较北绕采空区短隧道方案节省投资103792.5万元,占本段投资的19.5%;因此工程投资方面下钻采空区长隧道方案较优。从带动地方经济方面分析:北绕采空区短隧道方案绕避采空区的同时,绕行蒲县县城,不能较好的带动隰县、蒲县、洪洞等沿线城市的交流与发展;下钻采空区长隧道方案经过隰县、蒲县和洪洞等沿线重要经济据点,有利于沿线人员交流和经济的发展;因此从带动地方经济方面分析,下钻采空区长隧道方案较优。从占压资源方面分析:下钻采空区长隧道方案隧道段落20多km线路走行于含煤地层以下,减少了对煤炭资源的占压。而短隧道北绕采空区方案线路走行于煤炭规划开采区范围内,对煤炭资源占压较多。因此,从占压资源方面分析,下钻采空区长隧道方案较优。3.4县至洪洞段综上所述,下钻采空区长隧道方案线路走行于含煤地层及采空区以下,解决了煤矿开采及采空区对铁路运营安全的影响,且与北绕采空区短隧道方案相比具有与煤炭规划矿区结合较好、线路短直、工程投资省、有利于带动地方经济发展、资源占压少等多方面优点,因此隰县至洪洞段推荐方案为下钻采空区长隧道方案。4采空区精细材料较少我国煤炭储量丰富,煤炭的生产和运输对于保障我国能源安全具有重要的战略意义,因此需要建设一定规模的煤炭运输铁路。而煤炭产区大都经过多年无序开采,形成大面积的采空区且详细资料较少,给铁路选线工作增加了很大的难度。根据经验,铁路经过