復(fù)雜地形條件下煤炭外運方式分析

　　摘 要: 為選取復(fù)雜地形條件下煤炭外運的合理方式，以典型的里必煤礦煤炭外運方式為研究對象，對鐵路、公路及帶式輸送機(jī) 3 種運輸方式的對比分析，得出里必煤礦采用鐵路運輸比公路運輸和帶式輸送機(jī)運輸更具競爭優(yōu)勢，能確保煤炭外部運輸通路順暢，保證礦井生產(chǎn)的連續(xù)性，但存在建設(shè)前期手續(xù)復(fù)雜、投資高和占地多等缺點。結(jié)合里必煤礦實際情況，通過現(xiàn)場調(diào)研，以及定量和定性分析相結(jié)合的方法，總結(jié)出山區(qū)復(fù)雜地形下經(jīng)濟(jì)合理的煤炭運輸方式，可以為我國類似煤礦外運通道的建設(shè)做以借鑒。

　　本文源自陜西煤炭 發(fā)表時間：2021-01-25《陜西煤炭》雜志是陜西煤炭系統(tǒng)一份綜合性科技期刊。由陜西省煤炭工業(yè)局、陜西煤礦安全監(jiān)察局主管，陜西省煤炭工業(yè)協(xié)會,神華集團(tuán)東勝煤炭有限責(zé)任公司主辦。國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN：61-1382/TD;國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN：1671-749X。

　　關(guān)鍵詞: 煤炭外運; 鐵路運輸; 公路運輸; 帶式輸送機(jī)運輸

　　煤炭外部運輸系統(tǒng)是煤礦建設(shè)不可缺少的重要工程之一[1 - 3]。目前我國大部分礦井生產(chǎn)的煤炭除部分地銷外，主要通過長距離運往我國華中、華南及華東等地區(qū)，長距離運輸往往采用運營費用較小的鐵路運輸，或采用鐵路結(jié)合海運或者河運的運輸方式，隨著鐵路運輸網(wǎng)的日益完善，國內(nèi)主要運煤干線鐵路已經(jīng)建成，主要礦區(qū)與國家干線鐵路相連的礦區(qū)鐵路也已經(jīng)形成[4 - 6]。對于某些煤礦，因考慮井下開采及地形地質(zhì)等因素，工業(yè)場地距離干線鐵路車站仍有一定距離，這就存在煤礦工業(yè)場地至附近鐵路車站上站的煤炭短途運輸問題。短途運輸?shù)姆绞街饕泄愤\輸、鐵路運輸、帶式輸送機(jī)運輸，可采用單一運輸方式，也可以采用聯(lián)合的運輸方式[7 - 10]。煤礦外部運輸通道可靠順暢，經(jīng)濟(jì)合理，對保證煤礦生產(chǎn)的連續(xù)性，降低煤炭外銷成本，節(jié)能減排有著非常重要的意義。

　　1 煤炭運輸方式

　　1. 1 主要特征及適用條件

　　目前，我國煤炭運輸主要以運量大、運距遠(yuǎn)、成本低、安全可靠的鐵路運輸為主，大部分可以組織運輸列車直達(dá)，實現(xiàn)點對點、戶對戶運輸，直達(dá)終端煤炭用戶，多與公路運輸或帶式輸送機(jī)運輸聯(lián)合運輸。近幾年發(fā)展應(yīng)用起來的帶式輸送機(jī)運輸具有投資低、占地少、管理方便以及爬坡適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點，多適用于礦區(qū)之間或者運往鐵路裝車站等點對點的煤炭運輸，為煤炭外運提供了新的運輸方式。

　　1. 2 里必煤礦概況

　　里必煤礦是我國在建的重點礦井之一，礦井設(shè)計規(guī)模 4. 00 Mt /a，煤質(zhì)優(yōu)良。里必煤礦地處地形復(fù)雜，氣候條件差，區(qū)域地貌為山嶺重丘，地形破碎，山體陡峭，煤礦工業(yè)場地南靠大山，北臨沁水河; 地區(qū)四季分明，晝夜溫差大，年平均氣溫低，十月中旬至次年三月上旬已進(jìn)入霜凍期。里必煤礦周邊現(xiàn)有侯月鐵路、高沁高速、省道 S331，為里必煤礦煤炭外運提供方便。里必礦井生產(chǎn)的煤炭需運至侯月鐵路鄭莊車站，再通過侯月鐵路外運華東、華中等地。根據(jù)煤礦周邊鐵路、公路等交通條件和沿線自然地形及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，里必煤礦工業(yè)場地至鄭莊站之間有鐵路、公路和帶式輸送機(jī) 3 種運輸方式可供選擇。

　　2 里必煤礦運輸方式分析

　　2. 1 鐵路運輸

　　鐵路運輸是新建礦井鐵路專用線在侯月線鄭莊站接軌，并設(shè)礦井鐵路裝車站，在礦井鐵路裝車站裝車并組織開行始發(fā)直達(dá)列車的運輸方式，完成一套鐵路運輸需建設(shè)以下主要工程: 鄭莊站改造、礦井鐵路專用線( 長度 16. 28 km) 及鐵路裝車站，總投資 10. 89 億元。

　　2. 2 公路運輸

　　2. 2. 1 運煤汽車車流量計算

　　里必煤礦運量為 4. 0 Mt /a，平均采用載重 30 t 載重汽車運輸，按照煤炭企業(yè) 330 天/a 工作日，考慮 1. 20 運輸不均衡系統(tǒng)，每天雙向載重汽車輛數(shù)為 970 輛，折合成標(biāo)準(zhǔn)小客車為 3 880 輛/ d，每小時交通量為 162 輛。

　　2. 2. 2 既有道路通行能力分析

　　里必煤礦工業(yè)場地緊鄰省道 S331，并且該公路經(jīng)過鄭莊站，首先對該道路通行能力進(jìn)行分析。該段為二級公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度 8. 5 m，路面寬度 7. 5 m，彎道多，坡度大，通行條件差，視距不足段占線路總長度的 50% ，該段行車速度為 40 km / h，采用三級服務(wù)水平，最大服務(wù)交通量為 2 300 輛/ h( 理想通行能力) × 0. 42 = 966 輛。實際通行能力計算參照式( 1) SF = MSF × fW × fd × ff × fHV ( 1)

　　式中，fW 為路面寬度修正系數(shù)，取 0. 84; fd 為方向分布修正系數(shù)( 60 /40) ，取 0. 94; ff 為橫向干擾修正系數(shù)，取 0. 75; fHV 為交通組成修正系數(shù)，按小客車 15% ，中型車 25% ( 折算系數(shù) 2. 0) ，大型車 25% ( 折算系數(shù) 3. 0) ，拖掛車 35% ( 折算系數(shù) 4. 0) ，計算后修正系數(shù)取 0. 35。則實際通行能力為 200 輛/h，晝夜交通量 4 800 輛。經(jīng)過現(xiàn)場多次調(diào)查，該道路的小時實際交通量為 120 輛，里必煤礦 4. 0 Mt /a 運量產(chǎn)生的 162 輛/ h，該公路交通量猛增共計 282 輛/ h，晝夜交通量達(dá)到 6 768 輛，交通量超出最大服務(wù)水平的 41% ，加上社會車輛和矸石車輛的交叉干擾大，以及白天和夜間行車的不均衡性，因此，該公路不能承擔(dān)里必煤礦全部煤炭外運任務(wù)，而既有省道 S331 受侯月鐵路和沁水河道的限制，擴(kuò)建改造非常困難，因此需要新建運煤專用道路。

　　2. 2. 3 新建運煤公路及其它配套設(shè)施

　　按照里必煤礦的運量，新建運煤公路采用公路二級標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度 10 m，公路起于里必工業(yè)場地，沿著沁水河南邊布線，終于鄭莊車站對面，總 長 9. 2 km，另外需要修建儲裝卸運系統(tǒng)、鄭莊站的改造和鐵路裝車站，總投資 7. 22 億元。

　　2. 3 帶式輸送機(jī)運輸

　　帶式輸送機(jī)是最為常見的物料連續(xù)輸送設(shè)備，在煤炭、礦山、建材、港口等領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，帶式輸送機(jī)向長運距、大型化方向飛速發(fā)展。由于帶式輸送機(jī)可以全天候、大輸送量、長距離、連續(xù)性的實現(xiàn)散狀物料的輸送，因而在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。與公路運輸相比，帶式輸送機(jī)的運營費用相對較低，有資料表明，在 5 km 運距時與汽車運營費的比率為 1∶ 2. 4。近年來，隨著國際汽油價格的持續(xù)走高，其差距還將變得更大。里必工業(yè)場地距離鄭莊車站 8 km，可以修建帶式輸送機(jī)運輸原煤進(jìn)入侯月線。完成帶式輸送機(jī)運輸需要建設(shè)帶式輸送機(jī)( 長度 8. 5 km) 、儲裝運系統(tǒng)、鄭莊站改造和鐵路裝車站，總投資 8. 45 億元。

　　3 運輸方式對比及適用條件

　　3. 1 經(jīng)濟(jì)性比較

　　里必煤礦 3 種運輸方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表 1。

　　3. 2 對比分析

　　3. 2. 1 公路運輸公路運輸雖然前期建設(shè)投資較小，建設(shè)周期短，但存在運量小、能耗大、運營成本高、環(huán)境污染大，不安全因素多，占地多，并且該地區(qū)道路運輸受天氣、氣候影響較大，特別是冬季低溫雨雪天，高速公路經(jīng)常關(guān)閉，等級公路運行條件更差，無法保證煤炭正常外運。因此，里必煤礦煤炭外運不推薦公路運輸方式。

　　3. 2. 2 帶式輸送機(jī)運輸

　　帶式輸送機(jī)運輸至侯月鐵路接軌站，需要修建帶式輸送機(jī) 8. 5 km，長距離膠帶運輸在丘陵區(qū)地管理、養(yǎng)護(hù)維修等方面困難; 長距離運輸存在冬季保溫、走廊的封閉、煤炭的安全等問題，并且?guī)捷斔蜋C(jī)運輸運營費比鐵路運輸高; 另外，修建帶式輸送機(jī)的同時，仍需要建設(shè)鐵路裝車站及接軌站改造等配套工程，該配套工程在整個煤礦中所占的投資比例較高，綜合分析比較，采用帶式輸送機(jī)運輸方式優(yōu)勢不明顯。

　　3. 2. 3 鐵路運輸

　　鐵路運輸品種單一、裝車站布置單一，采用快速裝車系統(tǒng)裝車，裝車速度快; 列車組織直達(dá)運輸，沿途不需要二次倒運; 鐵路運輸可靠性高，適應(yīng)全天候運輸，保證礦井生產(chǎn)的連續(xù)性; 鐵路運輸效率高，運量大，能給煤礦發(fā)展提供空間; 鐵路運營費低，降低了煤炭外運成本; 鐵路運輸可委托國鐵代為管理和運營，減少運輸人員的配置。因此，里必煤礦采用鐵路運輸比公路運輸和帶式輸送機(jī)運輸更具競爭優(yōu)勢，并能確保煤炭外部運輸通路順暢，保證礦井生產(chǎn)的連續(xù)性，但鐵路運輸仍存在著建設(shè)前期手續(xù)復(fù)雜、投資高和占地多等缺點。

　　3. 3 不同運輸方式的適用條件

　　結(jié)合已建成煤礦的外運方式，總結(jié)出常見的 3 種煤炭運輸方式的主要特征及適用條件，見表 2。

　　4 結(jié)語

　　煤炭外運方式正確選擇，要根據(jù)煤炭運向、運量、運距、區(qū)域交通運輸條件以及地形地貌、工程地質(zhì)、氣候、環(huán)境等綜合因素決定，結(jié)合運輸方式的特點進(jìn)行綜合比較，可采用單一運輸方式，也可以采用聯(lián)合運輸?shù)姆绞健＝?jīng)過對里必煤礦的分析，因地形條件復(fù)雜，鐵路建設(shè)工程投資較大，只有運量達(dá)到一定值后才能在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)投資回收; 公路運輸，公路建設(shè)較能適應(yīng)地形的要求，能夠更快地帶動周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是運行費較高，對環(huán)境污染嚴(yán)重，只能適應(yīng)于較短距離的倒運; 帶式輸送機(jī)運輸，帶式輸送機(jī)爬坡能力大，能很好地適應(yīng)復(fù)雜地形，工程投資低，但是運營費高，運營支出隨著運營長度的增加呈非線性增長，運營長度過長，經(jīng)濟(jì)上不合理。