复杂地形条件下煤炭外运方式分析

常建华

(中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710054)

0 引言

煤炭外部运输系统是煤矿建设不可缺少的重要工程之一[1-3]。目前我国大部分矿井生产的煤炭除部分地销外，主要通过长距离运往我国华中、华南及华东等地区，长距离运输往往采用运营费用较小的铁路运输，或采用铁路结合海运或者河运的运输方式，随着铁路运输网的日益完善，国内主要运煤干线铁路已经建成，主要矿区与国家干线铁路相连的矿区铁路也已经形成[4-6]。对于某些煤矿，因考虑井下开采及地形地质等因素，工业场地距离干线铁路车站仍有一定距离，这就存在煤矿工业场地至附近铁路车站上站的煤炭短途运输问题。短途运输的方式主要有公路运输、铁路运输、带式输送机运输，可采用单一运输方式，也可以采用联合的运输方式[7-10]。煤矿外部运输通道可靠顺畅，经济合理，对保证煤矿生产的连续性，降低煤炭外销成本，节能减排有着非常重要的意义。

1 煤炭运输方式

1.1 主要特征及适用条件

目前，我国煤炭运输主要以运量大、运距远、成本低、安全可靠的铁路运输为主，大部分可以组织运输列车直达，实现点对点、户对户运输，直达终端煤炭用户，多与公路运输或带式输送机运输联合运输。近几年发展应用起来的带式输送机运输具有投资低、占地少、管理方便以及爬坡适应能力强等优点，多适用于矿区之间或者运往铁路装车站等点对点的煤炭运输，为煤炭外运提供了新的运输方式。

1.2 里必煤矿概况

里必煤矿是我国在建的重点矿井之一，矿井设计规模4.00 Mt/a，煤质优良。里必煤矿地处地形复杂，气候条件差，区域地貌为山岭重丘，地形破碎，山体陡峭，煤矿工业场地南靠大山，北临沁水河；地区四季分明，昼夜温差大，年平均气温低，十月中旬至次年三月上旬已进入霜冻期。里必煤矿周边现有侯月铁路、高沁高速、省道S331，为里必煤矿煤炭外运提供方便。里必矿井生产的煤炭需运至侯月铁路郑庄车站，再通过侯月铁路外运华东、华中等地。根据煤矿周边铁路、公路等交通条件和沿线自然地形及工程地质、水文地质条件，里必煤矿工业场地至郑庄站之间有铁路、公路和带式输送机3种运输方式可供选择。

2 里必煤矿运输方式分析

2.1 铁路运输

铁路运输是新建矿井铁路专用线在侯月线郑庄站接轨，并设矿井铁路装车站，在矿井铁路装车站装车并组织开行始发直达列车的运输方式，完成一套铁路运输需建设以下主要工程：郑庄站改造、矿井铁路专用线(长度16.28 km)及铁路装车站，总投资10.89亿元。

2.2 公路运输

2.2.1 运煤汽车车流量计算

里必煤矿运量为4.0 Mt/a，平均采用载重30 t载重汽车运输，按照煤炭企业330天/a工作日，考虑1.20运输不均衡系统，每天双向载重汽车辆数为970辆，折合成标准小客车为3 880辆/d，每小时交通量为162辆。

2.2.2 既有道路通行能力分析

里必煤矿工业场地紧邻省道S331，并且该公路经过郑庄站，首先对该道路通行能力进行分析。该段为二级公路标准，路基宽度8.5 m，路面宽度7.5 m，弯道多，坡度大，通行条件差，视距不足段占线路总长度的50%，该段行车速度为40 km/h，采用三级服务水平，最大服务交通量为2 300辆/h(理想通行能力)×0.42=966辆。实际通行能力计算参照式(1)

SF=MSF×fW×fd×ff×fHV

(1)

式中，fW为路面宽度修正系数，取0.84；fd为方向分布修正系数(60/40)，取0.94；ff为横向干扰修正系数，取0.75；fHV为交通组成修正系数，按小客车15%，中型车25%(折算系数2.0)，大型车25%(折算系数3.0)，拖挂车35%(折算系数4.0)，计算后修正系数取0.35。则实际通行能力为200辆/h，昼夜交通量4 800辆。经过现场多次调查，该道路的小时实际交通量为120辆，里必煤矿4.0 Mt/a运量产生的162辆/h，该公路交通量猛增共计282辆/h，昼夜交通量达到6 768辆，交通量超出最大服务水平的41%，加上社会车辆和矸石车辆的交叉干扰大，以及白天和夜间行车的不均衡性，因此，该公路不能承担里必煤矿全部煤炭外运任务，而既有省道S331受侯月铁路和沁水河道的限制，扩建改造非常困难，因此需要新建运煤专用道路。

2.2.3 新建运煤公路及其它配套设施

按照里必煤矿的运量，新建运煤公路采用公路二级标准，路基宽度10 m，公路起于里必工业场地，沿着沁水河南边布线，终于郑庄车站对面，总长9.2 km，另外需要修建储装卸运系统、郑庄站的改造和铁路装车站，总投资7.22亿元。

2.3 带式输送机运输

带式输送机是最为常见的物料连续输送设备，在煤炭、矿山、建材、港口等领域应用十分普遍，随着科学技术的进步，带式输送机向长运距、大型化方向飞速发展。由于带式输送机可以全天候、大输送量、长距离、连续性的实现散状物料的输送，因而在世界范围内得到广泛应用。与公路运输相比，带式输送机的运营费用相对较低，有资料表明，在5 km运距时与汽车运营费的比率为1∶2.4。近年来，随着国际汽油价格的持续走高，其差距还将变得更大。里必工业场地距离郑庄车站8 km，可以修建带式输送机运输原煤进入侯月线。完成带式输送机运输需要建设带式输送机(长度8.5 km)、储装运系统、郑庄站改造和铁路装车站，总投资8.45亿元。

3 运输方式对比及适用条件

3.1 经济性比较

里必煤矿3种运输方式技术经济比较见表1。

表1 里必煤矿3种运输方式技术经济比较

3.2 对比分析

3.2.1 公路运输

公路运输虽然前期建设投资较小，建设周期短，但存在运量小、能耗大、运营成本高、环境污染大，不安全因素多，占地多，并且该地区道路运输受天气、气候影响较大，特别是冬季低温雨雪天，高速公路经常关闭，等级公路运行条件更差，无法保证煤炭正常外运。因此，里必煤矿煤炭外运不推荐公路运输方式。

3.2.2 带式输送机运输

带式输送机运输至侯月铁路接轨站，需要修建带式输送机8.5 km，长距离胶带运输在丘陵区地管理、养护维修等方面困难；长距离运输存在冬季保温、走廊的封闭、煤炭的安全等问题，并且带式输送机运输运营费比铁路运输高；另外，修建带式输送机的同时，仍需要建设铁路装车站及接轨站改造等配套工程，该配套工程在整个煤矿中所占的投资比例较高，综合分析比较，采用带式输送机运输方式优势不明显。

3.2.3 铁路运输

铁路运输品种单一、装车站布置单一，采用快速装车系统装车，装车速度快；列车组织直达运输，沿途不需要二次倒运；铁路运输可靠性高，适应全天候运输，保证矿井生产的连续性；铁路运输效率高，运量大，能给煤矿发展提供空间；铁路运营费低，降低了煤炭外运成本；铁路运输可委托国铁代为管理和运营，减少运输人员的配置。因此，里必煤矿采用铁路运输比公路运输和带式输送机运输更具竞争优势，并能确保煤炭外部运输通路顺畅，保证矿井生产的连续性，但铁路运输仍存在着建设前期手续复杂、投资高和占地多等缺点。

3.3 不同运输方式的适用条件

结合已建成煤矿的外运方式，总结出常见的3种煤炭运输方式的主要特征及适用条件，见表2。

表2 3种常见煤炭运输方式的主要特征及适用条件

4 结语

煤炭外运方式正确选择，要根据煤炭运向、运量、运距、区域交通运输条件以及地形地貌、工程地质、气候、环境等综合因素决定，结合运输方式的特点进行综合比较，可采用单一运输方式，也可以采用联合运输的方式。经过对里必煤矿的分析，因地形条件复杂，铁路建设工程投资较大，只有运量达到一定值后才能在较短的时间内实现投资回收；公路运输，公路建设较能适应地形的要求，能够更快地带动周边经济发展，但是运行费较高，对环境污染严重，只能适应于较短距离的倒运；带式输送机运输，带式输送机爬坡能力大，能很好地适应复杂地形，工程投资低，但是运营费高，运营支出随着运营长度的增加呈非线性增长，运营长度过长，经济上不合理。