昔榆高速公路煤矿段路线方案研究

党国兴

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

昔阳（晋冀界）至榆次高速公路是《山西省高速公路网调整规划》中“三纵十二横十二环”中第七横的重要一段，位于山西省中部地区，项目总体东西走向，在昔阳南部穿越藏煤区，由于藏煤区分布范围较广，路线无法绕避，因此煤矿段路线选线成为项目设计的重点。K39+500—K44+000段在昔阳县西南侧穿越了藏煤区，由于藏煤区分布范围较广，路线无法绕避。路线走廊带内分布有多家煤矿，且广泛分布有煤炭采空区，该段地形地质条件较复杂，桥隧比例高，同时存在一处省保文物杜庄烽火台，故路线方案在多种控制因素制约下选线十分困难。

1 备选方案拟定

该段路线方案拟定主要考虑的因素有：煤矿压煤量、工程规模、采空区的影响、文物的影响、基本农田的影响、煤企与地方的意见等。根据各控制因素，拟定了K线、C线、R线、T线、S线5个方案进行比选（如图1所示）。其中K、R线为北线走廊带方案，C、T、S为南线走廊带方案。

图1 路线方案示意图

1.1 北线走廊带方案

K线段依次通过了丰汇煤矿采空区、现采区和待采区，该方案主要分布在丰汇煤矿范围内，对白羊岭煤矿、寺家庄煤矿影响较小，K线方案为了减小煤矿采空区对高速公路的影响，路线线形最大程度地适应地形，尽量减小桥梁和隧道规模，以路基方式通过采空区，降低采空区对高速公路的安全影响。

R线方案是在K线方案的基础上，为减少高速公路对丰汇煤矿的影响提出的方案，路线南移约200 m，可减小对丰汇煤矿待采区、现采区煤炭资源的压占，但由于路线南移，地势较高，路基挖方边坡高度较高，工程规模较K线方案大。

1.2 南线走廊带方案

南线走廊带方案可以减小对丰汇煤矿的影响，且进一步减少采空区对高速公路的影响。

T线方案在路线跨越松溪河后折向西南，将路线布设在矿界以南150～200 m，路线通过丰汇煤业范围1.9 km，白羊岭煤矿范围2.5 km，采空区长度减少1 400 m，但采空区仍对隧道工程有影响，存在安全隐患。

C线方案是在T线方案的基础上提出的，目的是消除采空区对隧道工程的影响，C线前半段线位继续南移，进入杜庄烽火台建设控制地带，进一步远离采空区，消除采空区对隧道工程的影响。

S线路线从杜庄村南侧通过，整体避让了丰汇煤矿，全部位于白羊岭煤矿范围内，且全部避让采空区。

2 方案比选分析

K、R线为北线走廊带方案，C、T、S线为南线走廊带方案，首先在各走廊带内比选，后对走廊带内的推荐方案比选。

2.1 K线与R线比选

R线是在K线基础上提出的，均以路基的形式通过采空区，隧道工程设在待采区，R线旨在不增长桥隧规模的前提下，通过适当降低平纵线形指标，减小压煤量，降低高速公路对丰汇煤业的影响。

R线较K线降低了平面线形指标，最小圆曲线半径为800 m，K线为1 200 m；R线土石方量较K线多160万m3，高填深挖段落多，最大挖深达100 m。R线在丰汇煤业待采区内更偏向矿界，压煤更少，对丰汇煤业的影响较K线小。

R线方案为减少对丰汇煤矿开采的影响提出的方案，该方案可减小对丰汇煤矿待采区、现采区的煤矿开采的损失，采空区路段为路基方案通过，由于路线南移，地形较高，路基边坡高度较高，工程规模较K线方案大。

综合比选，北线方案推荐K线方案。

2.2 C、T、S线比选

针对北线走廊带方案对丰汇煤矿影响大、采空区影响段落长的特点，提出南线走廊带方案，减小对丰汇煤矿的影响，缩短采空区影响段落长度，但工程规模有所增加。

首先提出的是T线方案，路线跨越松溪河后折向西南，将路线布设在矿界以南150～200 m，路线通过丰汇煤业范围1.9 km，白羊岭煤矿范围2.5 km。

T线优点：路线在矿界以南150～200 m处布设，大大减少了采空区影响长度，降低了采空区处治难度，减小了对丰汇煤业的影响。

T线缺点：布设了2 420 m的长隧道，工程造价较K线高2.6亿元。

C线方案路线前段进入杜庄烽火台控制地带，使得后段线位完全避开采空区，在矿界附近布线，将保安煤柱留在矿界附近，减小对煤企的影响。

图2 T、C线方案示意图

T线方案为避让杜庄烽火台保护范围，路线从采空区分布区通过，且杜庄隧道受采空区影响较大，安全隐患大。C线方案征得文物部门同意，路线进入了杜庄烽火台保护范围，将线位向南调整约200 m，最大限度地避让采空区，消除了采空区对杜庄隧道的影响，优化后杜庄隧道增长236 m，采空区处治长度减少730 m。

为同时避让杜庄烽火台和采空区，提出S线方案，从杜庄村南侧通过，整体避让了丰汇煤矿，全部位于白羊岭煤矿范围内，同时避让烽火台和采空区，但该方案占用基本农田较多。

综合压覆资源、采空区、文物、工程规模、隧道安全性等各方面因素，C线方案在矿界附近布线，最大程度地降低了对丰汇煤矿和白羊岭煤矿的影响，虽然压覆资源稍多，但最大程度地避让了采空区，避免了采空区对隧道工程的影响，提高了工程安全性；虽然穿过杜庄烽火台建设控制地带，需做文物保护方案，但总体上从工程的安全性角度出发，C线方案优势较大，因此南线方案推荐C线方案。

2.3 K、C比选

K线为北线走廊带推荐方案，以路基方式通过采空区，降低采空区对高速公路的影响，依次通过了丰汇煤业采空区、现采区和待采区，该方案全部在丰汇煤业范围内，对丰汇煤业影响较大。通过多次与地方政府和企业沟通，提出C线方案，该方案沿丰汇煤业与白羊岭煤矿矿界布线，旨在减小对煤企的影响。K线与C线主要工程技术经济比较表见表1。

表1 K线与C线主要工程技术经济比较表

两方案均通过昔阳县南侧藏煤区，K线方案为了减小煤炭采空区对高速公路的影响，路线线形最大程度地适应地形，尽量减小桥梁和隧道规模，降低采空区的处治难度。C线在方案选定时尽可能在矿界附近布线，将保安煤柱留在矿界附近，减小对煤企的影响。

从工程规模方面考虑，C线方案桥梁较K线长332 m，隧道较K线长2 098 m，土石方较K线少233万m3，采空区处治长度较K线短1 215 m，压煤量较K线多283万t，造价较K线高1.07亿。平、纵面指标两方案相当。从安全角度考虑，C线彻底消除了采空区对隧道工程的影响，安全性得到了保障。在对环境影响方面，C线土石方量较K线少233万m3，C线对环境破坏更小。

综上所述，K线以路基形式通过采空区，工程规模小，采空区段落虽然较长，但采空区段均以路基通过，压煤量较小；C线工程规模较大，采空区处治段落较短，压煤量较K线大。但由于K线从丰汇煤矿中间通过，对该煤矿影响较大，地方政府和煤企不同意该方案，而C线沿矿界布线，减小了对丰汇煤矿的影响，地方政府和煤企均同意该方案。从工程规模、压煤量、行车条件等方面考虑，K线更优，但综合地方政府和煤企意见，采空区、环境保护等因素，则C线可行性更强，因此，该段路线方案推荐C线方案。

3 结语

本文从走廊带内的路线方案比选，到北线和南线两个走廊带间的方案比选，从工程规模、采空区影响、压煤量、环境保护、行车安全、煤企影响、文物等多方面综合分析，对多种控制因素影响下的高速公路煤矿段路线方案进行比选研究，最终推荐了对煤企影响小、受采空区影响小、安全隐患小、对环境破坏小的路线方案，体现了高速公路穿越煤矿选线需着重考虑运营安全、环境保护、社会经济效益的影响[1]，工程造价为次要影响因素。