甘正旺,方新燕

（1.中国煤炭科工集团武汉设计研究院有限公司,武汉 430000；2.铜陵学院,安徽 铜陵 244061）

山西到山东煤浆管道初步展望

甘正旺1,方新燕2

（1.中国煤炭科工集团武汉设计研究院有限公司,武汉 430000；2.铜陵学院,安徽 铜陵 244061）

本文简要介绍了山东省和山西省的煤炭资源量、煤炭生产和消费情况，提出了从山西的阳泉和长治通过长距离的煤浆管道年输送15.0Mt煤炭到达山东济南初步设想、泵站布设，并对煤浆管道的工程要点、项目优点、永久占地等简要分析，可为解决经济发展过程中，山东省煤炭运输方式提供一个初步思路。

煤浆管道；山西；山东；设想

1 山东省煤炭资源量、生产消费情况简析

山东省是煤炭资源小省，仅占全国探明储量2.2％。多年来开发强度大，目前剩余可采储量仅为50.3亿吨，且村下压煤22.4亿吨，占剩余可采储量的44.5％。以年产1.5亿吨左右的能力，仅能维持20年。山东省又是耗煤大省， 2010年耗煤达到3.1亿吨，2015年预计耗煤3.93亿吨。山东省煤炭占全国2.2％的储量、4.6％的产量、9.9％的消费量表明，产煤大省、耗煤大省、资源小省的矛盾日益突出。

2003年起山东省由煤炭调出省变为煤炭调入省，省内煤炭产量占市场份额比率逐年下降，由2005年的54.2％降至2010年的50.1％，行业竞争力和区位优势减弱。煤炭生产布局：建设省内鲁西基地和省外的宁蒙、晋陕、新疆、云贵及澳大利亚等六大煤炭生产基地，到“十二五”末生产总规模达到3.44亿吨，其中省内产量1.58亿吨，外部产量1.86亿吨。

2 山西省煤炭资源量、生产消费情况简析

山西省是我国煤炭产量大省，素有“煤海”之称。山西煤炭资源查明储量2664亿吨,居全国第二位,占全国资源储量的22.6％。省内有沁水煤田、大同煤田、宁武煤田、河东煤田、西山煤田、霍西煤田等六大煤田。其中以沁水煤田含煤面积最大资源量最多, 下辖阳泉矿区、晋城矿区、潞安矿区、长治矿区等9大矿区，煤质以无烟煤和半无烟煤为主，瘦煤和焦煤次之。

2012年，山西省煤炭产量首次达到9.13亿吨；2013年山西省煤炭产量达到9.6亿吨，其中外运量达到6.2亿吨，创历史新高；60多年来，山西累计产煤130亿吨，外调近100亿吨，供应全国28个省份，总产量和外输量分别约占全国的四分之一和80％。

3 山西到山东煤浆管道输送方案设想

长距离浆体管道输送技术即选煤厂选出的精煤通过破碎、研磨制成重量浓度约50％、平均粒度约0.3mm且具有一定级配、良好的稳定性浆体，让后通过加压泵站接力输送到达终端用户的一种运输方式，是与公路、铁路、水运相并列的大宗矿物物料的运输方式之一，在铁精矿、铜精矿、煤炭等矿物输送中具有广泛的应用。

管道输煤系统上游连接的是煤源，下游连接煤炭消耗大户（如电厂、钢铁厂、煤化工企业），中间是管道和加压泵站，根据用户的不同需求，煤浆可直接供给用户或者是经过脱水环节后再供用户使用。

山西是中国的资源大省，沁水煤田在山西现有煤田中规模最大，而该煤田的中东部的两大城市：阳泉市、长治市离山东省会济南的距离最近，直线距离均在300～390公里之间。如果考虑利用管道将山西的煤炭通过管道点对点的输送到达山东的济南，供本地的耗能大户很好的利用，则具有很多先天优势，会产生良好的经济效益和社会效益。

总体而言，将山西沁水煤田的煤炭输送到达山东的济南，可以考虑北线从阳泉到济南和南线从长治输送到达济南两条线路方案。

北线方案：阳泉市到济南市的距离初步估算为336公里，阳泉地区海拔约760米，向东一直翻越太行山脉，经最高点后下坡到达广阔的华北平原，经过赞皇县、临城县北部、巨鹿县、清河县、夏津县南部、高唐县后穿越黄河到达济南。

线路的前56公里处为太行山区，海拔高度较高，部分地点需要通过隧道通过，K23公里处为全线最高点海拔1022米，到达K96公里处海拔23米，落差近1000米。

南线方案：长治市到济南市的距离初步测量为353公里，长治地区海拔约920米，沿着G309向北东方向经黎城县、涉县向东沿着山谷处穿越太行山脉，到达邯郸市北部、肥乡县、馆陶县、聊城市北部、茌平县，穿越黄河到达济南。

线路的前69公里处为太行山区，海拔高度较高，部分地点需要通过隧道通过，K20公里处为全线最高点海拔1130米，到达 K110公里处海拔降到28米，落差接近1100米。

不论是北线方案还是南线方案，煤浆管道敷设过程中的控制性工程主要为：穿越京广铁路、京广高铁、京珠高速、京九铁路、大广高速等南北向的干线铁路和公路工程，大型公路或铁路的穿越多采用顶管技术，施工质量良好，又不影响现有交通。

上述线路中的另一控制性工程为管道到达济南附近后还要穿越黄河，目前原油和天然气的长输管道已经具有丰富的穿越大型水体的施工经验，最大穿越长江的距离可达4950米，因此穿越黄河水系已无任何困难，由于山西地形高，华北平原和山东的地形很低，因此可以充分利用太行山脉的地形高差产生的强大势能，并将其转化为煤浆输送的动能，从而增加泵站间距，实现绿色输送。当然，地形的大落差在具有很大的优势的同时，也有其不利点，为了降低停泵后太行山最高点到第二个泵站前段很长一段线路处的巨大静压力，可考虑在北线方案的K52公里，南线方案的K60公里处设置截断阀站，以降低管内静压力，节省钢材消耗量，确保系统安全。

经初步测算：外径500mm的管道，年输煤炭近7.0Mt；700mm的管道，年输近15.0Mt；900mm管道，年输煤近26.0Mt……

以山西年输15.0Mt煤炭到济南的管道项目为例，首端取水量约15.0Mt。

无论是采用北线方案还是南线方案均可以考虑设置两个加压泵站的技术方案，第一个泵站设置在首端K0公里处，第二个泵站设置在K200公里处，单个泵站需要8台隔膜泵并联运行，另外备用2台隔膜泵。单台隔膜泵流量约350m3/h，压力12MPa，所选用的管道外径为711mm，由于管道埋于冻土层和耕作层以下，因此沿线全线永久占地约70 hm2，其中：首端场地占地约29hm2，第二个泵站占地各约11 hm2，终端脱水厂和储煤系统占地小于27 hm2，沿途设置的隔断阀站、压力监测站若干个，总占地面积小于3hm2，基本为临时占地。

4 结论

山东省煤炭消耗超过3亿吨每年，年调入煤炭超过1.5亿吨；山西省年生产煤炭超过9亿吨，年调出煤炭超过6亿吨。

煤炭的生产大户和煤炭的使用大户，如果能够强势联合，采用符合国家节能、环保新方式的煤炭浆体管道输送技术进行运输，对于保证用户煤炭供应的煤质稳定性和及时性，杜绝现有道路敞口车运输时的煤炭抛洒和损耗、消除沿途空气中的粉尘污染、杜绝公路运输的长距离堵车都具有很好的现实意义。

同时采用管道长距离输送煤炭，可以降低运输成本，提高经济效益，煤浆管道的长距离输送方式是对铁路运输和公路运输方式的有益补充。

[1]涂昌德.美国的输煤管道介绍[J].煤矿设计，1997（11）.

[2]费祥俊.浆体和粒状物料输送水力学[G].清华大学学术专著。

[3]山东省煤炭工业局长乔乃琛同志在全省煤炭工作会议上的报告[R].2011.

甘正旺（1980-），男，安徽太湖人，硕士，工程师，主要研究领域为液固两相流理论及管道输煤技术。