矿井辅助运输系统的振动病害日益突出

当前，我国井工煤矿的产量在原煤总产量中的占比超过80%，是煤炭资源开采的主力。辅助运输是井工煤矿生产的必要环节，其主要任务是实现设备、材料及人员在地面与井下工作面之间，以及井下各工作点之间的运输。轨道机车、矿车、无极绳牵引车，以及齿轨卡轨车等窄轨车辆在国内煤矿应用广泛。此外，无轨胶轮车以其独特的优势日益受到青睐，国内90%以上的新建矿井选用无轨胶轮车作为辅助运输工具。

随着开采技术与采掘装备的升级，煤矿产能逐步提高；与此相适应，矿井辅助运输向高速、重载的方向发展。但是，矿井辅助运输车辆行驶过程中的振动现象日益显著，矿井辅助运输系统的振动病害日益突出。

（1）降低驾乘舒适性

行驶过程中，窄轨车辆及无轨胶轮车均存在明显颠簸，严重影响其操纵稳定性及其安全行驶。振动，以及由于振动造成的噪声极易加剧驾乘人员疲劳，影响辅助运输车辆的驾乘舒适性。此外，强振动、高噪声环境能够造成驾驶员神经系统功能下降，对行车环境反应迟缓，影响其安全驾驶。

（2）加剧运载物及车辆零部件受损

振动极易导致矿井辅助运输车辆所运载的设备、材料等因与车厢碰撞、相互碰撞而受损。由于振动形成的动载荷可使无轨胶轮车车架的弯曲应力比静载时增大2~3倍，车架开裂现象普遍存在。

振动能够诱发裂纹在矿井辅助运输车辆的受振部件萌生、扩展，加剧受振零部件疲劳失效。振动极易造成矿井辅助运输车辆的连接件松动，造成连接失效。行驶过程中，矿井辅助运输车辆相邻部件之间的相对运动，及其摩擦、磨损均因振动加剧。强烈的振动使窄轨（无轨）辅助运输车辆与矿井轨道（道路）之间的动载荷显著增大，造成窄轨车辆的车轮踏面变形、轮毂开裂，无轨胶轮车轮胎受损。

由于振动的影响，无轨胶轮车大修周期短、易损件多、零部件更换率高的现象普遍存在。

（3）诱发窄轨车辆脱轨及跑车

强烈的振动极易造成行驶中的电机车、矿车等窄轨车辆脱轨[9]。钢丝绳牵引首尾相连的矿车沿倾斜轨道行驶时，强烈的振动可能造成车辆之间的连接销弹出，诱发斜井跑车。

（4）加速围岩蠕变

矿井窄轨（无轨）辅助运输车辆行驶过程中形成的振动经矿井轨道（道路）结构，以应力波的形式在巷道围岩中传播，形成扰动载荷，极易加速松软围岩以及处于高应力状态的围岩蠕变。

（5）增加矿井轨道及矿井道路的维护量

矿井辅助运输车辆平稳行驶时，轮-轨（轮胎路面）作用力主要源于车辆的重力，振动形成的附加动载荷将显著增大轮-轨（轮胎-路面）作用力，加剧钢轨、道床及路面等矿井轨道（道路）结构的损伤、变形，增加矿井轨道（道路）的维护量。据统计，由于振动形成的动载荷可使车辆对道路的破坏增大20%-30%。

实际工况表明，振动制约了矿井辅助运输车辆高速、平稳行驶，制约了矿井辅助运输效率提升。