أدوات آلة حفر الأنفاق ومبادئ تكسير الصخور

حاليًا، تُقسم أدوات القطع المستخدمة في آلات حفر الأنفاق بالدروع عمومًا إلى فئتين رئيسيتين: أدوات القطع الكاشطة وأدوات القطع الدوارة.

أدوات القطع الكاشطة (الكاشطات، أدوات التمزيق): تشير أدوات القطع الكاشطة إلى أدوات تكسير الصخور التي تدور فقط مع رأس القطع ولا تدور حول محورها الخاص. هناك تنوع واسع في أدوات القطع الكاشطة. حاليًا، تشمل أدوات القطع الكاشطة الشائعة الاستخدام في آلات حفر الأنفاق بالدروع كاشطات المقياس، والكاشطات، وأسنان الدلو، وأدوات القطع المسبقة، وأدوات التمزيق، وأدوات القطع ذيل السمكة، وغيرها.

أدوات القطع الدوارة (قواطع الأقراص / البكرات): تشير أدوات القطع الدوارة إلى أدوات تكسير الصخور التي لا تدور مع رأس القطع فحسب، بل تدور أيضًا حول محورها الخاص في الوقت نفسه.

وفقًا لشكل حافة القطع، يمكن تقسيم أدوات القطع الدوارة إلى: قواطع مسننة (أسنان فولاذية وأسنان مُدخلة) وقواطع أقراص (قواطع أقراص بحلقة فولاذية وقواطع أقراص بحلقة مُدخلة).

وفقًا لموضع التركيب، يمكن تقسيم القواطع الدوارة إلى: قواطع مركزية، وقواطع سطحية، وقواطع قياس، وقواطع توسيع.

القواطع الدوارة المستخدمة في آلات حفر الأنفاق الدرعية هي بشكل أساسي قواطع أقراص، والتي يمكن تصنيفها بشكل إضافي إلى أنواع أحادية الحافة ومزدوجة الحافة ومتعددة الحواف.

وفقًا للقطر الخارجي لحافة القطع، تُقسم إلى مواصفات مثل 13 و15 و17 و19 بوصة، وتُعد سلسلة 17 بوصة الأكثر استخدامًا حاليًا. (البوصة: 1 بوصة = 25.4 مم؛ 17 بوصة = 17 × 25.4 مم).

تحت تأثير قوة الدفع المطبقة بواسطة الأسطوانات الهيدروليكية الطولية، تجبر رأس القطع أقراص القطع المثبتة عليه على التوغل في الصخر. وبدفع من نظام الدوران، تحمل رأس القطع القواطع الدوارة لتدور حول المحور المركزي لرأس القطع. وفي الوقت نفسه، يدور كل قاطع دوار حول عمود القاطع الخاص به، مما يجعل القواطع تتدحرج وتطحن باستمرار على سطح الصخر. وتطبق رأس القطع قوة الدفع وقوة التدحرج (عزم الدوران) معًا على حلقات القطع. فقوة الدفع تجبر حلقة القاطع على التوغل في الكتلة الصخرية، بينما تجعل قوة التدحرج حلقة القاطع تتدحرج عبرها. ومن خلال أفعال الضغط والقص التي تمارسها القواطع الدوارة على الكتلة الصخرية، يتشقق الصخر، مما يحفر سلسلة من الدوائر متحدة المركز على سطح الصخر.