भूमिगत ड्राइव के दौरान, उत्खनन उपकरण विभिन्न भूगर्भीय परतों का सामना करता है, जैसे कि मिट्टी, रेत, नरम चट्टान, और कठोर चट्टान। जैसे-जैसे उत्खनन आगे बढ़ता है और कटरहेड घूमता है, शील्ड स्क्रैपिंग कटर निरंतर और परिवर्तनशील बलों के अधीन होते हैं, जिनमें दबाव, धक्का, खुरचना, प्रभाव, और घर्षण शामिल हैं। यह मुख्य रूप से सीमेंटेड कार्बाइड टिप्स पर तीव्र घिसाव और प्रभाव, ब्रेज़िंग (वेल्डिंग) जोड़ों पर कतरनी विफलता, और कटर बॉडी पर अपघर्षक-प्रभाव घिसाव के रूप में प्रकट होता है।
इसलिए, उपकरण चयन में सबसे पहले उपकरणों की भूवैज्ञानिक अनुकूलता पर विचार किया जाना चाहिए। इंजीनियरिंग परियोजनाओं में, विभिन्न चट्टान और मिट्टी के द्रव्यमानों के गुण काफी भिन्न होते हैं; इस प्रकार, विशिष्ट भूवैज्ञानिक परिस्थितियों के अनुसार उपकरणों का चयन और उचित विन्यास किया जाना चाहिए। भूवैज्ञानिक विशेषताएँ, उपकरण संरचनात्मक और प्रदर्शन पैरामीटर, चट्टान/मिट्टी का विखंडन और परतदार व्यवहार, साथ ही मशीन के बोरिंग पैरामीटर, उपकरण चयन और व्यवस्था के लिए महत्वपूर्ण आधार हैं, जो उपकरणों की कटाई और चट्टान-भेदन दक्षता को निकटता से प्रभावित करते हैं।
वर्तमान में, उपयोग में आने वाले उपकरणों को आम तौर पर उनके कार्यों के आधार पर दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है: रोलिंग कटर और स्क्रैपिंग कटर।
रोलिंग कटर (डिस्क कटर)
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रोलिंग कटर उन चट्टान-तोड़ने वाले उपकरणों को संदर्भित करते हैं जो न केवल कटरहेड के साथ घूमते हैं, बल्कि साथ ही स्व-घूर्णन भी करते हैं। कटर रिंग की संख्या के अनुसार, उन्हें वर्गीकृत किया जा सकता है: सिंगल-डिस्क कटर, ट्विन-डिस्क कटर, और मल्टी-डिस्क कटर, आदि।
डिस्क कटर
- सिंगल-डिस्क कटर में मजबूत चट्टान तोड़ने की क्षमता होती है और इनका उपयोग मुख्य रूप से कठोर चट्टान सुरंग बनाने के लिए किया जाता है; इन्हें कार्बाइड-बटन डिस्क कटर के रूप में भी परिवर्तित किया जा सकता है।
- ट्विन-डिस्क कटर आमतौर पर कटरहेड के केंद्रीय क्षेत्र में स्थापित किए जाते हैं।
- रेज़ बोरिंग कटर के लिए, कटर दांत सीधे कटर बॉडी पर वेल्ड किए जाते हैं। जब दांत क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो पूरे रेज़ बोरिंग कटर असेंबली को बदलना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप परिचालन लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है।
स्क्रैपिंग कटर
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स्क्रैपिंग कटर उन चट्टान-तोड़ने वाले उपकरणों को संदर्भित करते हैं जो केवल कटरहेड के साथ घूमते हैं और स्वयं नहीं घूमते हैं। स्क्रैपिंग कटर की कई किस्में होती हैं; वर्तमान में, सुरंग बोरिंग मशीनों (टीबीएम) पर सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले स्क्रैपिंग कटर में फेस स्क्रैपर, गेज स्क्रैपर, प्री-कटिंग कटर (रिपर), और कॉपी कटर (ओवरकट कटर) शामिल हैं।
सेंटर फिशटेल कटर
फिशटेल कटर कटरहेड के केंद्र में अन्य कटरों से पहले मिट्टी में कटाव करता है ताकि जमीन ढीली हो सके। केंद्रीय क्षेत्र में मिट्टी के द्रव्यमान की तरलता में सुधार करके, यह अन्य कटरों के लिए उत्खनन को सुविधाजनक बनाता है, उनके कटाई प्रतिरोध को कम करता है, और उनके घिसाव को न्यूनतम करता है।
स्क्रेपर्स (स्क्रेपिंग कटर)
स्क्रेपर्स कटरहेड की घुमावदार परिधि पर स्थापित किए जाते हैं। इनका उपयोग नरम मिट्टी और नरम चट्टान को काटने तथा खुरची हुई मिट्टी को हटाने के लिए किया जाता है। कठोर चट्टान की स्थितियों में, ये मलबा हटाने के लिए मिट्टी स्क्रेपर के रूप में कार्य कर सकते हैं।
प्री-कटिंग कटर (रिपर्स / शेल-आकार के कटर)
मिट्टी के उत्खनन के दौरान, प्री-कटिंग कटर मुख्य स्क्रेपिंग कटरों से पहले मिट्टी के द्रव्यमान में कटाव करते हैं। मिट्टी को टुकड़ों में काटकर और विभाजित करके, वे बाद के स्क्रेपिंग कटरों के लिए अनुकूल कटाई स्थितियाँ बनाते हैं।
सुरक्षा कटर (गेज और घिसाव संरक्षण)
सुरक्षा कटर विभिन्न आकारों और प्रकारों में आते हैं, जिनमें डिस्क कटर हाउसिंग सुरक्षा कटर, कटरहेड परिधि सुरक्षा कटर, फोम पोर्ट सुरक्षा कटर, और कटर सीट सुरक्षा कटर शामिल हैं। इनका प्राथमिक कार्य शील्ड सुरंग बनाने के दौरान कटरहेड के महत्वपूर्ण क्षेत्रों की सुरक्षा के लिए उनमें एम्बेडेड सीमेंटेड कार्बाइड की उच्च कठोरता का लाभ उठाना है।
कॉपीिंग कटर
कॉपी करने वाला कटर (ओवरकटिंग कटर) वक्र अग्रिम, मोड़ और पथ सुधार के लिए डिज़ाइन किया गया है; यह कटर हेड के किनारे पर स्थापित होता है और इसकी विस्तार दूरी एक हाइड्रोलिक सिलेंडर द्वारा नियंत्रित होती है।
स्क्रैचिंग उपकरण मुख्य रूप से नरम मिट्टी, रेतीली मिट्टी और रेतीले-बजरी वाली परतों की खुदाई के लिए उपयुक्त हैं; रोलिंग उपकरण मध्यम-कठोर और कठोर चट्टान परतों की खुदाई के लिए उपयुक्त हैं।