title: Μελέτη της λειτουργίας μηχανήματος σημειακής κοπής (Roadheader) κατά την εξόρυξη πετρωμάτων σε μέτωπα μορφής στοάς
title: Study of Roadheader cutting machine operation during the excavation of rocks on tunnel faces
Creators: name: Μπινιαρης Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει ως στόχο τον υπολογισμό των βασικότερων λειτουργικών παραμέτρων του μηχανήματος σημειακής κοπής (Roadheader ή PFM - Partial-Face Machine) με πραγματικά δεδομένα από την διάνοιξη σήραγγας προέκτασης της Γραμμής 3 του Μετρό Μπιλμπάο. Η πιο σημαντική από τις παραμέτρους αυτές αποτελεί η ειδικής ενέργειας κοπής, η ενέργεια δηλαδή που καταναλώνεται από τα ενεργά κοπτικά άκρα της κοπτικής κεφαλής που βρίσκονται σε επαφή με το πέτρωμα για την απόσπαση του μοναδιαίου όγκου του. Η ειδική ενέργεια αυτή υπολογίσθηκε για τέσσερα διαφορετικά μέτωπα εκσκαφής που πραγματοποιήθηκαν στο διάστημα 13/3-15/3/2010 κατά μήκος της διατομής της σήραγγας.
Παρουσιάζεται εν συντομία οι διαθέσιμοι μέθοδοι διάνοιξής υπογείων έργων χρησιμοποιώντας μηχανικά μέσα. Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε μια εκτενής ανάλυση του μηχανήματος σημειακής κοπής (RHD) ως προς τα τεχνικά χαρακτηριστικά, το πεδίο εφαρμογής του και τα κυριότερα λειτουργικά χαρακτηριστικά του. Τα δεδομένα που ελήφθησαν και αναφέρονται στην λειτουργεία του μηχανήματος κατά το χρονικό διάστημα όρυξης των μετώπων εκσκαφής επεξεργάστηκαν με κατάλληλες μαθηματικές σχέσεις που περιγράφουν την βασική λειτουργία του RHD. Προέκυψε έτσι ο προσεγγιστικός υπολογισμός της αναλισκόμενης ισχύς, ροπής της κοπτικής κεφάλης, του βάθους κοπής του μηχανήματος RHD, του αριθμού κοπτικών άκρων που βρίσκονται σε επαφή με το πέτρωμα, μέσου βάθους κοπής τους και τής μέσης συρτικής δύναμής κοπής που εφαρμόζεται ανά κοπτικό άκρο κατά το χρονικό διάστημα όρυξης. Έπειτα υπολογίστηκε η ειδική ενέργεια με δυο διαφορετικούς μεθόδους καθώς εξαρτάται από τα σχεδιάστηκα και λειτουργικά χαρακτηριστικά του μηχανήματος.
Τέλος πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση των υπολογιζόμενων μεγεθών στη διατομή της σήραγγας με χρωματικό κώδικα για την αξιολόγηση της απόδοσης του μηχανήματος κατά την λειτουργεία του.

description: This current diploma thesis aims to calculate some of the main parameters of Partial Face Machine using real-time data from the tunnel extension of Line 3 of the Metro Bilbao. The most important of the parameters is the specific energy of cutting, defined as the energy consumption which occurs from the cutting picks of the cutting head in order to remove a unit volume of geomaterial. The specific energy was calculated for four different cutting faces which occurred on the period of 13/3 – 15/3/2010 along the cross-section of the tunnel.
          It briefly presented the available underground excavations methods using mechanical excavations machines. Subsequently, an extensive analysis of the Partial Face Machine (also known as Roadheader, RHD), over their technical, functional characteristics and field of application. The data used were referenced on the use of the machine for this excavation of the faces in the above period using mathematical equations that describe the main functions of the RHD. As a result, was calculated the consumable power, the cutting depth of the machine, the number of cutting picks during the excavation time and the applying cutting forces. The specific energy was calculated with two different methods as it depends on the design and functional characteristics of the machine.
          Finally, the simulation of the calculated parameters in the tunnel cross-section was carried out with a color code used to evaluate the machine performance during its operational use.