The influence of TBM design and machine features on performance and tool wear in rock / Der Einfluss von TBM-Konstruktion und Maschineneigenschaften auf Leistung und Werkzeugverbrauch in Gestein

Performance and tool consumption are decisive factors in the economical application of TBMs. Therefore the most accurate possible prediction of penetration and cutter life, the commonly used measures, is of great importance. The potential accuracy is certainly restricted by the boundary conditions of application underground in rock. Apart from the characteristics of the prevailing rock, prediction models must also take into account parameters representing the design and layout of the TBM used (for example, parameters referring to dimensions and installed forces).It is the aim of this paper to provide a survey not only of all those features and parameters of TBMs, whose influence on penetration and cutter life has been already recognized and investigated, but also of those whose evaluation is still pending (e.g. the stiffness of the cutter head). Only those parameters are addressed which are assumed to be influential.
The evaluated correlations are predominantly presented in tendency diagrams. This enables the interaction of more parameters to be displayed better. Furthermore an extrapolation of such diagrams is easier, allowing their application in prediction models and also coping with future technical developments in TBM technology.

Leistung und Werkzeugverschleiß sind entscheidende Parameter für den wirtschaftlichen Einsatz von TBM. Daher ist eine äußerst genaue Prognose der Penetration und der Meißellebensdauer ? die im Allgemeinen verwendeten Maße ? von großer Bedeutung. Die machbare Genauigkeit ist durch Randbedingungen ? untertägiger Einsatz im Fels ? eingeschränkt. Neben den Eigenschaften des anstehenden Gebirges müssen die Vorhersagemodelle auch die durch Konstruktion und Ausführung der verwendeten TBM vorgegebenen Parameter berücksichtigt werden, z. B. Maße und Kräfte.
Ziel dieses Beitrags ist, eine Übersicht aller Merkmale und Parameter einer TBM zu geben, nicht nur die, deren Einfluss auf Penetration und Meißellebensdauer bereits erkannt worden ist, sondern auch solche, deren Bewertung noch aussteht (z. B. die Steifigkeit des Bohrkopfs). Dabei werden nur die Parameter behandelt, die als einflussreich angenommen werden.
Die untersuchten Zusammenhänge werden vorzugsweise in Tendenzdiagrammen dargestellt. Dies ermöglicht eine bessere Darstellung der Wechselwirkung mehrerer Parameter. Weiterhin ist die Extrapolation solcher Diagramme einfacher, wodurch ihre Anwendung in Prognosemodellen ermöglicht wird und sie auch zukünftigen Entwicklungen in der TBM-Technik gewachsen sind.