टनल बोरिंग मशीन (टीबीएम) की मूल संरचना में शामिल हैं: एक उत्खनन अनुभाग (कटरहेड, इसका मुख्य शाफ्ट और ड्राइव इकाई); एक उत्खनन प्रतिक्रिया समर्थन अनुभाग (समर्थन जूते); और एक अग्रिम अनुभाग (एडवांस जैक)।
ऑपरेशन के दौरान, निम्नलिखित क्रियाएं दोहराई जाती हैं: मशीन बॉडी को सुरंग की दीवार पर ठीक करने के लिए समर्थन जूते का विस्तार करें; कटरहेड को घुमाएं और आगे बढ़ने के लिए जैक को सक्रिय करें; एक झटके के बाद, सहायक जूतों को वापस लें, उन्हें सामने की ओर ले जाएँ, और प्रारंभिक स्थिति में वापस आ जाएँ।
कटरहेड संरचना: गोलाकार कटरहेड और समतल कटरहेड: कटिंग कटर को कटरहेड के सामने अंतराल पर व्यवस्थित किया जाता है। आम तौर पर, सेंटर कटिंग कटर, फ्रंट कटिंग कटर (खुदाई फेस कटिंग कटर), और साइड कटिंग कटर होते हैं। कटिंग कटर की दूरी कटिंग कटर की भार क्षमता, चट्टान की ताकत और लक्ष्य दैनिक सुरंग बनाने की प्रगति पर निर्भर करती है। बाहरी परिधि पर, कटर निकायों को कटर सिरों से उड़ने से रोकने के लिए, उन्हें एक निश्चित कोण पर व्यवस्थित किया जाता है, और कटर सिर का काटने वाला क्रॉस अनुभाग चाप आकार का होता है। "गोलाकार" का यही अर्थ है. इस मामले में, साइड कटिंग कटर का उपयोग फ्रंट कटिंग कटर की तरह ही किया जाता है।
विशेष एज कटर लगाने से बचने के लिए फ्लैट कटर का उपयोग किया जा सकता है। हाल के रुझान कटर विनिमेयता पर जोर देते हैं, जिससे गोलाकार कटर का उपयोग बढ़ गया है।
परिधीय रूप से समर्थित और केंद्रीय स्पिंडल प्रकार के कटरहेड: परिधीय रूप से समर्थित कटरहेड में एक बेलनाकार शरीर और एक मुख्य फ्रेम होता है। वे बड़े व्यास वाले बीयरिंगों का उपयोग करते हैं और पीछे की ओर एक बड़ी खुली परिधीय समर्थन संरचना की सुविधा देते हैं। खुदाई की गई चट्टान को हॉपर के रूप में मुख्य फ्रेम का उपयोग करके, कटरहेड की बाहरी परिधि पर अंतराल से उठाया जाता है, और उत्खनन उपकरण तक पहुंचाया जाता है। यह कटरहेड डिज़ाइन नरम चट्टान के लिए सुरंग बोरिंग मशीनों (टीबीएम) में उपयोग किए जाने वाले समान है। यह ढहने योग्य भूवैज्ञानिक स्थितियों में अत्यधिक प्रभावी है। कटर का फलाव अपेक्षाकृत छोटा हो सकता है, और कटर को आंतरिक रूप से बदला जा सकता है। सेंट्रल स्पिंडल प्रकार के कटरहेड्स गोलाकार प्लेट संरचनाएं होती हैं जिनमें एक केंद्रीय स्पिंडल होता है जो छोटे व्यास के बीयरिंगों द्वारा समर्थित होता है। कटरहेड एक गोलाकार प्लेट पर लगा होता है। गंदगी को कटरहेड की बाहरी परिधि पर स्थित स्क्रेपर्स द्वारा एकत्र किया जाता है और फिर बाहरी परिधि पर हॉपर के माध्यम से ऊपर से अपशिष्ट निपटान उपकरण में डाला जाता है।
कटरहेड को प्लेट के सामने एक काठी पर लगाया जाता है। क्योंकि यह मुख्य शाफ्ट द्वारा प्रतिबंधित नहीं है, इसका विन्यास अपेक्षाकृत लचीला है। यह संरचना आमतौर पर खुले - प्रकार के टीबीएम में उपयोग की जाती है। हालाँकि, मलबा निस्तारण का रास्ता सीमित है, इसलिए भूवैज्ञानिक स्थितियों के आधार पर, यह अपशिष्ट निपटान के लिए प्रभावी नहीं हो सकता है। कटरहेड को टीबीएम के पीछे स्थित एक ड्राइव मोटर द्वारा संचालित किया जाता है, जो कटरहेड के मुख्य शाफ्ट को ड्राइव शाफ्ट के रूप में उपयोग करता है।
समर्थन जूता विन्यास प्रणोदन के दौरान प्रतिक्रिया बल के रूप में कार्य करता है; यह प्रतिक्रिया बल प्रणोदन बल और कटरहेड टॉर्क है। इस प्रतिक्रिया बल को पूरी तरह से झेलने और सुरंग की दीवारों को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए, ग्राउंडिंग दबाव को कम करने के लिए इसे जितना संभव हो उतना बड़ा बनाया जाना चाहिए। आमतौर पर, ग्राउंडिंग दबाव 3-5 एमपीए होता है। इस उद्देश्य के लिए समर्थन जूते को मुख्य समर्थन जूते कहा जाता है; कंपन नियंत्रण और दिशा नियंत्रण जैसे उद्देश्यों के लिए विभिन्न सहायक जूते भी हैं।
शील्ड प्रकार के टीबीएम समर्थन जूते: ढाल प्रकार के टीबीएम में, मुख्य समर्थन जूते (पूंछ) और चेहरे का समर्थन जूते (सामने) होते हैं जिनका उपयोग प्रणोदन प्रतिक्रिया के लिए किया जाता है। मुख्य सहायक जूते आम तौर पर बायीं और दायीं ओर क्षैतिज रूप से जोड़े में व्यवस्थित होते हैं, लेकिन बड़े व्यास वाले मामलों में, कभी-कभी परिधि के चारों ओर 4 से 5 जूतों को व्यवस्थित किया जाता है।
ओपन-टाइप टीबीएम सपोर्ट जूते: दो प्रकार के होते हैं: सिंगल सपोर्ट शू और डबल सपोर्ट शू। सिंगल सपोर्ट शू प्रकार में मुख्य बीम के बाईं और दाईं ओर सपोर्ट जूते की एक जोड़ी होती है। यह प्रणोदन के दौरान मुख्य बीम के अभिविन्यास में परिवर्तन को समायोजित कर सकता है।
डबल सपोर्ट शू टाइप में एक जोड़ी सपोर्ट शूज़ आगे और एक जोड़ी पीछे होती है। सामने वाले सपोर्ट वाले जूतों में 4 (X-आकार), 2, या 3 (T-आकार) हो सकते हैं।
किसी भी प्रकार में समर्थन जूते स्थापित करने से पहले दिशात्मक सुधार किया जाता है, लेकिन एकल समर्थन जूते प्रकार में, खुदाई के दौरान दिशा बदली जा सकती है।
डबल सपोर्ट जूता प्रकार खुदाई के दौरान दिशा नहीं बदल सकता है, लेकिन यह भूगर्भीय परिवर्तनों से कम प्रभावित होता है और इसका सीधी रेखा में अच्छा प्रदर्शन होता है।