權(quán)利要求書： 1.一種高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，包括一刀盤，該刀盤包括：

刀盤底板，所述刀盤底板呈碗狀，所述刀盤底板包括位于中心的平板和連接在所述平板的四周并向外向上傾斜延伸的邊板，所述平板為平行于水平面的正六邊形板；

刀具，所述刀具連接在所述刀盤底板上，所述刀具包括設(shè)置在所述平板中心處的第一刀具、設(shè)置在所述平板上并位于所述第一刀具四周的第二刀具、設(shè)置在所述平板與所述邊板連接處的第三刀具、設(shè)置在所述邊板上并靠近所述第三刀具的第四刀具和設(shè)置在所述邊板上并靠近所述邊板上邊緣的第五刀具；

其特征在于：

所述第一刀具自外向內(nèi)向上傾斜延伸，所述第一刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為5°至9°，所述第二刀具的刃口面與所述平板相平行，所述第三刀具、所述第四刀具、所述第五刀具自內(nèi)向外向上傾斜延伸，所述第三刀具包括位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)刀具和位于外側(cè)的外刀具，所述內(nèi)刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為8°至12°，所述外刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為18°至22°，所述第四刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為28°至32°，所述第五刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為43°至47°，使得該刀盤的開挖面四周高、中部平且中心處具有向上凸起的錐形堆。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述第一刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為7°，所述內(nèi)刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為10°，所述外刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為20°，所述第四刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為30°，所述第五刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為45°。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述邊板與所述第四刀具的刃口面相平行。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述邊板有六塊，每塊邊板對(duì)應(yīng)所述平板的一條邊，相鄰所述邊板的邊緣、所述邊板與所述平板相鄰的邊緣、所述平板的邊緣向上垂直折彎，形成法蘭條，相鄰的所述法蘭條通過貫穿螺栓鎖緊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述刀具通過刀座與所述刀盤底板相連接，所述刀座包括與所述第一刀具、所述第二刀具、所述內(nèi)刀具相對(duì)應(yīng)的鞍式刀座和與所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具相對(duì)應(yīng)的罐式刀座。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述第一刀具對(duì)應(yīng)的所述鞍式刀座外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，使所述第一刀具自外向內(nèi)向上傾斜延伸。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述刀盤還包括連接在所述刀盤底板的上表面用于支撐所述刀盤底板的刀盤支架，所述鉆頭總成還包括設(shè)置在所述刀盤支架上方的連接筒和過渡接頭，所述連接筒的上下端部分別通過導(dǎo)向器與所述刀盤支架和所述過渡接頭相連接，所述過渡接頭用于連接鉆桿。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述刀盤支架包括連接在所述平板上的筒形支架和連接在所述邊板上的箱梁式支架，所述筒形支架的軸心線經(jīng)過所述平板的外接圓的圓心，所述導(dǎo)向器包括導(dǎo)向器筒體、設(shè)置在所述導(dǎo)向器筒體表面的撐靴支座、連接在所述撐靴支座上的導(dǎo)向撐靴，以及連接在相鄰的所述導(dǎo)向撐靴之間的固定拉桿。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述鉆頭總成還包括排漿組件，所述排漿組件包括收渣槽、排漿管，所述收渣槽開設(shè)在所述刀盤底板上并沿所述筒形支架的徑向方向延伸，所述收渣槽的一端部靠近所述平板的中心，所述收渣槽的另一端部延伸至所述邊板的中部，所述收渣槽為貫穿槽，所述排漿管位于所述導(dǎo)向器筒體、所述連接筒及所述筒形支架內(nèi)，所述排漿管的上端部連接在所述過渡接頭的下端部并與所述過渡接頭的內(nèi)腔相連通，所述排漿管的下端部彎折后對(duì)準(zhǔn)所述收渣槽。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述排漿管下端部的彎折角度不小于45°。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述收渣槽在上下方向上的投影呈U形，所述排漿管下端部的開口在上下方向上的投影落在所述收渣槽在上下方向上的投影區(qū)域內(nèi)。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述排漿組件還包括用于匯攏泥漿的收渣槽刮板和用于破碎渣石的收渣槽刮刀，所述收渣槽刮板連接在所述收渣槽的槽沿并向下豎直延伸，所述收渣槽刮板的下端設(shè)有用于泥漿通過的梯形缺口，所述收渣槽刮刀連接在所述刀盤底板的下表面并圍繞所述收渣槽的槽沿設(shè)置，所述收渣槽刮刀的最低點(diǎn)低于所述收渣槽刮板并高于所述第二刀具的刃口面150mm至200mm。

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述邊板的邊緣設(shè)有用于泥漿通過的弧形缺口，所述弧形缺口有多個(gè)并圍繞所述筒形支架的軸心線均布。

14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述導(dǎo)向器的直徑比所述刀盤底板在上下方向上的投影直徑小10mm至20mm。

15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述過渡接頭的上端部設(shè)有用于對(duì)接所述鉆桿的內(nèi)六方牙嵌接頭。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述刀具為滾刀，所述刃口面為所述滾刀最低點(diǎn)構(gòu)成的平面。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述滾刀包括三尺楔齒滾刀和二尺半楔齒滾刀。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，其特征在于：所述第一刀具、所述第二刀具、所述內(nèi)刀具、所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具均包括多把所述滾刀，同一刀具內(nèi)相鄰所述滾刀的軌跡交錯(cuò)設(shè)置，形成15mm至25mm寬的重合部。

19.一種豎井鉆機(jī)鉆頭總成的刀具布設(shè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.繪制刀盤底板的仰視圖，在所述仰視圖上標(biāo)注出幾何中心，并以該幾何中心為原點(diǎn)設(shè)置二維坐標(biāo)系；

b.預(yù)設(shè)刀座位置并在所述仰視圖上標(biāo)注，獲得所有刀座的預(yù)設(shè)位置坐標(biāo)B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；

c.依次稱量出每個(gè)所述刀座的重量，獲得刀座重量值G1、G2、……、Gn；

d.依次稱量出與每個(gè)所述刀座相對(duì)應(yīng)的刀具，獲得刀具重量值g1、g2、……、gn；

e.計(jì)算所有所述刀座及所述刀具的重心位置O(x0，y0)，計(jì)算公式為：

n n

x0＝∑i＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑i＝1yi(Gi+gi)；

f.若x0＝0且y0＝0，則按照預(yù)設(shè)位置在所述刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，則調(diào)整步驟b中刀座的預(yù)設(shè)位置，直至x0＝0且y0＝0，再根據(jù)調(diào)整后的預(yù)設(shè)位置在所述刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的豎井鉆機(jī)鉆頭總成的刀具布設(shè)方法，其特征在于：所述豎井鉆機(jī)鉆頭總成為權(quán)利要求1至18中任意一項(xiàng)所述的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成。

說明書： 一種高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成及其刀具布設(shè)方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及豎井鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成及其刀具布設(shè)方法。背景技術(shù)[0002] 豎井鉆機(jī)是開挖豎井的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煤礦井筒、通風(fēng)井筒的施工，豎井鉆機(jī)主要依靠轉(zhuǎn)動(dòng)懸吊的鉆頭總成使其壓迫開挖面，從而破碎開挖面巖土向下掘進(jìn)，在掘進(jìn)時(shí)，鉆頭總成的刀盤與開挖面相接觸，刀盤形狀對(duì)掘進(jìn)效率和掘進(jìn)穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性影響。[0003] 現(xiàn)有的刀盤形狀大多呈去頭圓錐形，如中國(guó)專利CN217999582U就公開了這樣一種刀盤，從縱截面上看，其中部平坦、兩側(cè)上翹，掘進(jìn)時(shí)，位于中心處的刀具旋轉(zhuǎn)半徑小，線速度小，對(duì)開挖面巖土的破碎能力弱，容易磨損，磨損后需要及時(shí)將鉆頭總成吊出對(duì)中心處刀具進(jìn)行更換，嚴(yán)重影響掘進(jìn)效率，若更換不及時(shí)，則開挖面中心處巖土無法破碎，使得頂住刀盤的阻力依舊存在，而附近的巖土能夠破碎，不會(huì)形成頂住刀盤的阻力，這樣一來，會(huì)導(dǎo)致開挖面施加在刀盤上的力不均衡，容易使刀盤跑偏，造成擺動(dòng)，影響掘進(jìn)的穩(wěn)定性。[0004] 也有能夠提升掘進(jìn)穩(wěn)定性的刀盤，如中國(guó)專利CN113863933A就公開了這樣一種刀盤，其整體采用向內(nèi)凹陷的內(nèi)錐形，能夠使開挖面呈錐形面，從而利用開挖面阻止刀盤擺動(dòng)，提升掘進(jìn)穩(wěn)定性，但該方案由于開挖面中間高、兩側(cè)低，鉆頭總成施加重力的一部分被分解到平行于開挖面的方向，降低了對(duì)開挖面的壓迫力，對(duì)巖土的破碎效果較差，只能適用于軟巖地層的掘進(jìn)，同時(shí)，泥漿也難以從豎井井壁自流到開挖面，需要在靠近刀盤中心處增設(shè)泥漿輸送管，使得刀盤的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成及其刀具布設(shè)方法。[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案中的產(chǎn)品是，高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，包括一刀盤，該刀盤包括：[0007] 刀盤底板，所述刀盤底板呈碗狀，所述刀盤底板包括位于中心的平板和連接在所述平板的四周并向外向上傾斜延伸的邊板，所述平板為平行于水平面的正六邊形板；[0008] 刀具，所述刀具連接在所述刀盤底板上，所述刀具包括設(shè)置在所述平板中心處的第一刀具、設(shè)置在所述平板上并位于所述第一刀具四周的第二刀具、設(shè)置在所述平板與所述邊板連接處的第三刀具、設(shè)置在所述邊板上并靠近所述第三刀具的第四刀具和設(shè)置在所述邊板上并靠近所述邊板上邊緣的第五刀具；[0009] 所述第一刀具自外向內(nèi)向上傾斜延伸，所述第一刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為5°至9°，所述第二刀具的刃口面與所述平板相平行，所述第三刀具、所述第四刀具、所述第五刀具自內(nèi)向外向上傾斜延伸，所述第三刀具包括位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)刀具和位于外側(cè)的外刀具，所述內(nèi)刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為8°至12°，所述外刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為18°至22°，所述第四刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為28°至32°，所述第五刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為43°至47°，使得該刀盤的開挖面四周高、中部平且中心處具有向上凸起的錐形堆。

[0010] 優(yōu)選地，所述第一刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為7°，所述內(nèi)刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為10°，所述外刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為20°，所述第四刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為30°，所述第五刀具的刃口面與所述平板之間的夾角為45°。[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述邊板與所述第四刀具的刃口面相平行。[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述邊板有六塊，每塊邊板對(duì)應(yīng)所述平板的一條邊，相鄰所述邊板的邊緣、所述邊板與所述平板相鄰的邊緣、所述平板的邊緣向上垂直折彎，形成法蘭條，相鄰的所述法蘭條通過貫穿螺栓鎖緊。[0013] 優(yōu)選地，所述刀具通過刀座與所述刀盤底板相連接，所述刀座包括與所述第一刀具、所述第二刀具、所述內(nèi)刀具相對(duì)應(yīng)的鞍式刀座和與所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具相對(duì)應(yīng)的罐式刀座。[0014] 進(jìn)一步優(yōu)選地，與所述第一刀具相對(duì)應(yīng)的鞍式刀座外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，使所述第一刀具自外向內(nèi)向上傾斜延伸。[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述刀盤還包括連接在所述刀盤底板的上表面用于支撐所述刀盤底板的刀盤支架，所述鉆頭總成還包括設(shè)置在所述刀盤支架上方的連接筒和過渡接頭，所述連接筒的上下端部分別通過導(dǎo)向器與所述刀盤支架和所述過渡接頭相連接，所述過渡接頭用于連接鉆桿。[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述刀盤支架包括連接在所述平板上的筒形支架和連接在所述邊板上的箱梁式支架，所述筒形支架的軸心線經(jīng)過所述平板的外接圓的圓心，所述導(dǎo)向器包括導(dǎo)向器筒體、設(shè)置在所述導(dǎo)向器筒體表面的撐靴支座、連接在所述撐靴支座上的導(dǎo)向撐靴，以及連接在相鄰的所述導(dǎo)向撐靴之間的固定拉桿。[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鉆頭總成還包括排漿組件，所述排漿組件包括收渣槽、排漿管，所述收渣槽開設(shè)在所述刀盤底板上并沿所述筒形支架的徑向方向延伸，所述收渣槽的一端部靠近所述平板的中心，所述收渣槽的另一端部延伸至所述邊板的中部，所述收渣槽為貫穿槽，所述排漿管位于所述導(dǎo)向器筒體、所述連接筒及所述筒形支架內(nèi)，所述排漿管的上端部連接在所述過渡接頭的下端部并與所述過渡接頭的內(nèi)腔相連通，所述排漿管的下端部彎折后對(duì)準(zhǔn)所述收渣槽。[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述排漿管下端部的彎折角度不小于45°。[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述收渣槽在上下方向上的投影呈U形，所述排漿管下端部的開口在上下方向上的投影落在所述收渣槽在上下方向上的投影區(qū)域內(nèi)。[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述排漿組件還包括用于匯攏泥漿的收渣槽刮板和用于破碎渣石的收渣槽刮刀，所述收渣槽刮板連接在所述收渣槽的槽沿并向下豎直延伸，所述收渣槽刮板的下端設(shè)有用于泥漿通過的梯形缺口，所述收渣槽刮刀連接在所述刀盤底板的下表面并圍繞所述收渣槽的槽沿設(shè)置，所述收渣槽刮刀的最低點(diǎn)低于所述收渣槽刮板并高于所述第二刀具的刃口面150mm至200mm。[0021] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述邊板的邊緣設(shè)有用于泥漿通過的弧形缺口，所述弧形缺口有多個(gè)并圍繞所述筒形支架的軸心線均布。[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述導(dǎo)向器的直徑比所述刀盤底板在上下方向上的投影直徑小10mm至20mm。

[0023] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述過渡接頭的上端部設(shè)有用于對(duì)接所述鉆桿的內(nèi)六方牙嵌接頭。[0024] 優(yōu)選地，所述刀具為滾刀，所述刃口面為所述滾刀最低點(diǎn)構(gòu)成的平面。[0025] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滾刀包括三尺楔齒滾刀和二尺半楔齒滾刀。[0026] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一刀具、所述第二刀具、所述內(nèi)刀具、所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具均包括多把所述滾刀，同一刀具內(nèi)相鄰所述滾刀的軌跡交錯(cuò)設(shè)置，形成15mm至25mm寬的重合部。

[0027] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案中的方法是，豎井鉆機(jī)鉆頭總成的刀具布設(shè)方法，包括以下步驟：[0028] a.繪制刀盤底板的仰視圖，在所述仰視圖上標(biāo)注出幾何中心，并根據(jù)該幾何中心設(shè)置二維坐標(biāo)系，該幾何中心的坐標(biāo)為(0,0)；[0029] b.預(yù)設(shè)刀座位置并在所述仰視圖上標(biāo)注，獲得所有刀座的預(yù)設(shè)位置坐標(biāo)B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；[0030] c.依次稱量出每個(gè)所述刀座的重量，獲得刀座重量值G1、G2、……、Gn；[0031] d.依次稱量出與每個(gè)所述刀座相對(duì)應(yīng)的刀具，獲得刀具重量值g1、g2、……、gn；[0032] e.計(jì)算所有所述刀座及所述刀具的重心位置O(x0，y0)，計(jì)算公式為：[0033] x0＝∑in＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑in＝1yi(Gi+gi)；[0034] f.若x0＝0且y0＝0，則按照預(yù)設(shè)位置在所述刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，則調(diào)整步驟b中刀座的預(yù)設(shè)位置，直至x0＝0且y0＝0，再根據(jù)調(diào)整后的預(yù)設(shè)位置在所述刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具。[0035] 優(yōu)選地，所述豎井鉆機(jī)鉆頭總成為上述任意一種高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成。[0036] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明提供的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：[0037] 1.通過使開挖面四周高、中部平，能夠方便泥漿從豎井井壁向開挖面的自流。[0038] 2.通過對(duì)內(nèi)刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具刃口面角度進(jìn)行設(shè)定，使得開挖面四周相對(duì)于開挖面中部的陡峭程度更為合理，既能夠提升泥漿自流速度，對(duì)刀具形成沖刷進(jìn)行清潔，又能夠通過開挖面四周對(duì)內(nèi)刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具形成側(cè)向支撐，避免刀盤擺動(dòng)。[0039] 3.通過使第二刀具平行于平板，能夠在開挖面中部形成較大的平坦區(qū)域，從而承接鉆頭總成施加的重力，確保對(duì)巖土的破碎效果，提升掘進(jìn)效率。[0040] 4.通過使開挖面的中心具有向上凸起的錐形堆，既能夠增大第一刀具的旋轉(zhuǎn)半徑，降低磨損，又能夠?qū)Φ谝坏毒咝纬蓚?cè)向支撐，避免刀盤擺動(dòng)，同時(shí)，由于錐形堆周圍的巖土已經(jīng)提前破碎，還能夠降低開挖面中心巖土的破碎難度，從而實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。[0041] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明提供的豎井鉆機(jī)鉆頭總成的刀具布設(shè)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：[0042] 根據(jù)刀座預(yù)設(shè)位置及刀座、刀具的重量和計(jì)算重心坐標(biāo)，再根據(jù)重心坐標(biāo)調(diào)整刀座預(yù)設(shè)位置，直至重心與坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，再布設(shè)刀座及刀具，布設(shè)后刀盤內(nèi)不存在彎矩，掘進(jìn)時(shí)的穩(wěn)定性更好。附圖說明[0043] 圖1是本發(fā)明中鉆頭總成的剖視示意圖。[0044] 圖2是圖1中A處的局部放大示意圖。[0045] 圖3是圖1中B處的局部放大示意圖。[0046] 圖4是圖1中C?C方向的剖視示意圖。[0047] 圖5是圖1中連接筒的橫截面示意圖。[0048] 圖6是圖1中D?D方向的剖視示意圖。[0049] 圖7是圖1中E?E方向的剖視示意圖。[0050] 圖8是圖1中F?F方向的剖視示意圖。[0051] 圖9、圖10是本發(fā)明中兩類楔齒滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖9中的楔齒滾刀為三尺楔齒滾刀，圖10中的楔齒滾刀為二尺半楔齒滾刀。[0052] 圖11是本發(fā)明中收渣槽刮刀的剖視示意圖。[0053] 圖12是圖11的左視示意圖。[0054] 其中：10.刀盤；11.平板；12.邊板；121.弧形缺口；13.法蘭條；141.筒形支架；142.箱梁式支架；21.第一刀具；22.第二刀具；23.內(nèi)刀具；24.外刀具；25.第四刀具；26.第五刀具；31.鞍式刀座；32.罐式刀座；40.連接筒；50.過渡接頭；51.內(nèi)六方牙嵌接頭；60.導(dǎo)向器；61.導(dǎo)向器筒體；62.撐靴支座；63.導(dǎo)向撐靴；64.固定拉桿；70.排漿組件；71.收渣槽；72.排漿管；73.收渣槽刮板；731.梯形缺口；74.收渣槽刮刀。

具體實(shí)施方式[0055] 本發(fā)明中的自內(nèi)向外是指自平板中心向平板邊緣，自外向內(nèi)是指自平板邊緣向平板中心。[0056] 如圖1至12所示，本發(fā)明提供的高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成，包括一刀盤10，該刀盤10包括刀盤底板和刀具，刀盤底板呈碗狀，刀盤底板包括位于中心的平板11和連接在平板11的四周并向外向上傾斜延伸的邊板12，平板11為平行于水平面的正六邊形板，邊板12有六塊，每塊邊板12對(duì)應(yīng)平板11的一條邊，相鄰邊板12的邊緣、邊板12與平板11相鄰的邊緣、平板11的邊緣向上垂直折彎，形成法蘭條13，相鄰的法蘭條13通過貫穿螺栓鎖緊，使平板11和邊板12連接成刀盤底板；刀具包括設(shè)置在平板11中心處的第一刀具21、設(shè)置在平板

11上并位于第一刀具21四周的第二刀具22、設(shè)置在平板11與邊板12連接處的第三刀具、設(shè)置在邊板12上并靠近第三刀具的第四刀具25和設(shè)置在邊板12上并靠近邊板12上邊緣的第五刀具26；第一刀具21自外向內(nèi)向上傾斜延伸，第一刀具21的刃口面與平板11之間的夾角為7°，第二刀具22的刃口面與平板11相平行，第三刀具、第四刀具25、第五刀具26自內(nèi)向外向上傾斜延伸，第三刀具包括位于內(nèi)側(cè)的內(nèi)刀具23和位于外側(cè)的外刀具24，內(nèi)刀具23的刃口面與平板11之間的夾角為10°，外刀具24的刃口面與平板11之間的夾角為20°，第四刀具

25的刃口面與平板11之間的夾角為30°，邊板12與第四刀具25的刃口面相平行，第五刀具26的刃口面與平板11之間的夾角為45°，使得該刀盤10的開挖面四周高、中部平且中心處具有向上凸起的錐形堆。

[0057] 這樣設(shè)置的好處在于：[0058] 1.通過使開挖面四周高、中部平，能夠方便泥漿從豎井井壁向開挖面的自流。[0059] 2.通過對(duì)內(nèi)刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具刃口面角度進(jìn)行設(shè)定，使得開挖面四周相對(duì)于開挖面中部的陡峭程度更為合理，既能夠提升泥漿自流速度，對(duì)刀具形成沖刷進(jìn)行清潔，又能夠通過開挖面四周對(duì)內(nèi)刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具形成側(cè)向支撐，避免刀盤擺動(dòng)，還能夠在平板與邊板的結(jié)合部位實(shí)現(xiàn)平滑過渡，方便泥漿攜帶渣石流動(dòng)。[0060] 3.通過使第二刀具平行于平板，能夠在開挖面中部形成較大的平坦區(qū)域，從而承接鉆頭總成施加的重力，確保對(duì)巖土的破碎效果，提升掘進(jìn)效率。[0061] 4.通過使開挖面的中心具有向上凸起的錐形堆，既能夠增大第一刀具的旋轉(zhuǎn)半徑，降低磨損，又能夠?qū)Φ谝坏毒咝纬蓚?cè)向支撐，避免刀盤擺動(dòng)，同時(shí)，由于錐形堆周圍的巖土已經(jīng)提前破碎，還能夠降低開挖面中心巖土的破碎難度，從而實(shí)現(xiàn)高效掘進(jìn)。[0062] 在本實(shí)施例中，刀具統(tǒng)一為滾刀，能夠減少備件種類并方便更換，具體地，在軟土、軟巖地層選用楔齒滾刀，楔齒滾刀包括三尺楔齒滾刀和二尺半楔齒滾刀，在中、硬巖地層選用盤形滾刀、盤形球齒滾刀或者滿天星球齒滾刀，刃口面為滾刀最低點(diǎn)構(gòu)成的平面。[0063] 進(jìn)一步地，第一刀具21、第二刀具22、內(nèi)刀具23、外刀具24、第四刀具25、第五刀具26均包括多把滾刀，同一刀具內(nèi)相鄰滾刀的軌跡交錯(cuò)設(shè)置，形成15mm至25mm寬的重合部，這樣設(shè)置能夠使開挖面不出現(xiàn)壟溝，提升掘進(jìn)效率。

[0064] 在本實(shí)施例中，所有刀具均通過刀座與刀盤底板相連接，刀座包括與第一刀具21、第二刀具22、內(nèi)刀具23相對(duì)應(yīng)的鞍式刀座31，和，與外刀具24、第四刀具25、第五刀具26相對(duì)應(yīng)的32，鞍式刀座31能夠減小占用的空間，方便內(nèi)側(cè)刀具的布設(shè)，罐式刀座32能夠提升力矩承受能力，現(xiàn)場(chǎng)更換也更為簡(jiǎn)單方便。[0065] 進(jìn)一步地，與第一刀具21相對(duì)應(yīng)的鞍式刀座31外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，使第一刀具21自外向內(nèi)向上傾斜延伸。[0066] 在本實(shí)施例中，刀盤10還包括連接在刀盤底板的上表面用于支撐刀盤底板的刀盤支架，該鉆頭總成還包括設(shè)置在刀盤支架上方的連接筒40和過渡接頭50，連接筒40的上下端部分別通過導(dǎo)向器60與刀盤支架和過渡接頭50相連接，導(dǎo)向器60的直徑較為重要，該直徑過大，掘進(jìn)過程中容易卡住導(dǎo)向器60，該直徑過小，又起不到穩(wěn)定導(dǎo)向的作用，優(yōu)選地，該直徑比刀盤底板在上下方向上的投影直徑小10mm至20mm，具體地，對(duì)于泥巖地層，導(dǎo)向器60的直徑比刀盤底板在上下方向上的投影直徑小20mm為宜，對(duì)于硬巖地層，導(dǎo)向器60的直徑比刀盤底板在上下方向上的投影直徑小10mm為宜，過渡接頭50的上端部用于連接鉆桿，具體地，過渡接頭50的上端部設(shè)有用于對(duì)接鉆桿的內(nèi)六方牙嵌接頭51。[0067] 進(jìn)一步地，刀盤支架包括連接在平板11上的筒形支架141和連接在邊板12上的箱梁式支架142，筒形支架141的軸心線經(jīng)過平板11的外接圓的圓心，導(dǎo)向器60包括導(dǎo)向器筒體61、設(shè)置在導(dǎo)向器筒體61表面的撐靴支座62、連接在撐靴支座62上的導(dǎo)向撐靴63，以及連接在相鄰的導(dǎo)向撐靴63之間的固定拉桿64；具體地，筒形支架141與位于連接筒40下方的導(dǎo)向器筒體61的下端部通過法蘭盤同軸連接，連接筒40的上下端部分別與導(dǎo)向器筒體61通過法蘭盤同軸連接，過渡接頭50的下端部與位于連接筒40上方的導(dǎo)向器筒體61的上端部通過法蘭盤同軸連接。[0068] 在本實(shí)施例中，該鉆頭總成還包括排漿組件70，排漿組件70包括收渣槽71、排漿管72，收渣槽71開設(shè)在刀盤底板上并沿筒形支架141的徑向方向延伸，收渣槽71的一端部靠近平板11的中心，收渣槽71的另一端部延伸至邊板12的中部，具體地，收渣槽71在平板11上的延伸長(zhǎng)度為平板11外接圓直徑的三分之一，收渣槽71為上下貫穿槽，收渣槽71在上下方向上的投影呈U形；排漿管72位于導(dǎo)向器筒體61、連接筒40及筒形支架141內(nèi)，排漿管72的上端部連接在過渡接頭50的下端部并與過渡接頭50的內(nèi)腔相連通，排漿管72的下端部彎折后對(duì)準(zhǔn)收渣槽71，具體地，排漿管72下端部的開口在上下方向上的投影落在收渣槽71在上下方向上的投影區(qū)域內(nèi)，為避免對(duì)渣石和泥漿形成阻擋，排漿管72下端部的彎折角度不小于

45°，在本實(shí)施例中，該角度為50°。

[0069] 進(jìn)一步地，排漿組件70還包括用于匯攏泥漿的收渣槽刮板73和用于破碎渣石的收渣槽刮刀74，收渣槽刮板73連接在收渣槽71的槽沿并向下豎直延伸，收渣槽刮板73的下端設(shè)有用于泥漿通過的梯形缺口731，收渣槽刮刀74連接在刀盤底板的下表面并圍繞收渣槽71的槽沿設(shè)置，收渣槽刮刀74的最低點(diǎn)低于收渣槽刮板73并高于第二刀具22的刃口面

150mm至200mm，為方便排漿，收渣槽71的槽沿高于開挖面250?350mm，同時(shí)，邊板12的邊緣設(shè)有用于泥漿通過的弧形缺口121，弧形缺口121有多個(gè)并圍繞筒形支架141的軸心線均布，弧形缺口121的弧高會(huì)影響泥漿流量及泥漿流速，弧高過高，泥漿流速低，泥漿自流時(shí)對(duì)刀具的沖刷清潔效果差，弧高過低，泥漿流量低，容易出現(xiàn)空泡現(xiàn)象，弧形缺口121的弧高優(yōu)選為刀盤底板在上下方向投影直徑的7.5％至8.0％，在本實(shí)施例中，弧形缺口121的弧高為刀盤底板在上下方向投影直徑的7.75％。

[0070] 本發(fā)明提供的豎井鉆機(jī)鉆頭總成的刀具布設(shè)方法，包括以下步驟：[0071] a.繪制刀盤底板的仰視圖，在仰視圖上標(biāo)注出幾何中心，并根據(jù)該幾何中心設(shè)置二維坐標(biāo)系，該幾何中心的坐標(biāo)為(0,0)；[0072] b.預(yù)設(shè)刀座位置并在仰視圖上標(biāo)注，獲得所有刀座的預(yù)設(shè)位置坐標(biāo)B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；[0073] c.依次稱量出每個(gè)刀座的重量，獲得刀座重量值G1、G2、……、Gn；[0074] d.依次稱量出與每個(gè)刀座相對(duì)應(yīng)的刀具，獲得刀具重量值g1、g2、……、gn；[0075] e.計(jì)算所有刀座及刀具的重心位置O(x0，y0)，計(jì)算公式為：[0076] x0＝∑in＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑in＝1yi(Gi+gi)；[0077] f.若x0＝0且y0＝0，則按照預(yù)設(shè)位置在刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，則調(diào)整步驟b中刀座的預(yù)設(shè)位置，直至x0＝0且y0＝0，再根據(jù)調(diào)整后的預(yù)設(shè)位置在刀盤底板上布設(shè)刀座及刀具。[0078] 這樣設(shè)置的好處在于：[0079] 刀座和刀具在刀盤底板上布設(shè)后，刀盤內(nèi)不存在彎矩，掘進(jìn)時(shí)的穩(wěn)定性更好。[0080] 優(yōu)選地，豎井鉆機(jī)鉆頭總成為上述高效穩(wěn)定的豎井鉆機(jī)鉆頭總成。[0081] 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。