高效稳定的竖井钻机钻头总成及其刀具布设方法

权利要求书： 1.一种高效稳定的竖井钻机钻头总成，包括一刀盘，该刀盘包括：

刀盘底板，所述刀盘底板呈碗状，所述刀盘底板包括位于中心的平板和连接在所述平板的四周并向外向上倾斜延伸的边板，所述平板为平行于水平面的正六边形板；

刀具，所述刀具连接在所述刀盘底板上，所述刀具包括设置在所述平板中心处的第一刀具、设置在所述平板上并位于所述第一刀具四周的第二刀具、设置在所述平板与所述边板连接处的第三刀具、设置在所述边板上并靠近所述第三刀具的第四刀具和设置在所述边板上并靠近所述边板上边缘的第五刀具；

其特征在于：

所述第一刀具自外向内向上倾斜延伸，所述第一刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为5°至9°，所述第二刀具的刃口面与所述平板相平行，所述第三刀具、所述第四刀具、所述第五刀具自内向外向上倾斜延伸，所述第三刀具包括位于内侧的内刀具和位于外侧的外刀具，所述内刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为8°至12°，所述外刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为18°至22°，所述第四刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为28°至32°，所述第五刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为43°至47°，使得该刀盘的开挖面四周高、中部平且中心处具有向上凸起的锥形堆。

2.根据权利要求1所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述第一刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为7°，所述内刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为10°，所述外刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为20°，所述第四刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为30°，所述第五刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为45°。

3.根据权利要求2所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述边板与所述第四刀具的刃口面相平行。

4.根据权利要求3所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述边板有六块，每块边板对应所述平板的一条边，相邻所述边板的边缘、所述边板与所述平板相邻的边缘、所述平板的边缘向上垂直折弯，形成法兰条，相邻的所述法兰条通过贯穿螺栓锁紧。

5.根据权利要求1所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述刀具通过刀座与所述刀盘底板相连接，所述刀座包括与所述第一刀具、所述第二刀具、所述内刀具相对应的鞍式刀座和与所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具相对应的罐式刀座。

6.根据权利要求5所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述第一刀具对应的所述鞍式刀座外侧高内侧低，使所述第一刀具自外向内向上倾斜延伸。

7.根据权利要求5所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述刀盘还包括连接在所述刀盘底板的上表面用于支撑所述刀盘底板的刀盘支架，所述钻头总成还包括设置在所述刀盘支架上方的连接筒和过渡接头，所述连接筒的上下端部分别通过导向器与所述刀盘支架和所述过渡接头相连接，所述过渡接头用于连接钻杆。

8.根据权利要求7所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述刀盘支架包括连接在所述平板上的筒形支架和连接在所述边板上的箱梁式支架，所述筒形支架的轴心线经过所述平板的外接圆的圆心，所述导向器包括导向器筒体、设置在所述导向器筒体表面的撑靴支座、连接在所述撑靴支座上的导向撑靴，以及连接在相邻的所述导向撑靴之间的固定拉杆。

9.根据权利要求8所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述钻头总成还包括排浆组件，所述排浆组件包括收渣槽、排浆管，所述收渣槽开设在所述刀盘底板上并沿所述筒形支架的径向方向延伸，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边板的中部，所述收渣槽为贯穿槽，所述排浆管位于所述导向器筒体、所述连接筒及所述筒形支架内，所述排浆管的上端部连接在所述过渡接头的下端部并与所述过渡接头的内腔相连通，所述排浆管的下端部弯折后对准所述收渣槽。

10.根据权利要求9所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述排浆管下端部的弯折角度不小于45°。

11.根据权利要求9所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述收渣槽在上下方向上的投影呈U形，所述排浆管下端部的开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区域内。

12.根据权利要求9所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述排浆组件还包括用于汇拢泥浆的收渣槽刮板和用于破碎渣石的收渣槽刮刀，所述收渣槽刮板连接在所述收渣槽的槽沿并向下竖直延伸，所述收渣槽刮板的下端设有用于泥浆通过的梯形缺口，所述收渣槽刮刀连接在所述刀盘底板的下表面并围绕所述收渣槽的槽沿设置，所述收渣槽刮刀的最低点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.根据权利要求8所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述边板的边缘设有用于泥浆通过的弧形缺口，所述弧形缺口有多个并围绕所述筒形支架的轴心线均布。

14.根据权利要求7所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述导向器的直径比所述刀盘底板在上下方向上的投影直径小10mm至20mm。

15.根据权利要求7所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述过渡接头的上端部设有用于对接所述钻杆的内六方牙嵌接头。

16.根据权利要求1所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述刀具为滚刀，所述刃口面为所述滚刀最低点构成的平面。

17.根据权利要求16所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述滚刀包括三尺楔齿滚刀和二尺半楔齿滚刀。

18.根据权利要求16所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成，其特征在于：所述第一刀具、所述第二刀具、所述内刀具、所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具均包括多把所述滚刀，同一刀具内相邻所述滚刀的轨迹交错设置，形成15mm至25mm宽的重合部。

19.一种竖井钻机钻头总成的刀具布设方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.绘制刀盘底板的仰视图，在所述仰视图上标注出几何中心，并以该几何中心为原点设置二维坐标系；

b.预设刀座位置并在所述仰视图上标注，获得所有刀座的预设位置坐标B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；

c.依次称量出每个所述刀座的重量，获得刀座重量值G1、G2、……、Gn；

d.依次称量出与每个所述刀座相对应的刀具，获得刀具重量值g1、g2、……、gn；

e.计算所有所述刀座及所述刀具的重心位置O(x0，y0)，计算公式为：

n n

x0＝∑i＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑i＝1yi(Gi+gi)；

f.若x0＝0且y0＝0，则按照预设位置在所述刀盘底板上布设刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，则调整步骤b中刀座的预设位置，直至x0＝0且y0＝0，再根据调整后的预设位置在所述刀盘底板上布设刀座及刀具。

20.根据权利要求19所述的竖井钻机钻头总成的刀具布设方法，其特征在于：所述竖井钻机钻头总成为权利要求1至18中任意一项所述的高效稳定的竖井钻机钻头总成。

说明书： 一种高效稳定的竖井钻机钻头总成及其刀具布设方法技术领域[0001] 本发明涉及竖井钻机技术领域，具体涉及一种高效稳定的竖井钻机钻头总成及其刀具布设方法。背景技术[0002] 竖井钻机是开挖竖井的重要设备，广泛应用于煤矿井筒、通风井筒的施工，竖井钻机主要依靠转动悬吊的钻头总成使其压迫开挖面，从而破碎开挖面岩土向下掘进，在掘进时，钻头总成的刀盘与开挖面相接触，刀盘形状对掘进效率和掘进稳定性起到决定性影响。[0003] 现有的刀盘形状大多呈去头圆锥形，如中国专利CN217999582U就公开了这样一种刀盘，从纵截面上看，其中部平坦、两侧上翘，掘进时，位于中心处的刀具旋转半径小，线速度小，对开挖面岩土的破碎能力弱，容易磨损，磨损后需要及时将钻头总成吊出对中心处刀具进行更换，严重影响掘进效率，若更换不及时，则开挖面中心处岩土无法破碎，使得顶住刀盘的阻力依旧存在，而附近的岩土能够破碎，不会形成顶住刀盘的阻力，这样一来，会导致开挖面施加在刀盘上的力不均衡，容易使刀盘跑偏，造成摆动，影响掘进的稳定性。[0004] 也有能够提升掘进稳定性的刀盘，如中国专利CN113863933A就公开了这样一种刀盘，其整体采用向内凹陷的内锥形，能够使开挖面呈锥形面，从而利用开挖面阻止刀盘摆动，提升掘进稳定性，但该方案由于开挖面中间高、两侧低，钻头总成施加重力的一部分被分解到平行于开挖面的方向，降低了对开挖面的压迫力，对岩土的破碎效果较差，只能适用于软岩地层的掘进，同时，泥浆也难以从竖井井壁自流到开挖面，需要在靠近刀盘中心处增设泥浆输送管，使得刀盘的结构更加复杂。发明内容[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种高效稳定的竖井钻机钻头总成及其刀具布设方法。[0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的产品是，高效稳定的竖井钻机钻头总成，包括一刀盘，该刀盘包括：[0007] 刀盘底板，所述刀盘底板呈碗状，所述刀盘底板包括位于中心的平板和连接在所述平板的四周并向外向上倾斜延伸的边板，所述平板为平行于水平面的正六边形板；[0008] 刀具，所述刀具连接在所述刀盘底板上，所述刀具包括设置在所述平板中心处的第一刀具、设置在所述平板上并位于所述第一刀具四周的第二刀具、设置在所述平板与所述边板连接处的第三刀具、设置在所述边板上并靠近所述第三刀具的第四刀具和设置在所述边板上并靠近所述边板上边缘的第五刀具；[0009] 所述第一刀具自外向内向上倾斜延伸，所述第一刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为5°至9°，所述第二刀具的刃口面与所述平板相平行，所述第三刀具、所述第四刀具、所述第五刀具自内向外向上倾斜延伸，所述第三刀具包括位于内侧的内刀具和位于外侧的外刀具，所述内刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为8°至12°，所述外刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为18°至22°，所述第四刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为28°至32°，所述第五刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为43°至47°，使得该刀盘的开挖面四周高、中部平且中心处具有向上凸起的锥形堆。

[0010] 优选地，所述第一刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为7°，所述内刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为10°，所述外刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为20°，所述第四刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为30°，所述第五刀具的刃口面与所述平板之间的夹角为45°。[0011] 进一步优选地，所述边板与所述第四刀具的刃口面相平行。[0012] 进一步优选地，所述边板有六块，每块边板对应所述平板的一条边，相邻所述边板的边缘、所述边板与所述平板相邻的边缘、所述平板的边缘向上垂直折弯，形成法兰条，相邻的所述法兰条通过贯穿螺栓锁紧。[0013] 优选地，所述刀具通过刀座与所述刀盘底板相连接，所述刀座包括与所述第一刀具、所述第二刀具、所述内刀具相对应的鞍式刀座和与所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具相对应的罐式刀座。[0014] 进一步优选地，与所述第一刀具相对应的鞍式刀座外侧高内侧低，使所述第一刀具自外向内向上倾斜延伸。[0015] 进一步优选地，所述刀盘还包括连接在所述刀盘底板的上表面用于支撑所述刀盘底板的刀盘支架，所述钻头总成还包括设置在所述刀盘支架上方的连接筒和过渡接头，所述连接筒的上下端部分别通过导向器与所述刀盘支架和所述过渡接头相连接，所述过渡接头用于连接钻杆。[0016] 进一步优选地，所述刀盘支架包括连接在所述平板上的筒形支架和连接在所述边板上的箱梁式支架，所述筒形支架的轴心线经过所述平板的外接圆的圆心，所述导向器包括导向器筒体、设置在所述导向器筒体表面的撑靴支座、连接在所述撑靴支座上的导向撑靴，以及连接在相邻的所述导向撑靴之间的固定拉杆。[0017] 进一步优选地，所述钻头总成还包括排浆组件，所述排浆组件包括收渣槽、排浆管，所述收渣槽开设在所述刀盘底板上并沿所述筒形支架的径向方向延伸，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边板的中部，所述收渣槽为贯穿槽，所述排浆管位于所述导向器筒体、所述连接筒及所述筒形支架内，所述排浆管的上端部连接在所述过渡接头的下端部并与所述过渡接头的内腔相连通，所述排浆管的下端部弯折后对准所述收渣槽。[0018] 进一步优选地，所述排浆管下端部的弯折角度不小于45°。[0019] 进一步优选地，所述收渣槽在上下方向上的投影呈U形，所述排浆管下端部的开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区域内。[0020] 进一步优选地，所述排浆组件还包括用于汇拢泥浆的收渣槽刮板和用于破碎渣石的收渣槽刮刀，所述收渣槽刮板连接在所述收渣槽的槽沿并向下竖直延伸，所述收渣槽刮板的下端设有用于泥浆通过的梯形缺口，所述收渣槽刮刀连接在所述刀盘底板的下表面并围绕所述收渣槽的槽沿设置，所述收渣槽刮刀的最低点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] 进一步优选地，所述边板的边缘设有用于泥浆通过的弧形缺口，所述弧形缺口有多个并围绕所述筒形支架的轴心线均布。[0022] 进一步优选地，所述导向器的直径比所述刀盘底板在上下方向上的投影直径小10mm至20mm。

[0023] 进一步优选地，所述过渡接头的上端部设有用于对接所述钻杆的内六方牙嵌接头。[0024] 优选地，所述刀具为滚刀，所述刃口面为所述滚刀最低点构成的平面。[0025] 进一步优选地，所述滚刀包括三尺楔齿滚刀和二尺半楔齿滚刀。[0026] 进一步优选地，所述第一刀具、所述第二刀具、所述内刀具、所述外刀具、所述第四刀具、所述第五刀具均包括多把所述滚刀，同一刀具内相邻所述滚刀的轨迹交错设置，形成15mm至25mm宽的重合部。

[0027] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案中的方法是，竖井钻机钻头总成的刀具布设方法，包括以下步骤：[0028] a.绘制刀盘底板的仰视图，在所述仰视图上标注出几何中心，并根据该几何中心设置二维坐标系，该几何中心的坐标为(0,0)；[0029] b.预设刀座位置并在所述仰视图上标注，获得所有刀座的预设位置坐标B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；[0030] c.依次称量出每个所述刀座的重量，获得刀座重量值G1、G2、……、Gn；[0031] d.依次称量出与每个所述刀座相对应的刀具，获得刀具重量值g1、g2、……、gn；[0032] e.计算所有所述刀座及所述刀具的重心位置O(x0，y0)，计算公式为：[0033] x0＝∑in＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑in＝1yi(Gi+gi)；[0034] f.若x0＝0且y0＝0，则按照预设位置在所述刀盘底板上布设刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，则调整步骤b中刀座的预设位置，直至x0＝0且y0＝0，再根据调整后的预设位置在所述刀盘底板上布设刀座及刀具。[0035] 优选地，所述竖井钻机钻头总成为上述任意一种高效稳定的竖井钻机钻头总成。[0036] 由于上述技术方案运用，本发明提供的高效稳定的竖井钻机钻头总成与现有技术相比具有下列优点：[0037] 1.通过使开挖面四周高、中部平，能够方便泥浆从竖井井壁向开挖面的自流。[0038] 2.通过对内刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具刃口面角度进行设定，使得开挖面四周相对于开挖面中部的陡峭程度更为合理，既能够提升泥浆自流速度，对刀具形成冲刷进行清洁，又能够通过开挖面四周对内刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具形成侧向支撑，避免刀盘摆动。[0039] 3.通过使第二刀具平行于平板，能够在开挖面中部形成较大的平坦区域，从而承接钻头总成施加的重力，确保对岩土的破碎效果，提升掘进效率。[0040] 4.通过使开挖面的中心具有向上凸起的锥形堆，既能够增大第一刀具的旋转半径，降低磨损，又能够对第一刀具形成侧向支撑，避免刀盘摆动，同时，由于锥形堆周围的岩土已经提前破碎，还能够降低开挖面中心岩土的破碎难度，从而实现高效掘进。[0041] 由于上述技术方案运用，本发明提供的竖井钻机钻头总成的刀具布设方法与现有技术相比具有下列优点：[0042] 根据刀座预设位置及刀座、刀具的重量和计算重心坐标，再根据重心坐标调整刀座预设位置，直至重心与坐标系原点重合，再布设刀座及刀具，布设后刀盘内不存在弯矩，掘进时的稳定性更好。附图说明[0043] 图1是本发明中钻头总成的剖视示意图。[0044] 图2是图1中A处的局部放大示意图。[0045] 图3是图1中B处的局部放大示意图。[0046] 图4是图1中C?C方向的剖视示意图。[0047] 图5是图1中连接筒的横截面示意图。[0048] 图6是图1中D?D方向的剖视示意图。[0049] 图7是图1中E?E方向的剖视示意图。[0050] 图8是图1中F?F方向的剖视示意图。[0051] 图9、图10是本发明中两类楔齿滚刀的结构示意图，其中，图9中的楔齿滚刀为三尺楔齿滚刀，图10中的楔齿滚刀为二尺半楔齿滚刀。[0052] 图11是本发明中收渣槽刮刀的剖视示意图。[0053] 图12是图11的左视示意图。[0054] 其中：10.刀盘；11.平板；12.边板；121.弧形缺口；13.法兰条；141.筒形支架；142.箱梁式支架；21.第一刀具；22.第二刀具；23.内刀具；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.连接筒；50.过渡接头；51.内六方牙嵌接头；60.导向器；61.导向器筒体；62.撑靴支座；63.导向撑靴；64.固定拉杆；70.排浆组件；71.收渣槽；72.排浆管；73.收渣槽刮板；731.梯形缺口；74.收渣槽刮刀。

具体实施方式[0055] 本发明中的自内向外是指自平板中心向平板边缘，自外向内是指自平板边缘向平板中心。[0056] 如图1至12所示，本发明提供的高效稳定的竖井钻机钻头总成，包括一刀盘10，该刀盘10包括刀盘底板和刀具，刀盘底板呈碗状，刀盘底板包括位于中心的平板11和连接在平板11的四周并向外向上倾斜延伸的边板12，平板11为平行于水平面的正六边形板，边板12有六块，每块边板12对应平板11的一条边，相邻边板12的边缘、边板12与平板11相邻的边缘、平板11的边缘向上垂直折弯，形成法兰条13，相邻的法兰条13通过贯穿螺栓锁紧，使平板11和边板12连接成刀盘底板；刀具包括设置在平板11中心处的第一刀具21、设置在平板

11上并位于第一刀具21四周的第二刀具22、设置在平板11与边板12连接处的第三刀具、设置在边板12上并靠近第三刀具的第四刀具25和设置在边板12上并靠近边板12上边缘的第五刀具26；第一刀具21自外向内向上倾斜延伸，第一刀具21的刃口面与平板11之间的夹角为7°，第二刀具22的刃口面与平板11相平行，第三刀具、第四刀具25、第五刀具26自内向外向上倾斜延伸，第三刀具包括位于内侧的内刀具23和位于外侧的外刀具24，内刀具23的刃口面与平板11之间的夹角为10°，外刀具24的刃口面与平板11之间的夹角为20°，第四刀具

25的刃口面与平板11之间的夹角为30°，边板12与第四刀具25的刃口面相平行，第五刀具26的刃口面与平板11之间的夹角为45°，使得该刀盘10的开挖面四周高、中部平且中心处具有向上凸起的锥形堆。

[0057] 这样设置的好处在于：[0058] 1.通过使开挖面四周高、中部平，能够方便泥浆从竖井井壁向开挖面的自流。[0059] 2.通过对内刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具刃口面角度进行设定，使得开挖面四周相对于开挖面中部的陡峭程度更为合理，既能够提升泥浆自流速度，对刀具形成冲刷进行清洁，又能够通过开挖面四周对内刀具、外刀具、第四刀具、第五刀具形成侧向支撑，避免刀盘摆动，还能够在平板与边板的结合部位实现平滑过渡，方便泥浆携带渣石流动。[0060] 3.通过使第二刀具平行于平板，能够在开挖面中部形成较大的平坦区域，从而承接钻头总成施加的重力，确保对岩土的破碎效果，提升掘进效率。[0061] 4.通过使开挖面的中心具有向上凸起的锥形堆，既能够增大第一刀具的旋转半径，降低磨损，又能够对第一刀具形成侧向支撑，避免刀盘摆动，同时，由于锥形堆周围的岩土已经提前破碎，还能够降低开挖面中心岩土的破碎难度，从而实现高效掘进。[0062] 在本实施例中，刀具统一为滚刀，能够减少备件种类并方便更换，具体地，在软土、软岩地层选用楔齿滚刀，楔齿滚刀包括三尺楔齿滚刀和二尺半楔齿滚刀，在中、硬岩地层选用盘形滚刀、盘形球齿滚刀或者满天星球齿滚刀，刃口面为滚刀最低点构成的平面。[0063] 进一步地，第一刀具21、第二刀具22、内刀具23、外刀具24、第四刀具25、第五刀具26均包括多把滚刀，同一刀具内相邻滚刀的轨迹交错设置，形成15mm至25mm宽的重合部，这样设置能够使开挖面不出现垄沟，提升掘进效率。

[0064] 在本实施例中，所有刀具均通过刀座与刀盘底板相连接，刀座包括与第一刀具21、第二刀具22、内刀具23相对应的鞍式刀座31，和，与外刀具24、第四刀具25、第五刀具26相对应的32，鞍式刀座31能够减小占用的空间，方便内侧刀具的布设，罐式刀座32能够提升力矩承受能力，现场更换也更为简单方便。[0065] 进一步地，与第一刀具21相对应的鞍式刀座31外侧高内侧低，使第一刀具21自外向内向上倾斜延伸。[0066] 在本实施例中，刀盘10还包括连接在刀盘底板的上表面用于支撑刀盘底板的刀盘支架，该钻头总成还包括设置在刀盘支架上方的连接筒40和过渡接头50，连接筒40的上下端部分别通过导向器60与刀盘支架和过渡接头50相连接，导向器60的直径较为重要，该直径过大，掘进过程中容易卡住导向器60，该直径过小，又起不到稳定导向的作用，优选地，该直径比刀盘底板在上下方向上的投影直径小10mm至20mm，具体地，对于泥岩地层，导向器60的直径比刀盘底板在上下方向上的投影直径小20mm为宜，对于硬岩地层，导向器60的直径比刀盘底板在上下方向上的投影直径小10mm为宜，过渡接头50的上端部用于连接钻杆，具体地，过渡接头50的上端部设有用于对接钻杆的内六方牙嵌接头51。[0067] 进一步地，刀盘支架包括连接在平板11上的筒形支架141和连接在边板12上的箱梁式支架142，筒形支架141的轴心线经过平板11的外接圆的圆心，导向器60包括导向器筒体61、设置在导向器筒体61表面的撑靴支座62、连接在撑靴支座62上的导向撑靴63，以及连接在相邻的导向撑靴63之间的固定拉杆64；具体地，筒形支架141与位于连接筒40下方的导向器筒体61的下端部通过法兰盘同轴连接，连接筒40的上下端部分别与导向器筒体61通过法兰盘同轴连接，过渡接头50的下端部与位于连接筒40上方的导向器筒体61的上端部通过法兰盘同轴连接。[0068] 在本实施例中，该钻头总成还包括排浆组件70，排浆组件70包括收渣槽71、排浆管72，收渣槽71开设在刀盘底板上并沿筒形支架141的径向方向延伸，收渣槽71的一端部靠近平板11的中心，收渣槽71的另一端部延伸至边板12的中部，具体地，收渣槽71在平板11上的延伸长度为平板11外接圆直径的三分之一，收渣槽71为上下贯穿槽，收渣槽71在上下方向上的投影呈U形；排浆管72位于导向器筒体61、连接筒40及筒形支架141内，排浆管72的上端部连接在过渡接头50的下端部并与过渡接头50的内腔相连通，排浆管72的下端部弯折后对准收渣槽71，具体地，排浆管72下端部的开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区域内，为避免对渣石和泥浆形成阻挡，排浆管72下端部的弯折角度不小于

45°，在本实施例中，该角度为50°。

[0069] 进一步地，排浆组件70还包括用于汇拢泥浆的收渣槽刮板73和用于破碎渣石的收渣槽刮刀74，收渣槽刮板73连接在收渣槽71的槽沿并向下竖直延伸，收渣槽刮板73的下端设有用于泥浆通过的梯形缺口731，收渣槽刮刀74连接在刀盘底板的下表面并围绕收渣槽71的槽沿设置，收渣槽刮刀74的最低点低于收渣槽刮板73并高于第二刀具22的刃口面

150mm至200mm，为方便排浆，收渣槽71的槽沿高于开挖面250?350mm，同时，边板12的边缘设有用于泥浆通过的弧形缺口121，弧形缺口121有多个并围绕筒形支架141的轴心线均布，弧形缺口121的弧高会影响泥浆流量及泥浆流速，弧高过高，泥浆流速低，泥浆自流时对刀具的冲刷清洁效果差，弧高过低，泥浆流量低，容易出现空泡现象，弧形缺口121的弧高优选为刀盘底板在上下方向投影直径的7.5％至8.0％，在本实施例中，弧形缺口121的弧高为刀盘底板在上下方向投影直径的7.75％。

[0070] 本发明提供的竖井钻机钻头总成的刀具布设方法，包括以下步骤：[0071] a.绘制刀盘底板的仰视图，在仰视图上标注出几何中心，并根据该几何中心设置二维坐标系，该几何中心的坐标为(0,0)；[0072] b.预设刀座位置并在仰视图上标注，获得所有刀座的预设位置坐标B1(x1，y1)、B2(x2，y2)、……、Bn(xn，yn)；[0073] c.依次称量出每个刀座的重量，获得刀座重量值G1、G2、……、Gn；[0074] d.依次称量出与每个刀座相对应的刀具，获得刀具重量值g1、g2、……、gn；[0075] e.计算所有刀座及刀具的重心位置O(x0，y0)，计算公式为：[0076] x0＝∑in＝1xi(Gi+gi)，y0＝∑in＝1yi(Gi+gi)；[0077] f.若x0＝0且y0＝0，则按照预设位置在刀盘底板上布设刀座及刀具；若x0≠0或y0≠0，则调整步骤b中刀座的预设位置，直至x0＝0且y0＝0，再根据调整后的预设位置在刀盘底板上布设刀座及刀具。[0078] 这样设置的好处在于：[0079] 刀座和刀具在刀盘底板上布设后，刀盘内不存在弯矩，掘进时的稳定性更好。[0080] 优选地，竖井钻机钻头总成为上述高效稳定的竖井钻机钻头总成。[0081] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。