一种能够切割壁座槽的掘进机钻头的制作方法

本发明涉及竖井掘进。具体地说是一种能够切割壁座槽的掘进机钻头。

背景技术：

1、竖井掘进机是机械化掘进井筒的主力装备，其机身在稳定支撑情况下，利用伸出的主轴提供强大旋转动力，带动钻头或截割臂破碎岩石。竖井掘进机通过钻头破岩掘进成井，随后岩壁内侧一般需要进行永久支护，形成钢筋混凝土井壁。浇筑后混凝土井壁与岩壁之间填满混凝土，抵抗井壁自重形成的下坠力，使井壁固定在岩壁上。

2、随着井壁在砌壁过程中高度加大，井壁支护自身重量不断加大，充填的混凝土有时不能承受井壁支护自重，导致竖向剪力破坏，使井壁支护脱落下坠造成重大事故。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够在破岩掘进时，可以在井壁上切割壁座槽的能够切割壁座槽的掘进机钻头。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，包括框架式主筋，所述框架式主筋朝向岩壁的一侧上安装有用于破岩的滚刀组合，所述框架式主筋的顶部上位于钻头旋转的圆周方向上等间距固定安装有进刀组件，所述进刀组件朝向岩壁的一端上固定连接有壁座槽切割刀具组合，钻头旋转时：所述进刀组件推动所述壁座槽切割刀具组合破碎岩壁并在岩壁上形成周向的壁座槽。通过设置进刀组件配合壁座槽切割刀具组合，能够在钻头旋转时，在井壁上形成壁座槽，从而保证井壁砌壁施工的安全性和稳定性。

3、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述壁座槽切割刀具组合包括支撑板、第一边刀组件、正刀组件和第二边刀组件，所述支撑板的第一侧壁面与所述进刀组件的端部固定连接，所述正刀组件固定安装在所述支撑板第二侧壁面的中间上，所述支撑板的第二侧壁面上位于所述正刀组件的两侧分别安装有所述第一边刀组件和所述第二边刀组件。通过第一边刀组件、正刀组件和第二边刀组件的配合，能够提高破岩效率，实现快速开挖壁座槽。

4、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述支撑板的第二侧壁面上开设有第一平面、第二平面和第三平面，在垂直于钻头轴线的平面上：所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面均与钻头旋转中心的同心圆相切；所述第一平面位于所述第二平面和所述第三平面之间，所述正刀组件固定安装在所述第一平面上，所述第一边刀组件固定安装在所述第二平面上，所述第二边刀组件固定安装在所述第三平面上。通过设置三个平面，使第一边刀组件、正刀组件和第二边刀组件在圆周方向上错开，从而起到快速破岩的目的。

5、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，在平行于钻头轴线的投影面上：所述第二边刀组件与岩壁接触的一侧母线底端与所述正刀组件与岩壁接触的一侧母线顶端接合，所述第一边刀组件与岩壁接触的一侧母线顶端与所述正刀组件与岩壁接触的一侧母线底端接合，三组刀具之间没有缝隙，能够保证破岩面连续，两个边刀组件分别位于切割断面的上下两侧，可使切割刀具组合在伸出并旋转破岩时，既能快速破岩，又使未切割岩石不直接接触刀座，从而避免刀座的磨损失效；在经过钻头轴线的平面上：所述正刀组件与岩壁接触的一侧母线与钻头轴线平行，所述第一边刀组件与岩壁接触的一侧母线和所述正刀组件与岩壁接触的一侧母线夹角为145～155°，所述第二边刀组件与岩壁接触的一侧母线和所述正刀组件与岩壁接触的一侧母线夹角也为145～155°。第一边刀组件、正刀组件和第二边刀组件不仅在圆周方向上左右错开，并且在轴向上上下错开，在进行破岩时，随着不断的滚动对岩石进行破碎，三组在空间上错开的刀具在不同位置施加压力并造成岩石碎裂，并且不同位置处岩石裂纹延伸后相互接合，从而形成更大的破碎区域，在不增加滚刀数量的前提下，有利于提高破岩效率，这样组合可同时使滚刀和刀座处于最佳寿命状态，配合钻头运动可切割出矩形、梯形、三角形等不同截面形状的壁座。

6、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述正刀组件、所述第一边刀组件和所述第二边刀组件均包括滚刀支撑架和锥形滚刀，所述锥形滚刀转动安装在所述滚刀支撑架上，所述滚刀支撑架上与所述支撑板固定连接；在所述钻头钻进方向上：所述第一边刀组件的锥形滚刀大径端朝向井底设置，所述正刀组件的锥形滚刀小径端朝向井底设置，所述第二边刀组件的锥形滚刀小径端朝向井底设置。通过设置锥形的滚刀，并且采用特定的布置方式，在进行壁座槽切割时，正刀组件的全部工作部、第一边刀组件的小径端工作部和第二边刀组件的小径端工作部位于刀具组合最前端并形成突出部分，突出部分会首先与岩壁接触，需要承受更高的破岩压力，由于锥形滚刀小径端与滚刀的端面之间具有更大的角度，在旋转破岩时，能够提供相较于大径端更高的支撑强度，并且在进行轴向推进时，由于壁座槽特殊形状的需求，锥形滚刀小径端也会位于轴向推进的前端，首先与岩石接触，从而满足破岩的需求，有利于提高使用刀具组合的使用寿命。

7、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述进刀组件包括固定座、外箱和液压缸，所述框架式主筋的顶部上固定连接有连接座，所述外箱固定连接在所述连接座上，所述固定座固定安装在靠近钻头轴线的一端上，所述外箱内滑动配合有中伸缩箱，所述中伸缩箱内滑动配合有内伸缩箱，所述中伸缩箱和所述内伸缩箱均朝向岩壁设置，所述内伸缩箱的自由端与所述壁座槽切割刀具组合固定连接，所述外箱的两侧上均固定连接有液压缸座，所述液压缸的一端插入所述液压缸座内并与所述液压缸座通过销轴铰接，所述液压缸的另一端与所述壁座槽切割刀具组合固定连接。

8、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述框架式主筋包括首尾依次连接的竖筋、顶筋和侧筋，所述进刀组件固定安装在所述顶筋的顶部上，所述滚刀组合安装在所述侧筋上，所述竖筋、所述顶筋和所述侧筋合围的空间内设置有内筋。

9、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述框架式主筋的数量为三个以上，相邻所述框架式主筋的竖筋相互平行并固定连接。

10、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述侧筋的两侧上均固定连接有拉杆座，相邻的所述框架式主筋之间设置有拉杆，所述拉杆的一端与一个所述侧筋上的拉杆座铰接，所述拉杆的另一端与另一个所述侧筋上的拉杆座铰接。

11、上述一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，所述框架式主筋的顶部同轴固定连接有上连接座，所述上连接座与掘进机主机输出轴连接。

12、本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

13、通过设置进刀组件和壁座槽切割刀具组合，能够在岩壁上切割若干个壁座槽，并且可以在掘进的同时切割形成壁座槽，一方面提高施工的便捷性，无需二次施工，另一方面竖井成型后二次施工时，由于井壁岩层风化等原因引起井壁岩层不稳定，在切割时易产生安全隐患，从而提高施工安全性，在浇筑永久支护时，大大提高井壁抵抗下坠的能力，保证施工的安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，包括框架式主筋(2)，所述框架式主筋(2)朝向岩壁的一侧上安装有用于破岩的滚刀组合(3)，其特征在于，所述框架式主筋(2)的顶部上位于钻头旋转的圆周方向上等间距固定安装有进刀组件(5)，所述进刀组件(5)朝向岩壁的一端上固定连接有壁座槽切割刀具组合(6)，钻头旋转时：所述进刀组件(5)推动所述壁座槽切割刀具组合(6)破碎岩壁并在岩壁上形成周向的壁座槽。

2.根据权利要求1所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述壁座槽切割刀具组合(6)包括支撑板(601)、第一边刀组件(602)、正刀组件(603)和第二边刀组件(604)，所述支撑板(601)的第一侧壁面与所述进刀组件(5)的端部固定连接，所述正刀组件(603)固定安装在所述支撑板(601)第二侧壁面的中间上，所述支撑板(601)的第二侧壁面上位于所述正刀组件(603)的两侧分别安装有所述第一边刀组件(602)和所述第二边刀组件(604)。

3.根据权利要求2所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述支撑板(601)的第二侧壁面上开设有第一平面(605)、第二平面(606)和第三平面(607)，在垂直于钻头轴线的平面上：所述第一平面(605)、所述第二平面(606)和所述第三平面(607)均与钻头旋转中心的同心圆相切；所述第一平面(605)位于所述第二平面(606)和所述第三平面(607)之间，所述正刀组件(603)固定安装在所述第一平面(605)上，所述第一边刀组件(602)固定安装在所述第二平面(606)上，所述第二边刀组件(604)固定安装在所述第三平面(607)上。

4.根据权利要求2所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，在平行于钻头轴线的投影面上：所述第二边刀组件(604)与岩壁接触的一侧母线底端与所述正刀组件(603)与岩壁接触的一侧母线顶端接合，所述第一边刀组件(602)与岩壁接触的一侧母线顶端与所述正刀组件(603)与岩壁接触的一侧母线底端接合；在经过钻头轴线的平面上：所述正刀组件(603)与岩壁接触的一侧母线与钻头轴线平行，所述第一边刀组件(602)与岩壁接触的一侧母线和所述正刀组件(603)与岩壁接触的一侧母线夹角为145～155°，所述第二边刀组件(604)与岩壁接触的一侧母线和所述正刀组件(603)与岩壁接触的一侧母线夹角也为145～155°。

5.根据权利要求4所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述正刀组件(603)、所述第一边刀组件(602)和所述第二边刀组件(604)均包括滚刀支撑架和锥形滚刀，所述锥形滚刀转动安装在所述滚刀支撑架上，所述滚刀支撑架上与所述支撑板(601)固定连接；在所述钻头钻进方向上：所述第一边刀组件(602)的锥形滚刀大径端朝向井底设置，所述正刀组件(603)的锥形滚刀小径端朝向井底设置，所述第二边刀组件(604)的锥形滚刀小径端朝向井底设置。

6.根据权利要求1所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述进刀组件(5)包括固定座(501)、外箱(502)和液压缸(505)，所述框架式主筋(2)的顶部上固定连接有连接座(4)，所述外箱(502)固定连接在所述连接座(4)上，所述固定座(501)固定安装在靠近钻头轴线的一端上，所述外箱(502)内滑动配合有中伸缩箱(503)，所述中伸缩箱(503)内滑动配合有内伸缩箱(504)，所述中伸缩箱(503)和所述内伸缩箱(504)均朝向岩壁设置，所述内伸缩箱(504)的自由端与所述壁座槽切割刀具组合(6)固定连接，所述外箱(502)的两侧上均固定连接有液压缸座(506)，所述液压缸(505)的一端插入所述液压缸座(506)内并与所述液压缸座(506)通过销轴(507)铰接，所述液压缸(505)的另一端与所述壁座槽切割刀具组合(6)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述框架式主筋(2)包括首尾依次连接的竖筋(201)、顶筋(202)和侧筋(203)，所述进刀组件(5)固定安装在所述顶筋(202)的顶部上，所述滚刀组合(3)安装在所述侧筋(203)上，所述竖筋(201)、所述顶筋(202)和所述侧筋(203)合围的空间内设置有内筋(205)。

8.根据权利要求7所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述框架式主筋(2)的数量为三个以上，相邻所述框架式主筋(2)的竖筋(201)相互平行并固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述侧筋(203)的两侧上均固定连接有拉杆座(204)，相邻的所述框架式主筋(2)之间设置有拉杆(7)，所述拉杆(7)的一端与一个所述侧筋(203)上的拉杆座(204)铰接，所述拉杆(7)的另一端与另一个所述侧筋(203)上的拉杆座(204)铰接。

10.根据权利要求9所述的一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，其特征在于，所述框架式主筋(2)的顶部同轴固定连接有上连接座(1)，所述上连接座(1)与掘进机主机输出轴连接。

技术总结本发明公开一种能够切割壁座槽的掘进机钻头，包括框架式主筋，所述框架式主筋朝向岩壁的一侧上安装有用于破岩的滚刀组合，所述框架式主筋的顶部上位于钻头旋转的圆周方向上等间距固定安装有进刀组件，所述进刀组件朝向岩壁的一端上固定连接有壁座槽切割刀具组合，钻头旋转时：所述进刀组件推动所述壁座槽切割刀具组合破碎岩壁并在岩壁上形成周向的壁座槽。通过设置进刀组件和壁座槽切割刀具组合，能够在岩壁上切割若干个壁座槽，并且可以在掘进的同时切割形成壁座槽，提高施工的便捷性，无需二次施工，从而提高施工安全性，在浇筑永久支护时，大大提高井壁抵抗下坠的能力，保证施工的安全性和稳定性。技术研发人员：王强,吕政辉,刘志强,宋朝阳,张广宇,刘书杰,张同钊受保护的技术使用者：北京中煤矿山工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20