高玉彬, 陳 洋

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局409隊(duì)湖南狀元公司,湖南 永州 425000)

1 問題提出

地質(zhì)勘探工程中經(jīng)常遇到堅(jiān)硬致密巖石，巖石的特性是堅(jiān)硬而致密，其壓入硬度一般達(dá)到4500MPa，甚至更高；鉆進(jìn)時(shí)效很低，多數(shù)情況下鉆進(jìn)率小于0.5m/h，甚至有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鉆頭不進(jìn)尺的現(xiàn)象，同時(shí)鉆頭唇面被拋光，胎體磨損極少。遇到這種巖層時(shí)，鉆探人員多采用低硬度鉆頭和向孔內(nèi)加投砂等人工方法使鉆頭出刃。這種方式雖然可以收到一定的效果，但不能從根本上解決問題。因此，這種情況的出現(xiàn)影響了鉆探工程的進(jìn)程，提高了鉆探成本；廣大鉆探工作人員都希望鉆頭的質(zhì)量能夠出現(xiàn)明顯突破，盡快解決這類巖石的鉆進(jìn)難的問題[1-2]。

2 堅(jiān)硬致密巖石難鉆進(jìn)的原因

從鉆進(jìn)理論可知，要提高鉆進(jìn)速度，必須具備兩個(gè)基本條件，一是要有合理而足夠的壓力加在鉆頭上；二是需要較快的鉆頭轉(zhuǎn)速，提高破碎巖石的頻率；這是正常而有效鉆進(jìn)的基本條件。由于堅(jiān)硬致密巖石的壓入硬度高，巖石的結(jié)構(gòu)致密；而鉆進(jìn)壓力受鉆桿柱的材質(zhì)和穩(wěn)定性的影響，不允許過大提高鉆進(jìn)壓力，這就導(dǎo)致鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)金剛石不能有效切入巖石。同時(shí)，越是堅(jiān)硬致密的巖石，金剛石破碎巖石的時(shí)間效應(yīng)越明顯，即金剛石從受力到壓裂、壓入巖石、到巖石發(fā)生破碎均需要一定的時(shí)間，所需時(shí)間越長(zhǎng)，表明時(shí)間效應(yīng)越明顯，破碎效率越低。同時(shí)，在鉆壓不足以讓金剛石切入巖石的情況下，鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)越高，破碎巖石的效果越差。這種鉆進(jìn)壓力不足的影響，導(dǎo)致鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)提高鉆進(jìn)效率難以有所作為，必然造成鉆進(jìn)效率低下。

與此同時(shí)，鉆壓不足時(shí)，金剛石破碎巖石只能以表面方式或疲勞方式破碎巖石，鉆進(jìn)速度很低，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的巖粉很少；巖粉顆粒越細(xì)，這對(duì)金剛石鉆頭胎體的磨損變?nèi)?，胎體不能做到略微超前金剛石磨損，而使金剛石有效出刃。這樣就造成金剛石難以露出胎體，不能以有效的方式切入巖石和以體積方式破碎孔底巖石。

鉆頭的胎體性能、金剛石參數(shù)以及鉆頭的結(jié)構(gòu)與所鉆進(jìn)的堅(jiān)硬致密巖石不相適應(yīng)，例如在前面所說的條件下，鉆頭的胎體硬度與耐磨性、鉆頭的結(jié)構(gòu)不合理，胎體不能很好的被磨損，再加之金剛石參數(shù)不合理，不能適時(shí)有效出刃，必然會(huì)造成鉆進(jìn)速度低，甚至出現(xiàn)鉆頭“打滑”而無法正常鉆進(jìn)的現(xiàn)象[3-5]。

普通孕鑲金剛石鉆頭與孔底巖石為全面積型接觸，幾乎無破碎穴可言，亦無自由面可言，這是造成鉆進(jìn)效率低的又一個(gè)重要原因。而設(shè)計(jì)一種孕鑲金剛石鉆頭的新型結(jié)構(gòu)，既能夠有效改變鉆頭的受力條件和破碎巖石的方式，又能提高破碎巖石的效果；這是本文研究孕鑲金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)的重要思路。在此項(xiàng)研究中，鉆頭胎體的硬度與耐磨性是重要因素，鉆頭的合理結(jié)構(gòu)和金剛石參數(shù)是關(guān)鍵；這是本文試驗(yàn)研究鉆進(jìn)硬而致密巖石鉆頭的基本思路和目的。

3 鉆進(jìn)堅(jiān)硬致密巖石鉆頭的設(shè)計(jì)

3.1 鉆頭胎體性能設(shè)計(jì)

首先分析鉆頭的胎體性能，決定胎體性能的因素是胎體材料和熱壓工藝參數(shù)。

試驗(yàn)研究表明，采用預(yù)合金粉作為鉆頭胎體材料，有助于提高金剛石鉆頭的出刃效果，同時(shí)有助于提高胎體包鑲金剛石的強(qiáng)度。為此，進(jìn)行了預(yù)合金粉胎體材料優(yōu)化組合和胎體性能的試驗(yàn)研究，優(yōu)選的胎體材料為：FJT-A2、FJT-06、Fe-Cu-Mn、Fe-Cu-Ni、Cu-Co-Sn、663-Cu及WC、YG8等。依據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與胎體材料相配合的熱壓工藝參數(shù)：溫度945℃～960℃，壓力16～18MPa，保溫時(shí)間4.5～5.5min。第一輪胎體配方設(shè)計(jì)與胎體硬度見表1所列。

表1 金剛石鉆頭的預(yù)合金粉末胎體配方

本試驗(yàn)鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將其工作體分為主工作體和輔助工作體，見圖1所示。由表1資料可知，PF-1及PF-2二種配方對(duì)應(yīng)的硬度值分別為HRB95.4、HRB97.2，都可以作為鉆進(jìn)硬而致密巖石的胎體材料，實(shí)踐表明具有好的適應(yīng)性[6-8]。

對(duì)于輔助工作體材料，要求其胎體硬度比主體工作體至少要低一個(gè)級(jí)別，依據(jù)前期試驗(yàn)研究結(jié)果，設(shè)計(jì)的硬度為HRB84-HRB88，基本能滿足要求?？傊?，上述常用的幾種預(yù)合金粉中，F(xiàn)eCuNi、FeCuMn、FJT-A2、663-Cu 等，都可以加以選擇和試驗(yàn)，可以得到與主工作體的較好配合，如表1中的PF-4配方。只要依據(jù)巖石的“打滑”程度，適當(dāng)加以調(diào)整，并合理設(shè)計(jì)工作層的結(jié)構(gòu)，即主工作體與輔助工作體的比值，就可以獲得好的鉆進(jìn)結(jié)果[9-10]。

上述是基于胎體硬度的考慮，但實(shí)際上對(duì)金剛石鉆頭的設(shè)計(jì)與選型，還要考慮鉆頭胎體的耐磨性能要更接近實(shí)際，更具有實(shí)用性。對(duì)表1的4個(gè)配方所得試件，進(jìn)行了耐磨性檢測(cè)，其結(jié)果見表2所列。以磨損量表征胎體的耐磨性，磨損量越大，耐磨性越低；磨損量檢測(cè)采用MPx-2000型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表2所列。

表2 試件耐磨性的檢測(cè)結(jié)果

試驗(yàn)用的試件規(guī)格為(10×10×15)mm(受測(cè)試儀限定)，采用相同配方與熱壓參數(shù)制成試件；測(cè)試條件為，試驗(yàn)參數(shù)：壓力5.5MPa，轉(zhuǎn)速1100r/min,時(shí)間為10min，以檢測(cè)磨損前后的失重表示胎體的耐磨性能，各測(cè)試3個(gè)試件取平均值。

3.2 鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述分析，在堅(jiān)硬致密巖石中鉆進(jìn)，在同等的、可提供的鉆壓條件下，首先必須解決鉆頭上的每顆金剛石能夠獲得足夠的壓力而有效切入巖石；因此，必須在鉆頭的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)于同等規(guī)格與性能相近等條件的鉆頭，可以從兩方面進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

其一，減少主工作層與孔底巖石的接觸面積，以獲得較大的鉆進(jìn)單位壓力，使金剛石能夠?qū)崿F(xiàn)以體積方式破碎巖石，達(dá)到破碎巖石的最好效果；但同時(shí)卻不能過多增大水口的面積。因此，只能合理設(shè)計(jì)復(fù)合型結(jié)構(gòu)的扇形工作體，見圖1所示。圖1中，S為鉆頭的一個(gè)扇形工作體，k為鉆頭水口寬度，S1與S2分別為扇形工作體中的主工作體和輔助工作體。主工作體S1的硬度高、耐磨性強(qiáng)，配備的金剛石質(zhì)量好、濃度高，是該鉆頭破碎巖石的主體；而輔助工作體S2的硬度較低、耐磨性較弱，金剛石的質(zhì)量較差、濃度低，起著輔助破碎巖石的作用，同時(shí)又起著支撐主工作體的作用。

鉆頭的這種結(jié)構(gòu)中，由于輔助工作體S2的硬度與耐磨性低的特點(diǎn)，消耗鉆壓較小，而將一部分鉆進(jìn)壓力用于主工作體S1上，這就提高了主工作體S1面上的鉆壓，提升了金剛石的出刃效果，提升了金剛石有效切入巖石的能力，達(dá)到了預(yù)想效果。

圖1 主輔工作層結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of primary and auxiliary structures on work layer1-扇形工作體;2-主工作體;3-輔助工作體

其二，合理設(shè)計(jì)或調(diào)節(jié)好主工作體和輔助工作體的比例和性能。只要合理設(shè)計(jì)并調(diào)整好S1面積與S2面積的比例，調(diào)整S1與S2兩部分胎體的性能，就能改變鉆頭的工作特性和破碎巖石的方式，獲得好的鉆進(jìn)效果。在本設(shè)計(jì)過程中，為了簡(jiǎn)化鉆頭結(jié)構(gòu)與鉆進(jìn)壓力的量化，引入一種“壓力-磨損因子δ”概念，便于指導(dǎo)主-輔工作體性能和比例的具體設(shè)計(jì)，作為衡量金剛石出刃效果的因素。

壓力-磨損因子δ受巖石力學(xué)性質(zhì)的影響，同時(shí)受鉆進(jìn)工藝參數(shù)的影響；它關(guān)系鉆進(jìn)效率和鉆頭的使用壽命。目前，壓力-磨損因子δ還不能完全依靠理論計(jì)算獲得，必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，需逐步完善其理論并達(dá)到理想的實(shí)用目的。

在鉆頭水口規(guī)格確定的前提條件下，鉆頭的扇形工作體全部為主工作層時(shí)，δ為100%；隨著δ值下降，即輔助工作體面積增加，鉆頭的耐磨性下降，鉆進(jìn)速度得到提高。試驗(yàn)表明，在堅(jiān)硬致密巖石中鉆進(jìn)時(shí)，δ值的選值范圍在50%～75%之間。這個(gè)條件下，主工作體上的鉆進(jìn)比壓得到提高，胎體的耐磨性相應(yīng)降低，金剛石的出刃逐步變好，鉆進(jìn)速度逐步提高。

針對(duì)δ值的取值范圍進(jìn)行試驗(yàn)，δ取值為：50%、55%、60%、65%、70%、75%；且將鉆頭全部采用主工作體時(shí)，即100%視作一個(gè)因素，進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)；其試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為試件的磨損量，以此作為設(shè)計(jì)鉆進(jìn)硬至堅(jiān)硬致密巖石金剛石鉆頭的重要依據(jù)。

(2)鉆頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，主工作體S1的配方采用PF-1和PF-2，硬度值分別為HRB-95.4與HRB-97.2；輔助工作體S2的配方為PF-4，其硬度為HRB-86.2；δ取值為50%、55%、60%、65%、70%、75%、100%，試驗(yàn)并測(cè)試7個(gè)試件的磨損量，得出每個(gè)試件的耐磨性，即可得出不同δ取值條件下鉆頭的耐磨性能；采用MPx-2000摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，以試件實(shí)際磨損量表示耐磨性，磨損量越大，表明耐磨性越差；采用PF-2胎體材料時(shí)的測(cè)試結(jié)果見圖2所示。

圖2 PF-2配方、不同δ值所對(duì)應(yīng)的磨損量Fig.2 The amount of wear corresponding to different δ values when using PF-2 formula

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著δ取值增大，主工作體的占比越大，試件的耐磨性越高；而當(dāng)δ取值為100%時(shí)，即全部為主工作體時(shí)，鉆頭的耐磨性最高，即磨損量最小。該試驗(yàn)沒有引入金剛石參數(shù)產(chǎn)生的影響；如果引入金剛石的濃度和質(zhì)量的影響，試件的耐磨性還會(huì)出現(xiàn)一定程度的變化，一般會(huì)隨著δ值的增加，耐磨性朝增加的方向變化[11-12]。

3.3 金剛石參數(shù)設(shè)計(jì)

從巖石破碎原理可知，金剛石參數(shù)對(duì)巖石存在著優(yōu)化值，因此研究和設(shè)計(jì)金剛石參數(shù)是必要的。因?yàn)榻饎偸需傇阢@頭胎體內(nèi)部，它必須隨著胎體的微超前磨損而出刃，只有出了刃的金剛石并受到了足夠的鉆壓作用才有可能切入巖石，配合鉆頭合理的轉(zhuǎn)速就能實(shí)現(xiàn)正常而有效的鉆進(jìn)。

金剛石參數(shù)是指金剛石的粒度、濃度和品級(jí)，每一項(xiàng)參數(shù)都可能對(duì)鉆頭的質(zhì)量和適應(yīng)性產(chǎn)生影響。試驗(yàn)資料表明，金剛石的濃度最高不能超過120%，超過這個(gè)濃度，金剛石鉆頭的鉆進(jìn)效率和鉆頭的使用壽命就會(huì)出現(xiàn)明顯下降，鉆進(jìn)成本提高；其原因是當(dāng)金剛石的濃度接近120%時(shí)，鉆頭胎體中的金剛石尾部支撐將全部失去，胎體包鑲和支撐金剛石的能力下降，金剛石就會(huì)出現(xiàn)提前脫粒的現(xiàn)象，鉆頭的使用壽命將明顯降低。

金剛石的濃度會(huì)直接影響每顆金剛石上的鉆進(jìn)壓力變化，在有限的鉆壓條件下，金剛石濃度越高，每顆金剛石所受的壓力會(huì)越少，這對(duì)于堅(jiān)硬致密巖石的切入不利，或使得破碎巖石的方式由體積方式破碎變成研磨方式或疲勞方式破碎，鉆進(jìn)效率必然大幅度地下降。另外，鉆進(jìn)硬至堅(jiān)硬而致密巖石的鉆頭，金剛石的粒度一般不要粗于40/50目[13-16]。

孕鑲金剛石鉆頭必須依據(jù)巖石的力學(xué)性質(zhì)、金剛石的粒度采用不同的濃度。這是因?yàn)榱６炔煌需傇谔ンw內(nèi)的金剛石與胎體的接觸面積隨粒度增大而呈拋物線增加，見圖3所示。粒度增大，其接觸面積亦增大。當(dāng)孕鑲金剛石粒度粗到一定限度時(shí)，則不能自銳，同時(shí)鉆速下降。相反，如果金剛石粒度細(xì)到一定程度時(shí)，其接觸面積甚小，金剛石很快會(huì)隨胎體磨損而掉粒，鉆速降低，見圖4。計(jì)算與試驗(yàn)都證實(shí)了這些結(jié)論的正確性。

圖3 金剛石與胎體接觸面積Fig.3 Contact area between diamond and matrix

圖4 鉆速與金剛石粒度的關(guān)系Fig.4 The relationship between drilling speed and diamond size

金剛石的粒度必須隨巖石的類型及其力學(xué)性質(zhì)而適時(shí)調(diào)整與改變。實(shí)踐表明，在金剛石濃度一定的前提下，較細(xì)顆粒金剛石的比表面積較大，能夠提高鉆頭的耐磨性；而較粗粒的金剛石在堅(jiān)硬致密巖石中鉆進(jìn)時(shí)，其時(shí)間效應(yīng)比較明顯，不利于提高金剛石切入巖石的效果，不利于提高鉆進(jìn)速度；而金剛石的粒度粗到一定程度，則鉆頭難以自銳[17-20]。

金剛石的粒度與濃度有一個(gè)合理的配合值。在相同濃度條件下，粒度粗的金剛石比粒度細(xì)的金剛石的受力總面積要小，因而在相同鉆壓下，細(xì)粒金剛石的單位面積比壓較小；為此可以降低細(xì)粒金剛石的濃度，而提高單位比壓，達(dá)到提高細(xì)粒金剛石的鉆速目的。

由此可見，采用較小顆粒金剛石的鉆頭，除了鉆進(jìn)硬而致密巖石的時(shí)間效應(yīng)不顯著外，還具有金剛石的濃度較低，自銳更新較快，具有抗破碎強(qiáng)度較高等特點(diǎn)。這是鉆進(jìn)硬而致密巖石設(shè)計(jì)合理的金剛石參數(shù)的基礎(chǔ)。

金剛石參數(shù)中，金剛石的品級(jí)同樣重要，低品級(jí)金剛石抗破碎強(qiáng)度低；硬而致密的巖石往往其硬度高，切入阻力大，不選擇高品級(jí)的金剛石難以產(chǎn)生體積方式破碎巖石，難以實(shí)現(xiàn)有效鉆進(jìn)。由此可知，針對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)，將金剛石的品級(jí)、粒度和濃度優(yōu)化結(jié)合起來，就能收到好的鉆進(jìn)效果。

4 鉆進(jìn)堅(jiān)硬致密巖石鉆頭的研制與試驗(yàn)

4.1 鉆頭研制

在上述試驗(yàn)研究與分析的基礎(chǔ)上，對(duì)鉆進(jìn)硬而致密巖石的鉆頭進(jìn)行設(shè)計(jì)。鉆頭的結(jié)構(gòu)采用如圖1所示的復(fù)合型扇形工作體，壓力-磨損因子δ設(shè)計(jì)為65%，即主工作體S1面積約占扇形工作體面積S的65%，輔助工作體S2面積約占扇形工作體面積S的35%，水口的寬度k設(shè)計(jì)為6mm。

鉆頭的胎體性能設(shè)計(jì)，可依據(jù)表1所列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，選擇PF-1和PF-2兩種配方作為主工作體S1胎體材料；同時(shí)，設(shè)計(jì)鉆頭輔助工作體S2胎體性能時(shí)，采用PF-4作為輔助工作層胎體材料比較合理；工作層高設(shè)計(jì)為13mm。

試驗(yàn)鉆頭的金剛石參數(shù)相同，便于對(duì)胎體性能進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)鉆頭主工作體S1的金剛石參數(shù)設(shè)計(jì)如下：金剛石濃度為90%；金剛石粒度為40/50目和60/70目，其含量比分別為65%與35%；金剛石的品級(jí)為SMD40。試驗(yàn)鉆頭輔助工作體S2的金剛石參數(shù)設(shè)計(jì)為：金剛石濃度50%；金剛石粒度全部用50/60目；金剛石的品級(jí)為SMD25。

試驗(yàn)鉆頭的規(guī)格為Φ75mm普通雙管，試制鉆頭的熱壓工藝參數(shù)為：溫度945℃，壓力18MPa，保溫時(shí)間5.5min，出爐溫度780℃，出爐后緩冷至室溫，脫模。

兩種配方各研制兩個(gè)鉆頭在新疆某礦區(qū)進(jìn)行了實(shí)鉆試驗(yàn)，試驗(yàn)巖石為石英巖狀細(xì)砂巖，均勻分布的次角狀碎屑石英，晶粒間緊密接觸，粒徑：0.05～0.2mm，含量達(dá)90%；造巖礦物顆粒細(xì)、硬而致密，經(jīng)巖石壓入硬度儀檢測(cè)，壓入硬度達(dá)到4300MPa，可鉆性屬9級(jí)；鉆進(jìn)中具有“打滑”現(xiàn)象，屬于硬而致密的巖石，見圖5(1)。

圖5 巖樣與試驗(yàn)金剛石鉆頭Fig.5 Core sample and diamond bits for testing

鉆頭的鉆進(jìn)試驗(yàn)結(jié)果見表3所列。

表3 普通熱壓鉆頭與復(fù)合熱壓鉆頭鉆進(jìn)效果對(duì)比

4.2 鉆頭試驗(yàn)分析

鉆進(jìn)試驗(yàn)中鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓8.5kN，鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)574r/min，沖洗液量約30L/min。試驗(yàn)結(jié)果為：PF-1配方鉆頭的進(jìn)尺為64.5m，平均時(shí)效為1.76m/h；PF-2配方鉆頭的進(jìn)尺69.8m，平均時(shí)效約1.68m/h；

兩只試驗(yàn)鉆頭的平均鉆進(jìn)時(shí)效約1.72m/h，鉆頭平均壽命為67.15m?，F(xiàn)場(chǎng)收集了5個(gè)普通結(jié)構(gòu)鉆頭的鉆進(jìn)資料，并進(jìn)行對(duì)比，其鉆進(jìn)速度平均為1.42m/h，鉆頭平均進(jìn)尺56.4m。試驗(yàn)對(duì)比表明，本次試驗(yàn)第一輪鉆頭比在同一礦區(qū)使用的普通結(jié)構(gòu)鉆頭的鉆進(jìn)時(shí)效平均提高了約0.30m，鉆頭使用壽命平均提高了約10.75m，效果是明顯的。

由此可知，本次研究試驗(yàn)的熱壓金剛石鉆頭優(yōu)勢(shì)比較明顯，不僅鉆頭的壽命有了提高，且鉆進(jìn)時(shí)效有明顯的提升，鉆探成本有一定下降。本次研究的鉆頭在時(shí)效和壽命方面能夠超出普通結(jié)構(gòu)的金剛石鉆頭，主要在于以下四點(diǎn)：①鉆頭的結(jié)構(gòu)有優(yōu)勢(shì)，這種復(fù)合型結(jié)構(gòu)改變了普通鉆頭工作層與孔底巖石的全面接觸狀態(tài)，因而能夠改變鉆頭破碎巖石的方式，有利于提高鉆進(jìn)效果；②采用了預(yù)合金粉作為鉆頭的胎體材料，并優(yōu)化了胎體材料配方，設(shè)計(jì)了合理的熱壓工藝參數(shù)，使得鉆頭的性能有了提升；③由于鉆頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主輔工作層的性能差別，金剛石的利用率有了提升；④試驗(yàn)鉆進(jìn)中，鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計(jì)合理，操作規(guī)范。這四方面綜合作用的結(jié)果，使得本次研究試驗(yàn)取得了成功，為后續(xù)提升鉆進(jìn)硬至堅(jiān)硬而致密巖石的鉆頭質(zhì)量打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

(1)本文針對(duì)硬而致密巖石的鉆進(jìn)特點(diǎn)，試驗(yàn)研究了一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)熱壓金剛石鉆頭，每個(gè)鉆頭的扇形工作體由不同性能的主、輔工作體兩部分組成，改變了普通鉆頭胎體與孔底巖石的接觸狀態(tài)以及破碎巖石的方式與磨損方式，因而有利于提高鉆頭的鉆進(jìn)效果。

(2)優(yōu)選了目前推廣應(yīng)用的預(yù)合金粉作為鉆頭的胎體材料，優(yōu)化配合熱壓工藝參數(shù)，胎體的性能優(yōu)良，不僅對(duì)金剛石可以實(shí)現(xiàn)有效包鑲，而且金剛石的自銳性能好。

(3)主、輔工作體性能和金剛石參數(shù)得到優(yōu)化配合，降低了鉆頭的耐磨性能，改變了鉆頭與巖石的磨損機(jī)理，確保金剛石能夠有效地切入巖石；與普通鉆頭相比，鉆進(jìn)時(shí)效提高0.30m，鉆頭的使用壽命平均提高10.75m。

(4)為了便于鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本文提出壓力-磨損因子δ的概念，只需改變壓力-磨損因子δ值，即可改變復(fù)合型結(jié)構(gòu)的兩部分性能，改變鉆頭對(duì)巖層的適應(yīng)性，提升鉆頭的工作特性和鉆進(jìn)效果。

(5)還需進(jìn)一步深入地研究和試驗(yàn)，探索鉆頭復(fù)合型結(jié)構(gòu)參數(shù)與巖石力學(xué)性質(zhì)間的內(nèi)在規(guī)律，探索壓力-磨損因子δ與巖性、鉆頭胎體性能之間的依存配合關(guān)系；實(shí)現(xiàn)本結(jié)構(gòu)熱壓金剛石鉆頭的質(zhì)量有一個(gè)明顯提升。