煤田岩心钻探人造金刚石及小口径人造金刚石钻头

随着人造金刚石工业的发展,人造金刚石钻头的研制和应用引起了勘探技术的革新。于1970年成立了有勘探队、高等院校和科研所等11个单位参加的三结合课题组,经过5年的反复实践,成功地研制出钻硬岩和中研磨性岩石用的热压孕镶聚晶保径钻头(图1)和低温电镀钻头。其制造工艺和使用技术在煤系砂岩和安山岩中已达到国内先进水平。热压孕镶聚晶保径钻头在Ⅶ～Ⅷ级研磨     

人造金刚石覆膜处理提高孕镶钻头寿命的探讨

近年来，我们在围绕提高人造金刚石孕镶钻头使用寿命和钻进时效的研究试验工作中，针对人造孕镶钻头在钻进过程中唇面金刚石脱落的现象，摸索对人造金刚石电化学覆镀金属膜工艺（简称覆膜），并用覆膜金刚石制作不同胎体性能的热压孕镶钻头，开展了生产试验对比。试验资料表明：在金刚石品级相同的条件下，金刚石经过覆膜处理后，对孕镶的使用寿命和钻进时效均有较大的影响，它是提高人造孕镶钻头制造质量的有效途径之一。     

水平钻孔中使用人造金刚石孕镶钻头钻进的效果

我们曾在某矿区的坑内和地表，使用人造金刚石孕镶钻头（以下简称人孕金刚石钻头），在7～10级的硅化白云岩、复杂角砾岩、板岩和辉长岩类岩层中进行水平孔孔内钻进试验，完成八百多米工作量，最深钻孔达213米，平均时效1.64米/小时，台月效率达470米，取得了较好的钻进效果，比同地区、同岩层的直斜孔人造孕镶金刚石钻进效率都高。这次实践、为今后在水平孔中推广使用人造孕镶金刚石钻头开辟了途径，同时也对钻进工艺有了新的看法和认识，现将在施工中所取得的效果和需要注意的几个问题做一介绍和讨论。     

人造金刚石钻探的应用

我们于1976年初开展了人造金刚石钻进的实验工作。使用了两个单位的冷热压法孕镶钻头共20个,其中有两个仍在实验(使用)中,此次没有参加总结。共完成进尺1020米,成孔26个,月平均进尺200米。月份进尺最高达250～350米。总平均时效1.89米。平均台班效率5米,最高台班效率13米以上。钻头的平均寿命52.14米,最高寿命121.51米。岩芯(矿芯)平均采取率88％,最高99.6％。实践表明,人造金刚石孕镶钻头已完全具有在坑下生产使用的价值。人造金刚石钻进为“开发矿业”大打矿山之仗提供了有效的生产探矿手段,是符合多快好省地建设社会主义总路线精神的。现将我们的实验情况简单总结如下。     

积极发展人造超硬材料把我国的金刚石钻进推向一个新阶段

我国的金刚石钻进起步较晚，但发展很快。自1963年研制成功单晶人造金刚石以来，品种不断增加，质量不断提高。后来开始研究聚晶人造金刚石，70年代初用于钻探生产。70年代开始研究复合材料，聚晶型复合片现在也已开始用于生产。在钻头制造上，60年代开始采用冷压浸渍法制造人造金刚石孕镶钻头，在此基础上研究热压浸渍法，取得较快进展。此后相继研究与使用敲击浸渍法、低温电镀法和镶片法，从而保证了钻探生产需要的各种金刚石钻头。钻探生产效率不断提高，金刚石钻探工作量逐年增大。自1966年至1984年用金刚石钻探勘探了30多个矿种，累计钻     

关于提高热压人造金刚石孕镶钻头质量的有关问题

1977年湖南二机局开动11台金刚石钻机，钻头平均寿命由14米，提高到26米。302队开动四合金刚石钻机，在7～9级中粗粒花岗岩和变质砂岩中钻进，有两台钻机的钻头寿命超过40米，有一批钻头达到50～100多米。现通过实验与生产实践对提高热压人造金刚石孕镶钻头质量的几个问题谈谈我们的看法与体会。     

怎样合理选择金刚石钻头

以往评定金刚石钻头使用好坏的依据是钻速、钻头进尺和单位进尺金刚石消耗量（克拉/米）三个指标，今后应明确将金刚石钻头每米成本列入合理选择钻头的主要指标。推广金刚石钻头钻进以来，由于技术水平和管理水平的不断提高，钻速、台月效率、台年进尺不断增长，钻头进尺（天然孕镶钻头和人造孕镶钻头）逐年提高，初步摸索出了孕镶钻头的钻进规律，即在岩层（7、8、9级岩石）条件基本相同情况下，天然孕镶钻头比人造孕镶钻头单位小时进尺略高一些，而钻头进尺和钻头价格则高很多。     

人造金刚石孕镶钻头生产试验情况

一九七五年我们试验了地质总局六○一厂研制的人造金刚石孕镶钻头，试验在两台钻机三个矿区先后进行，共使用五个钻头，配用该厂电镀的扩孔器。五个钻头共进尺229.07米平均钻头进尺45.80米，最高钻头进尺106.30米，平均时效0.93米/时。现将试验情况介绍如下：     

绳索取心人造孕镶金刚石钻头钻进七百米

陕西省第一地质队于1982年4月，用北京钻探工具厂1980年产的182号绳索取心人造金刚石孕镶钻头，在6～9级结晶白云岩及含矿层中钻进两个钻孔，倾角分别为70°和80°，累计进尺724.19米，平均提钻间隔30.3米，平均小时效率4.62米，平均岩矿心采取率99％，打捞成功率91％。182号钻头外径φ56.4毫米，高度80毫米，热压法制造，胎体硬度HRc39，浓度75     

钻探用粗粒优质单晶人造金刚石合成的几个问题

目前金刚石钻探日益普及，对粗粒优质单晶人造金刚石的需求更为迫切。几年来，据可统计的资料表明，我单位生产的钻头平均寿命为：79年约30米左右，80年为46米，81年为69米，82年为78米。平均寿命增长率见图1，82年情况更好一些，如广西公司215队，125个钻头平均进尺81.32米，岩石为6—10级灰岩，强矽化灰岩、扁豆灰岩及其破碎带等，其中两个分队四个机组平均超过百米。广西地质局的620个钻头平均寿命为72米，而孕镶钻头寿命高达320米，岩石为7—10级砂岩、石英脉、矽卡岩、矽化灰岩，少数为10—11级电气石化辉长辉绿岩。其中某地质队三     

人造金刚石钻头的经济效果分析

近十几年来,人造金刚石钻头在采矿工业中已得到相当多的应用。孕镶钻头虽有30多年的历史,但直到最近五年才在采矿工业中应用。由于孕镶钻头(特别是5～100颗/克拉天然金刚石孕镶钻头)比普通表镶钻头的性能更为优越,从而加速了它向市场的渗透。利用各种粒度金刚石的孕镶钻头的主要优点是钻速恒定和钻头寿命长。近年来由于     

合理掌握人造金刚石钻进工艺技术参数的体会

从一九七四年九月开始,进行了人造金刚石为主的小口径金刚石钻进试验。经过两年多的时间,在五个矿区对铁、硫、金等矿产进行了普查勘探。在小口径钻进中,我们主要使用了上海砂轮厂生产的人造金刚石孕镶钻头和聚晶螺旋扩孔器;并试用了南阳六○一厂、北京地质局修配厂、武汉探矿厂生产的人造金刚石孕镶钻头以及临潼东风电热     

低温电镀人造金刚石孕镶钻头生产试验成果

我队一号机对武汉地质学院研制的低温电镀人造金刚石孕镶钻头在ZK101－3号孔进行了生产试验。三个钻头在6～8级火山岩中共进尺285.03米，平均钻头进尺95.01米，最低钻头进尺60.94米，最高钻头进尺150.99米。取得可喜成果，现将试验情况简述如下：一、试验条件1．矿区和地层：试验地区是一个火山岩覆盖的隐伏煤田。ZK101－3号孔是采用金刚石小口径（φ56）进行勘探施工的第一个钻孔。三个钻头试验时钻进的孔深从61.47～     

磁性非磁性人造金刚石孕镶钻头的生产试验

苏联学者布加耶夫认为人造金刚石含磁性对金刚石强度及钻进效果均有较大影响。为了证实磁性对人造金刚石钻头的影响，无锡钻探工具厂和我队合作对人造金刚石进行了磁性分选（分选由无锡厂送南京大学进行），分别用有磁性、无磁性、未分类三种金刚石制成人造孕镶56绳索取芯钻头，在我队锦屏矿区两台钻机上进行了生产试验。     

自动化表镶人造金刚石钻头

本方法与表镶人造金刚石钻头有关，尤其是用20目以下的人造金刚石镶嵌钻头有关。一般金刚石钻头根据金刚石镶嵌形式大体分为表镶钻头和孕镶钻头。     

人造电镀金刚石钻头使用情况

我队皇城山矿区ZK202、ZK31两孔都曾出现过数层坚硬岩石，即硅化非常高的硅英岩、钾化花岗岩等，可钻性10～11级，研磨性很小。使用天然孕镶和人造孕镶钻头，平均时效只有0.4米左右，“打滑”现象比较严重。虽然采取加大压力，增加冲洗液中的岩粉含量，迫使金刚石出露，但效果都不理想，反而加剧了钻头高度的磨损。后来，我们选用了武汉地院人造电镀金刚石钻头，在岩石相同，操作规程基本一致的条件下（压力稍小，500～700kg），明显地提高了钻进效率，防止了“打滑”现象，平均时效提高到1.01米。人造电镀钻头、天然孕镶钻头和人造孕镶钻头在硬岩中钻进的各项指标对比见附表。     

爆炸法人造金刚石聚合体钻头初试成功

我厂与勘探所、锦外哈成金刚石试验厂协作，经过一年多的努力，上千次数据的测定，研制成了爆炸金刚石聚合体钻头。在湖南地质局405地质队进行了生产试验。第一个聚合体钻头在孔底有残留合金磨坏的情况下还进尺96米，最后因管钳夹坏而停止使用，其时效为2.2米/小时，为本矿区小口径钻进的最高纪录。第二批试验的第一个聚合体钻头在白云岩、灰岩地层已进尺120.47米，平均时效2.1米，磨损甚微，尚能继续使用。还有三个钻头都在分别进尺39.50米、23米、11米的情况下被孔底残留合金磨坏。虽然试验的钻头数目还不多，但已表明，这种新型的聚合体钻头在某些岩层中是有发展前途的。钻头特点是：     

热压天然金刚石钻头和无压扩孔器生产试验情况

我队自一九七五年七月十二日至八月底,对地质科学院勘探技术研究所和北京地质局修配厂共同研制的热压天然金刚石钻头及无压表镶扩孔器进行了钻进试验。试验是在矿区的20号机和6号机同时进行的。共试验了七个孕镶钻头,两个表镶钻头,两个扩孔器。九个钻头共进尺688．41米,其中孕镶钻头平均进尺75．50米,最高钻头进尺129．73米。     

电镀热压人造金刚石孕镶块嵌齿薄壁钻头的研制

采用低温电镀工艺 (室温 )生产热压金刚石孕镶块钻头 ,或者说把金刚石孕镶块镶嵌在钻头钢体上 ,然后在其表面镀覆一层金刚石复合镀层使其与钢体相结合从而使其避免银焊对金刚石的二次热损伤 ,使这种钻头具有胎体性能可调性好和内外保径强的优点。经探索性试验 ,取得了较好的效果 ,受到了用户好评     

预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头的研制

分析了高品质钻头的应用需求,指明了高品质钻头的研究方向。设计了一种层叠式结构钻齿,采用预冷压工艺进行压制后,再经过装模热压烧结的新型孕镶金刚石钻头。给出了此类钻头的原材料选择和制作工艺参数,分析了钻探试验结果。结果表明：预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头,有利于改善钻进条件,提高钻进效率,有效地实现钻头制造过程中节能降耗,是一种广谱性应用前景的孕镶金刚石钻头新型式。