以前，人們會(huì)把破了的碗、壇子、盆等瓷器制品找個(gè)鋦匠修補(bǔ)后接著用，由于瓷器比較硬，鋦匠修補(bǔ)的時(shí)候要用專門的“金剛鉆”才行，時(shí)間久了就有了這句“沒(méi)有金剛鉆，別攬瓷器活”。今天我們就來(lái)聊聊鉆探行業(yè)的“金剛鉆”——金剛石鉆頭。

天然金剛石

人造金剛石

什么叫金剛石鉆頭？

鉆頭是用以在實(shí)體材料上鉆削出通孔或盲孔的刀具，通常是指大家熟悉的麻花鉆。鉆頭體上可鑲嵌金剛石，用來(lái)破碎孔底巖石，探測(cè)地球深部的秘密。

說(shuō)起金剛石，也許大家會(huì)問(wèn)，這個(gè)金剛石和那個(gè)“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳”的鉆石一樣嗎？金剛石鉆頭用的金剛石是鉆石嗎？沒(méi)錯(cuò)，金剛石和鉆石在本質(zhì)上是一樣的，是自然界最堅(jiān)硬的物質(zhì)，前者是礦物學(xué)中的稱呼，后者是寶石行業(yè)中的稱呼。只是金剛石鉆頭用的是品質(zhì)比較低的工業(yè)金剛石，有天然的，也有人造的。

孕鑲金剛石取芯鉆頭

表鑲金剛石取芯鉆頭

表鑲金剛石全面鉆頭

 

金剛石鉆頭的分類

金剛石鉆頭的種類很多。按照金剛石的來(lái)源，可以分為天然金剛石鉆頭和人造金剛石鉆頭。按金剛石鑲嵌形式可分為表鑲鉆頭和孕鑲鉆頭，前者金剛石分布在鉆頭表面，后者由很多較細(xì)的金剛石均勻分布在鉆頭胎體中。按照鉆頭的用途可以分為取芯鉆頭和全面鉆頭。人們還習(xí)慣按加工制造方法命名，如：熱壓燒結(jié)金剛石鉆頭、低溫電鍍金剛石鉆頭、無(wú)壓浸漬金剛石鉆頭等。

北京探礦工程研究所Ø406金剛石全面鉆進(jìn)鉆頭

金剛石鉆頭怎么工作？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，金剛石鉆頭工作的過(guò)程就是用金剛石不斷破碎巖石的過(guò)程。在破碎巖石的過(guò)程中，需要給鉆頭施加一定壓力和轉(zhuǎn)速，使金剛石能夠壓入巖石，并持續(xù)破碎巖石。在這個(gè)過(guò)程中，鉆頭與巖石相互摩擦，會(huì)不斷產(chǎn)生熱量和大量細(xì)小的巖屑，需要提供循環(huán)流體為鉆頭降溫并將巖屑帶走，以提高鉆頭破巖效率。

近年來(lái)，金剛石鉆頭在科學(xué)鉆探、能源勘探、地質(zhì)礦產(chǎn)勘查等領(lǐng)域越來(lái)越重要，隨著井深的不斷加深，鉆頭尺寸由常規(guī)的直徑215毫米增大到400多毫米。比如，目前中國(guó)南方海相最深井——元深1井，設(shè)計(jì)井深8680米。該區(qū)塊的須家河組地層十分堅(jiān)硬，采用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局北京探礦工程研究所研制的直徑為406毫米金剛石鉆頭，配合高速渦輪實(shí)現(xiàn)了快速鉆進(jìn)，鉆頭的壽命及機(jī)械鉆速遠(yuǎn)超在該井使用的其他國(guó)內(nèi)外鉆頭。

可見(jiàn)，鉆探行業(yè)有了“金剛鉆”，能夠讓我們更加深入地了解地球。同樣，其他行業(yè)也需要有各自的“金剛鉆”，才能攬住他們的“瓷器活”，科技才會(huì)不斷進(jìn)步，社會(huì)才能不斷發(fā)展。

　
以上內(nèi)容來(lái)源于：中國(guó)礦業(yè)報(bào)，作者：吳海霞
　(作者單位：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局北京探礦工程研究所)