入巖作業(yè)中鉆頭必須得到重點(diǎn)關(guān)注

在巖石的力學(xué)性能中，抗壓能力最強(qiáng)，抗拉伸、剪切、彎曲能力差得多，而地下鉆孔作業(yè)機(jī)具受作業(yè)空間限制很難直接對(duì)巖石進(jìn)行直接的拉伸、剪切、彎曲。這就需要通過鉆頭將設(shè)備提供的壓力和扭矩轉(zhuǎn)化為對(duì)巖石的拉伸、剪切、彎曲。要使鉆頭有效鉆進(jìn)巖層，應(yīng)從以下5個(gè)方面解決問題。

1、鉆頭結(jié)構(gòu)與布齒：鉆頭結(jié)構(gòu)與布齒決定能鉆出什么形狀的自由面、自由面的大小、自由面多少。從下圖四、圖五、圖六可以看出，鉆頭前期鉆進(jìn)為后期鉆進(jìn)提供了自由面。

先期鉆進(jìn)的鉆頭為下一個(gè)鉆進(jìn)的鉆頭制造了巖體破碎的自由面。巖體受力后，無拘束的自由面為小巖塊運(yùn)行提供了空間，從圖四看刀具上的壓力已被轉(zhuǎn)化成剪切力、拉伸力或彎矩，巖體在這些力的作用下從大巖體上剝離。兩種以上的鉆頭交替作業(yè)能互相提供自由面。使鉆進(jìn)效率大大提高，從而提高了破巖能力，降低了對(duì)主機(jī)過大的功率需求。對(duì)入巖而言，不同的巖層性質(zhì)要有針對(duì)性地配用鉆頭，鉆頭的結(jié)構(gòu)、鉆頭上刀具的形狀（截齒、斗齒等）和布置（疏密、空間角度）要根據(jù)巖體強(qiáng)度、節(jié)理的發(fā)育程度、節(jié)理的傾斜角、孔隙比、結(jié)構(gòu)間距、巖體抗剪強(qiáng)度的內(nèi)聚力和摩擦角等巖石性質(zhì)針對(duì)性設(shè)置，萬能作業(yè)鉆頭是不存在的。

2、巖屑的運(yùn)動(dòng)：巖屑對(duì)鉆頭在孔內(nèi)鉆進(jìn)有阻礙作用，巖屑的阻力小，設(shè)備能力用于做有效功。用螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆、撈渣斗等鉆頭配合鉆孔中，一般運(yùn)用螺旋輸送原理輸送和引導(dǎo)渣屑運(yùn)動(dòng)和排出。渣屑流動(dòng)順暢的鉆頭鉆進(jìn)較省力。

3、齒的失效形式：齒是直接作用于巖石的刀具，在使用中主要失效形式大致有四種：

其一，摩擦熱過大，齒與巖層接觸面逐層軟化（甚至熔化）被巖石擠壓、摩擦發(fā)生流動(dòng)；

其二，耐磨性差；其三，一個(gè)鉆頭上同時(shí)作業(yè)的鉆齒少而超負(fù)荷作業(yè)；

其四，沖擊載荷過大斷齒。其它還有硬質(zhì)合金過軟、硬質(zhì)合金與胎體焊接不合格等。過熱軟化而失效的截齒屬于胎體材料熱強(qiáng)性差；胎體上出現(xiàn)大的犁溝，說明胎體硬度遠(yuǎn)低于磨料硬度；硬質(zhì)合金出現(xiàn)可見的犁溝，為硬質(zhì)合金太軟；硬質(zhì)合金脫落原因?yàn)殁F焊質(zhì)量差；少數(shù)齒超負(fù)荷作業(yè)為鉆頭布齒不規(guī)矩。目前，齒失效最大原因是齒質(zhì)量太差，首先是專業(yè)廠家生產(chǎn)的截齒在市場(chǎng)上占有率低，非專業(yè)廠家基本不了解什么性能的齒能滿足使用要求；其次，用戶買齒時(shí)圖便宜，不考慮性價(jià)比。

4、幾種鉆頭的配合使用：幾種鉆頭的配合使用的目的在于交互提供利于巖石破碎的自由面，將巖石破碎后，再把破碎了的巖石取出。這就涉及二個(gè)問題，

第一，鉆頭的結(jié)構(gòu)交互提供利于巖石破碎的自由面的可能性；

第二，每種鉆具鉆進(jìn)深度的掌握。用旋挖鉆頭入巖最常用的鉆頭配合模式有適合硬巖（15≤Ra≤200MPa）的模式：錐螺旋鉆頭＋嵌巖筒鉆＋硬巖撈砂斗＋其它工具（如大塊石打撈鉆頭）和適合軟巖（5≤Ra≤20MPa）的模式：平頭螺旋鉆頭＋硬巖撈砂斗。還有旋挖鉆機(jī)配反循環(huán)工法和旋挖鉆機(jī)配大口徑氣動(dòng)潛孔錘工法等，但這二種工法均不能體現(xiàn)旋挖鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)，在此不多說明。

5、如何撈取大塊巖石：用鉆桿帶鉆頭直接撈取孔內(nèi)脫落的大塊石是旋挖工法中撈取大塊巖石的最有效辦法。操作者要會(huì)感知大塊巖石已經(jīng)從巖體上脫落，大塊巖石從巖體上脫落后還要根據(jù)巖石的特性判斷是破碎后撈渣還是整體打撈?，F(xiàn)在市場(chǎng)上缺少?gòu)目變?nèi)整體打撈大塊巖石工具。但必須解決在深孔撈取大塊巖石問題，大塊巖石不能撈出鉆進(jìn)就無法繼續(xù)進(jìn)行。