以前，人們會把破了的碗、壇子、盆等瓷器制品找個鋦匠修補后接著用，由于瓷器比較硬，鋦匠修補的時候要用專門的“金剛鉆”才行，時間久了就有了這句“沒有金剛鉆，別攬瓷器活”。今天我們就來聊聊鉆探行業(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，用來破碎孔底巖石，探測地球深部的秘密。

說起金剛石，也許大家會問，這個金剛石和那個“鉆石恒久遠，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？沒錯，金剛石和鉆石在本質(zhì)上是一樣的，是自然界最堅硬的物質(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金剛石全面鉆進鉆頭

金剛石鉆頭怎么工作？

簡單來說，金剛石鉆頭工作的過程就是用金剛石不斷破碎巖石的過程。在破碎巖石的過程中，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。在這個過程中，鉆頭與巖石相互摩擦，會不斷產(chǎn)生熱量和大量細小的巖屑，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，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，目前中國南方海相最深井——元深1井，設(shè)計井深8680米。該區(qū)塊的須家河組地層十分堅硬，采用中國地質(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，配合高速渦輪實現(xiàn)了快速鉆進，鉆頭的壽命及機械鉆速遠超在該井使用的其他國內(nèi)外鉆頭。

可見，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”，科技才會不斷進步，社會才能不斷發(fā)展。

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