在地質(zhì)勘探工程中要查明一地的地層情況，除采用坑探外，還用鉆探的方法。鉆孔的深度自數(shù)米至數(shù)千米。所以，鉆孔使用的鉆頭材料要有很高的耐磨性。巖心鉆進(jìn)時(shí)采用的材料有三種：

      1)金剛石。將金剛石竣于鉆頭端部；這種鉆頭的生產(chǎn)率很高，但由于金剛石價(jià)格昂貴、稀缺，難以推廣；

      2)鐵砂。在鉆進(jìn)時(shí)，將鐵砂倒入鉆孔中，借鐵砂來劉取巖石；

      3)硬質(zhì)合金。根據(jù)不同的巖石選擇不同型號(hào)和牌號(hào)的硬質(zhì)合金片鎮(zhèn)焊于鉆頭端部，借合金片來刻取巖石。

      鉆進(jìn)堅(jiān)硬的巖石時(shí)，最通用的硬質(zhì)合金型號(hào)為K53型；在中硬和中硬以下的巖石有用K51型的。在我國除使用這兩種型號(hào)外，現(xiàn)在使用最廣還有K57型，新生產(chǎn)的K55型和K56型亦在推廣中。不輸使用何種型號(hào)的硬質(zhì)合金，其端部伸出鉆頭體外不得超過1.5～2.5毫米，里出刃和外出刃一般為0.75～1.0毫米，這樣在鉆進(jìn)巖石時(shí)，才不致使鉆頭在鉆孔中卡佳。在鉆進(jìn)軟巖層時(shí)，里出刃和外出刃可達(dá)2.0～3.0毫米。圖109為鑲八角柱狀合金片的鉆頭。圖110為壤K51型合金片的鉆頭。
      近年來，我國正進(jìn)行自磨式鉆頭的弒駭和推廣。這種鉆頭的特點(diǎn)是在鉆進(jìn)過程中不需要多次提升鉆頭，因而大大地降低了輔助時(shí)間，增加了純鉆進(jìn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。這種鉆頭是用薄片合金和φ2毫米的圓桂合金鑲成的。試驗(yàn)證明，這種鉆頭可鉆進(jìn)極堅(jiān)硬的巖層。圖111為壤K55和K56型合金片的自磨式鉆頭。
      鑲片狀合金的巖心鉆頭的缺點(diǎn)，是在鉆進(jìn)過程中容易產(chǎn)生脫片現(xiàn)象。采用圖112的硬質(zhì)合金片來鑲制鉆頭，就能大大地減少脫片現(xiàn)象。
      在設(shè)計(jì)鑲焊硬質(zhì)合金片的鉆頭時(shí)，根據(jù)硬質(zhì)合金齒進(jìn)入巖石的深度來確定鉆頭每轉(zhuǎn)的給進(jìn)量。要使硬質(zhì)合金齒進(jìn)入巖石中，必須使施于工作面的軸向壓力大于與巖石接觸的齒部支持面和巖石的極限抗壓強(qiáng)度之乘積，即C>Sσ

式中 C—施于工作面的軸向壓力，公斤；

       S—與巖石接觸的齒部支持面，毫米2；

       σ—巖石的極限抗壓強(qiáng)度，公斤/毫米2(僅有一個(gè)自由面時(shí))。

      若軸向壓力C < Sσ，就不能使巖石破壞和刻取巖石，而造成齒與巖石的摩擦，因此，鉆進(jìn)速度非常低。同時(shí)，釉向壓力過大，亦會(huì)造成鉆桿彎曲和折斷。所以，鉆頭上齒的數(shù)量應(yīng)根據(jù)容斡的軸向壓力和每個(gè)齒所需的壓力來確定。鉆進(jìn)極限抗壓強(qiáng)度很大的巖石(大于250～300公斤/毫米)時(shí)，鉆頭直徑在75毫米以下，鑲4～6個(gè)合金齒，可用方形或片狀的合金片，如K53，K55，K57型等。鉆進(jìn)粘土、粘土砂質(zhì)頁巖和白墾層時(shí)，最好使用菱形或梯形的合金片，如K52型和K54型。直徑為85～100毫米的鉆頭應(yīng)鑲焊6～8個(gè)合金齒。

      硬質(zhì)合金片應(yīng)具有下列幾個(gè)角度：

      1.鉆進(jìn)莫氏硬度為3或3以上的巖石和各種有裂救的巖石時(shí)，斜角應(yīng)為60～65°；

      2.鉆進(jìn)硬度在3以下的無裂隙的巖石時(shí)斜角為45～50°。

      鑲槽寬度不應(yīng)大于合金片厚度的0.2毫米。在鑲焊前應(yīng)將合金片表面磨光至呈金屬光擇為止，然后用汽油將合金片洗凈，清除油污后，配置于鑲槽中。將配好的合金片的鉆頭匿于飽合的硼砂水中煮沸5～10分鐘，取出烘干，然后在合金片上撒上硼砂，裝入爐中；待硼砂熔化后，取出裝上焊銅，在焊銅上撒上硼砂后，再裝入爐中；焊銅熔化后，從爐中取出，屬于保溫介質(zhì)(如木炭粉、泊石灰或于砂中)中，使之慢慢冷卻，冷卻后，再清除多余的焊料及硼砂。

      在野外工作的條件下焊接鉆頭時(shí)，通常用氧乙炔焰加熱。這種方法的缺點(diǎn)是，雖然加熱快，但不均勻，所以焊接質(zhì)量差，且容易產(chǎn)生裂牧現(xiàn)象。

      修磨鉆頭時(shí)，硬質(zhì)會(huì)金部分用碳化硅(綠色或黑色)砂輪，粒度為46～60，硬度為CM1～CM2。在修磨時(shí)應(yīng)使用遵橫水冷卻，水源不便時(shí)，亦可進(jìn)行干磨。但不得采用斷橫的冷卻水，因?yàn)閿鄼M冷卻水會(huì)使合金片產(chǎn)生裂放。

      使用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，必須合理地選擇鉆進(jìn)制度，如鉆頭的軸向壓力的大小、旋轉(zhuǎn)速度及鉆孔的沖洗強(qiáng)度等。大家知道，提高軸向壓力，可以提高鉆進(jìn)速度，所以應(yīng)根據(jù)硬質(zhì)合金片和鉆桿來選擇最大的軸向壓力。同時(shí)，應(yīng)孩考慮到，軸向壓力提高后，會(huì)造成孔壁的歪斜，所以，在某些情況下，是不允靜提高袖向壓力的。

      根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，八角柱狀的K53型合金片每個(gè)刃所能承受的壓力為80～120公斤，而片狀的合金則可達(dá)100～150公斤。施于鉆頭上的壓力可以根據(jù)巖石的硬度和鉆頭上合金片的齒數(shù)來調(diào)整。鉆進(jìn)單一的堅(jiān)硬巖石時(shí)，可采用最大的壓力；鉆進(jìn)軟巖層時(shí)，壓力可以降低40～50公斤；而鉆進(jìn)多裂隙的巖層時(shí)，壓力還要減小。

      新鉆頭或重磨過的鉆頭在開始鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)使用較小的壓力，然后逐漸增大。鉆進(jìn)的耱速可以根據(jù)鉆頭畝徑和巖石的特征選擇，見表32。

      鉆孔的直徑對(duì)于鉆進(jìn)速度有很大的影響。孔徑增大，刻取巖石的工作量就會(huì)增加，但會(huì)改善鉆孔的拂渣條件，這會(huì)提高速度。