硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)，對鉆進效率、使用壽命、鉆進規(guī)程的確定及操作技術(shù)都有一定的影響。因此，注意鉆頭結(jié)構(gòu)的研究和改進，是提高硬質(zhì)合金鉆進技術(shù)的重要方面。

      硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)包括鉆頭的口徑、水槽和水日、出刃、合金型號、數(shù)目及其排列形式、鑲焊角度等。

      1.空白鉆頭
      空白鉆頭是由35號或45號鋼的無縫鋼管車制的。為了減少鉆進時巖心堵塞，減少沖洗液循環(huán)的阻力和便予卡取巖心，空白鉆頭內(nèi)壁要有一個內(nèi)圓錐度。一般鉆頭直徑小于110毫米時，采用3°25＇的錐度；鉆頭直徑大于130毫米時，采用1°47＇的錐度?？瞻足@頭的規(guī)格見圖6-5。
      2.水口和水槽
      合金鉆頭的水口、水槽見圖6-6。水口2和水槽4的作用是保證沖洗液暢通，充分冷卻鉆頭和沖洗巖粉。鉆頭水口形狀和大小應(yīng)根據(jù)所鉆進巖層巖性、鉆頭結(jié)構(gòu)形式、沖洗液種類的不同來考慮。鉆頭水口面積的總和，一般應(yīng)大干鉆頭與巖心之間或者鉆頭與孔壁之間環(huán)狀斷面的面積。如果巖石較軟，塑性不大，顆粒粗糙，鉆進時巖粉多，則水口相應(yīng)大些。一般水口高度為8-15毫米，軟巖層可增至20毫米。水口數(shù)目根據(jù)鉆頭合金排列來確定，為3個、4個、6個不等。從形狀上看，水口有三角形、圓弧形、梯形、矩形等(圖6-7)。
     合金鉆頭外出刃一般較小。為了補救環(huán)狀間隙的不足，在水口上方再開出水槽。水槽斷面也有矩形和三角形兩種。矩形水槽深度2～3毫米，寬5毫米。三角形深度為1.5毫米，寬度為10～15毫米。水槽方向以順?biāo)鞣较驗橐?，一般傾斜角度為60°～80°，矩形水口與梯形水口的水槽直立的較多。

     3.切削具的排列及出刃
     切削具的排列及出刃應(yīng)滿足如下的要求：

     (1)切削具的排列形式與出刃應(yīng)對稱，保證鉆頭工作平穩(wěn)。

     (2)應(yīng)使每顆切削具工作時受力均勻，磨損均勻。

     (3)應(yīng)使每顆切削具分別破碎巖石，創(chuàng)造自由面，提高鉆進效率，延長使用壽命。

     (4)切削具間隔保持一定的距離，有利于排除巖粉，易于修磨，充分發(fā)揮鉆頭和切削具的效能。

     在實際生產(chǎn)中，為適應(yīng)各種不同地層鉆進的需要，叨削具在鉆頭上的排列形式很多。歸結(jié)起來，大體分三種排列形式，即單圈排列、多圈排列與密集排列三種(圖6-8)。
      單圈排列鉆頭適用于研磨性小的軟巖石，所需切削具數(shù)目少；多圈排列鉆頭適應(yīng)研磨性不大、中等硬度的巖石，密集式排列鉆頭適應(yīng)研磨性大、堅硬或節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石，所需切削具數(shù)目也較多。鉆頭口徑越大，所需切削具數(shù)日也越多。

      合金鉆頭的出刃包括底出刃、內(nèi)出刃和外出刃。底出刃是鉆頭破碎巖石的主要部分。由于底出刃的變化，可以使孔底產(chǎn)生不同的階梯斷面(圖6-9)，增加破碎巖石的自由面，降低破碎巖石時的阻力，延長合金工作時間，達到提高鉆進效率的目的。內(nèi)、外出刃用以保持鉆頭與巖心、孔壁之間的環(huán)狀間隙，使沖洗液流通。若適當(dāng)增加外出刃的合金數(shù)，還可以起到補強的作用，使合金鉆頭直徑不致因磨損而過分減小，保證孔徑一致，減少下入新鉆頭的擴孔工作。
      鉆頭合金出刃的大小，主要根據(jù)巖石的性質(zhì)來決定。對于松軟的、塑性大的、遇水膨脹的巖石，出刃應(yīng)大些。為了防止縮徑、泥包和巖心膨脹而造成的蹩水現(xiàn)象，也常常采用肋骨式鉆頭。對于中等硬度、摩擦性強的、有裂隙的巖石，出刃應(yīng)小些。

     一般常用的出刃規(guī)格及不同口徑鉆頭所需合金數(shù)目可參考表6-6和表6-7。
     4.刃尖角和鑲嵌角度(圖6-10)
     β角為每顆合金磨銳的角度，叫刃尖角。刃尖角越小，越有利于切人巖石，但也越容易磨損。在較軟的均質(zhì)巖石中鉆進時，刃尖角一般為45°～60°，在中等硬度的特別是非均質(zhì)有裂隙的巖石中鉆進時，刃尖角應(yīng)當(dāng)大些，一般為60°～80°，以提高合金的強度和耐磨性。
     φ角叫前角。前角越大，越有利于排除巖粉。θ角叫后角。后角越大，合金與巖石的摩擦越小。后角受刃尖角與前角的限制，后角過分地大，刃尖角必然要小，合金強度和耐磨程度降低。所以，根據(jù)巖性改變鑲嵌角度，可以改善合金的工作條件。

     α角為鑲嵌角(也叫切削角)。鑲嵌角度有三種鑲嵌形式：正前角斜鑲、直鑲、負前角斜鑲(圖6-11)。
      正前角斜鑲時，一般正前角為5°～13°。此種鑲法有助于巖粉的排除，切削巖石的阻力較小，但合金刃尖角切入巖石時與巖石相接觸的斷面較大，所需鉆壓大，因此不適于鉆進完整堅硬的巖石。負前角斜鑲時，一般負前角為10°～15°。此種鑲法在鉆進過程中能保持切削具有最大的刃尖角，適合鉆進較硬的、研磨性大的、有裂隙的巖石。總之，不同巖性需要采用不同的刃尖角與鑲嵌角(表6-8)。
      5.幾種新的硬質(zhì)合金鉆頭
      我國廣大鉆探工人和技術(shù)人員，認(rèn)真貫徹“鞍鋼憲法”，在大搞技術(shù)革新、技術(shù)革命的群眾運動中，創(chuàng)造出許多鉆進效率高、使用壽命長、經(jīng)濟效果好的硬質(zhì)合金鉆頭。下面簡要地介紹幾種。

      (1)階梯式肋骨鉆頭
      此鉆頭鑲小八角合金。肋骨片較厚，水口寬大，刻取巖石時孔底呈階梯狀(圖6-12)。
      此種鉆頭可鉆進3-5級巖層，如頁巖、砂頁巖和膠結(jié)不牢的砂巖等。

      (2)單雙粒鉆頭
      此鉆頭鑲小八角合金(圖6-13)，適于鉆進研磨性4～5級及部分6級的鐵質(zhì)、鈣質(zhì)砂巖。煤田軟硬互層時，鉆進效果更好。
      (3)普通式鉆頭
      鑲5×5×13方柱狀合金，也可采用小八角合金，鉆頭構(gòu)造如圖6-14。此種鉆頭廣泛用于2～5級巖石，如均質(zhì)大理巖、石灰?guī)r，較酥松軟的砂巖、頁巖等。
      (4)品字形鉆頭
      合金排列成品字形。中間為小八角合金，底出刃較大，起掏槽作用，兩邊的方柱狀合金起擴大自由面作用(圖6-15)。適用于4～6級中硬巖層，如灰?guī)r、大理巖等。
      (5)負前角階梯式鉆頭
      采用方柱狀合金。合金與鉆頭圓周對角排列，并呈10°～15°負前角斜鑲。合金底出刃呈三級階梯。鉆進效率高，不易崩刃(圖6-16)。
      此種鉆頭適于鉆進5～7級及部分8級中等硬度巖石，特別適合具有研磨性、非均質(zhì)的巖石，如輝長巖、玄武巖、砂巖、風(fēng)化的輝綠巖、閃長巖、矽嘎巖、硅化的頁巖和石灰?guī)r等。

      (6)螺旋式肋骨鉆頭
      此型鉆頭采用K572型號合金。鉆頭外側(cè)有三塊與鉆頭底唇水平面呈45°角的螺旋肋骨，使沖洗液成螺旋狀上升，保證孔底清潔，減少孔底阻力，從而提高鉆進速度。適用于2～4級較軟地層、覆蓋層、粘土層、風(fēng)化砂巖及鋁土頁巖等(圖6-17)。
      (7)三翼階梯式鉆頭
      在地層情況已掌握較準(zhǔn)的孔段采用不取心鉆進，可大幅度提高回次長度和鉆進效率，此型鉆頭即是不采取巖心鉆進用的不取心鉆頭(圖6-18)。
      鉆頭本體用舊鋼粒鉆頭制成，翼片用鋼板制成階梯形，鑲焊K413(或K573)型合金。適用于3-4級頁巖及部分5級砂頁巖，石灰?guī)r等巖層。