生產(chǎn)中用得最多的是磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭，而自磨式鉆頭的鉆進規(guī)程與磨銳式有共同之處，故本節(jié)著重講述磨銳式鉆頭的規(guī)程選擇，對自磨式僅強調(diào)其規(guī)程參數(shù)的特點。
鉆壓是決定硬質(zhì)合金鉆頭機械鉆速的最重要參數(shù)。在圖5--1所示的鉆壓鉆速曲線中，如果在a點鉆壓的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加鉆壓，其鉆速將呈直線增長。鉆壓增大一倍時鉆速增長率的試驗曲線（圖5-5）也證明了這一點。圖5-5表明，對不同巖石而言，其鉆速增長率對鉆壓的敏感程度是不同的。其中以中硬-硬（Ⅵ——Ⅶ級）巖石最敏感，也就是說，這類巖石增大鉆壓最有效。而Ⅳ——Ⅴ級巖石如果鉆壓過大，將使孔底排粉和冷卻條件惡化，從而阻礙了鉆速的成比例上升；另外Ⅷ——Ⅸ級巖石基本不適宜用硬質(zhì)合金鉆進，在鉆桿強度允許的范圍內(nèi)很難通過增大鉆壓來使鉆速呈直線增長。
圖5-5鉆壓增大一倍時，鉆速增長率與巖石級別的關(guān)系
在鉆進中，應(yīng)充分發(fā)揮切削具初刃的切入破巖優(yōu)勢。實踐證明，硬質(zhì)合金鉆進開始時就應(yīng)以允許的最大初始鉆壓鉆進。如果初始鉆壓不足，在切削具磨鈍后，再增大鉆壓也不可能獲得好的鉆效。
以上從兩個方面分析了增加鉆壓的意義，在巖石方面--鉆壓是產(chǎn)生體積破碎的決定性因素，尤其在中硬巖層中鉆進時，增加鉆壓對提高鉆速更為有效；在切削具方面--初始鉆壓應(yīng)取合理的最大值，以充分發(fā)揮切削具初刃的優(yōu)勢。隨著切削具被磨鈍，應(yīng)逐漸補充鉆壓。但須注意，在鉆進過程中頻繁調(diào)整鉆壓可能導(dǎo)致巖心堵塞及鉆孔彎曲。同時，由于孔內(nèi)鉆柱的振動等原因，鉆頭上的實際瞬時鉆壓值與地表的測量值有較大差距。
目前，還沒有一個公認的能反映上述影響因素的鉆壓公式。在實際生產(chǎn)中，一般根據(jù)經(jīng)驗（表5-1）首先選擇每顆切削具上的壓力值p，然后在鉆進過程中根據(jù)鉆速的變化情況，適時加以調(diào)整。鉆頭上的總壓力為
P總=p×m（5-11）
式中：p--每顆切削具上應(yīng)有的壓力；m--鉆頭唇面上的切削具數(shù)目。表5-1YG8硬質(zhì)合金切削具的單位壓力推薦值
巖層切削具形狀單位壓力推薦值p(kN/顆)
Ⅰ——Ⅳ級軟-部分中硬巖石片狀0.40——0.70
Ⅴ——Ⅶ級中硬-部分硬巖石方柱狀0.80——1.20
中八角柱狀0.90——1.40
大八角柱狀1.50——1.80
研磨性大的巖石方柱狀1.20——1.40
中八角柱狀1.20——1.70
如果巖石愈硬，可鉆性級別愈高，p值可取上限；巖石的研磨性越高，p值也應(yīng)該越大，以免切削具未能有效地切入巖石即被磨鈍；對粘性大，易糊鉆的軟巖，應(yīng)取比推薦值更小的p值，以免進尺過快，排粉、冷卻困難釀成事故；對裂隙性巖石，也應(yīng)取較小的p值，以免發(fā)生崩刃。
二、鉆頭轉(zhuǎn)速的選擇
人們長期習(xí)慣用轉(zhuǎn)速n來表述鉆頭的回轉(zhuǎn)速度，實際上用鉆頭切削具的線速度v更科學(xué)，它消除了口徑的影響。兩者的關(guān)系為(m/s)（5-12）式中：D--鉆頭平均直徑，m；n--鉆頭轉(zhuǎn)速，r/min。
選擇鉆頭轉(zhuǎn)速的主要依據(jù)是巖石的性質(zhì)和破巖的時間效應(yīng)影響。圖5-2所示的鉆速轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線已表明，在軟巖層中鉆進時（曲線Ⅰ）提高轉(zhuǎn)速的效果最明顯；而在另兩類巖石中（曲線Ⅱ、Ⅲ）由于破巖的時間效應(yīng)影響更顯著，故鉆速隨轉(zhuǎn)速而增大的趨勢下降。
所謂時間效應(yīng)指的是，巖石在切削具作用下，從發(fā)生彈性變形-形成剪切體-跳躍式吃入巖石至一定深度，需要一個短暫的時間Δt。即要求承受載荷的切削具在即將發(fā)生破碎的巖石表面停留一個短暫的時間Δt，使裂隙得以沿剪切面發(fā)育至自由面，才能形成剪切體。如果轉(zhuǎn)速超過臨界值（n＞n0），則切削具作用于巖石的時間小于Δt，巖層中的裂隙尚未完全發(fā)育載荷便移走了，從而造成破巖深度減少，甚至使巖石破碎狀態(tài)轉(zhuǎn)化為表面破碎。
巖石的研磨性影響也從另一個角度說明了時間效應(yīng)的重要性，當(dāng)轉(zhuǎn)速過高（n＞n0）時，不僅破巖深度減小，而且切削具在單位時間內(nèi)與巖石的摩擦功明顯加大，切削具快速被磨鈍，造成接觸面上比壓降低，從而使得在巖石中裂紋發(fā)育所需的時間間隔更長，對破碎巖石更加不利。
綜上所述，對于較軟的、研磨性較小的巖石，可以用增大轉(zhuǎn)速的辦法來提高鉆速；而在硬的、研磨性較強的巖石中，轉(zhuǎn)速過高不僅不能提高鉆效，而且對鉆進過程無益有害。一般推薦的轉(zhuǎn)速值用線速度表示（表5-2），選擇轉(zhuǎn)速的取值范圍時，還應(yīng)考慮到鉆頭形式、沖洗液類型（有無潤滑劑）、鉆機能力、鉆桿柱的強度和切削具的情況，通過綜合分析來確定所需的轉(zhuǎn)速值。
表5-2硬質(zhì)合金切削具的線速度推薦值
巖石性質(zhì)線速度取值范圍(m/s)
軟的、弱研磨性巖石1.2——1.6
中硬的、具有研磨性的巖石0.9——1.2
中硬-硬的研磨性巖石0.6——0.8
裂隙性巖石0.3——0.6
鉆壓是決定硬質(zhì)合金鉆頭機械鉆速的最重要參數(shù)。在圖5--1所示的鉆壓鉆速曲線中，如果在a點鉆壓的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加鉆壓，其鉆速將呈直線增長。鉆壓增大一倍時鉆速增長率的試驗曲線（圖5-5）也證明了這一點。圖5-5表明，對不同巖石而言，其鉆速增長率對鉆壓的敏感程度是不同的。其中以中硬-硬（Ⅵ——Ⅶ級）巖石最敏感，也就是說，這類巖石增大鉆壓最有效。而Ⅳ——Ⅴ級巖石如果鉆壓過大，將使孔底排粉和冷卻條件惡化，從而阻礙了鉆速的成比例上升；另外Ⅷ——Ⅸ級巖石基本不適宜用硬質(zhì)合金鉆進，在鉆桿強度允許的范圍內(nèi)很難通過增大鉆壓來使鉆速呈直線增長。
圖5-5鉆壓增大一倍時，鉆速增長率與巖石級別的關(guān)系
在鉆進中，應(yīng)充分發(fā)揮切削具初刃的切入破巖優(yōu)勢。實踐證明，硬質(zhì)合金鉆進開始時就應(yīng)以允許的最大初始鉆壓鉆進。如果初始鉆壓不足，在切削具磨鈍后，再增大鉆壓也不可能獲得好的鉆效。
以上從兩個方面分析了增加鉆壓的意義，在巖石方面--鉆壓是產(chǎn)生體積破碎的決定性因素，尤其在中硬巖層中鉆進時，增加鉆壓對提高鉆速更為有效；在切削具方面--初始鉆壓應(yīng)取合理的最大值，以充分發(fā)揮切削具初刃的優(yōu)勢。隨著切削具被磨鈍，應(yīng)逐漸補充鉆壓。但須注意，在鉆進過程中頻繁調(diào)整鉆壓可能導(dǎo)致巖心堵塞及鉆孔彎曲。同時，由于孔內(nèi)鉆柱的振動等原因，鉆頭上的實際瞬時鉆壓值與地表的測量值有較大差距。
目前，還沒有一個公認的能反映上述影響因素的鉆壓公式。在實際生產(chǎn)中，一般根據(jù)經(jīng)驗（表5-1）首先選擇每顆切削具上的壓力值p，然后在鉆進過程中根據(jù)鉆速的變化情況，適時加以調(diào)整。鉆頭上的總壓力為
P總=p×m（5-11）
式中：p--每顆切削具上應(yīng)有的壓力；m--鉆頭唇面上的切削具數(shù)目。表5-1YG8硬質(zhì)合金切削具的單位壓力推薦值
巖層切削具形狀單位壓力推薦值p(kN/顆)
Ⅰ——Ⅳ級軟-部分中硬巖石片狀0.40——0.70
Ⅴ——Ⅶ級中硬-部分硬巖石方柱狀0.80——1.20
中八角柱狀0.90——1.40
大八角柱狀1.50——1.80
研磨性大的巖石方柱狀1.20——1.40
中八角柱狀1.20——1.70
如果巖石愈硬，可鉆性級別愈高，p值可取上限；巖石的研磨性越高，p值也應(yīng)該越大，以免切削具未能有效地切入巖石即被磨鈍；對粘性大，易糊鉆的軟巖，應(yīng)取比推薦值更小的p值，以免進尺過快，排粉、冷卻困難釀成事故；對裂隙性巖石，也應(yīng)取較小的p值，以免發(fā)生崩刃。
二、鉆頭轉(zhuǎn)速的選擇
人們長期習(xí)慣用轉(zhuǎn)速n來表述鉆頭的回轉(zhuǎn)速度，實際上用鉆頭切削具的線速度v更科學(xué)，它消除了口徑的影響。兩者的關(guān)系為(m/s)（5-12）式中：D--鉆頭平均直徑，m；n--鉆頭轉(zhuǎn)速，r/min。
選擇鉆頭轉(zhuǎn)速的主要依據(jù)是巖石的性質(zhì)和破巖的時間效應(yīng)影響。圖5-2所示的鉆速轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線已表明，在軟巖層中鉆進時（曲線Ⅰ）提高轉(zhuǎn)速的效果最明顯；而在另兩類巖石中（曲線Ⅱ、Ⅲ）由于破巖的時間效應(yīng)影響更顯著，故鉆速隨轉(zhuǎn)速而增大的趨勢下降。
所謂時間效應(yīng)指的是，巖石在切削具作用下，從發(fā)生彈性變形-形成剪切體-跳躍式吃入巖石至一定深度，需要一個短暫的時間Δt。即要求承受載荷的切削具在即將發(fā)生破碎的巖石表面停留一個短暫的時間Δt，使裂隙得以沿剪切面發(fā)育至自由面，才能形成剪切體。如果轉(zhuǎn)速超過臨界值（n＞n0），則切削具作用于巖石的時間小于Δt，巖層中的裂隙尚未完全發(fā)育載荷便移走了，從而造成破巖深度減少，甚至使巖石破碎狀態(tài)轉(zhuǎn)化為表面破碎。
巖石的研磨性影響也從另一個角度說明了時間效應(yīng)的重要性，當(dāng)轉(zhuǎn)速過高（n＞n0）時，不僅破巖深度減小，而且切削具在單位時間內(nèi)與巖石的摩擦功明顯加大，切削具快速被磨鈍，造成接觸面上比壓降低，從而使得在巖石中裂紋發(fā)育所需的時間間隔更長，對破碎巖石更加不利。
綜上所述，對于較軟的、研磨性較小的巖石，可以用增大轉(zhuǎn)速的辦法來提高鉆速；而在硬的、研磨性較強的巖石中，轉(zhuǎn)速過高不僅不能提高鉆效，而且對鉆進過程無益有害。一般推薦的轉(zhuǎn)速值用線速度表示（表5-2），選擇轉(zhuǎn)速的取值范圍時，還應(yīng)考慮到鉆頭形式、沖洗液類型（有無潤滑劑）、鉆機能力、鉆桿柱的強度和切削具的情況，通過綜合分析來確定所需的轉(zhuǎn)速值。
表5-2硬質(zhì)合金切削具的線速度推薦值
巖石性質(zhì)線速度取值范圍(m/s)
軟的、弱研磨性巖石1.2——1.6
中硬的、具有研磨性的巖石0.9——1.2
中硬-硬的研磨性巖石0.6——0.8
裂隙性巖石0.3——0.6
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