栅格胎体孕镶金刚石钻头的破岩机理分析

韦文杰^1,2，张绍和^1,2

1. 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室2. 中南大学地球科学与信息物理学院

摘 要：从岩石宏观裂纹变化出发,研究孕镶金刚石钻头在钻进过程中由于岩体裂纹的影响而造成的断裂问题。运用岩石断裂力学理论,结合钻头实际工作条件,简化应力、水力及裂纹条件,建立了简化的岩石断裂等效模型,从理论上分析了一种新型栅格胎体孕镶金刚石钻头的破岩机理。研究结果表明:与常规的钻头相比,新型钻头的特殊栅格结构能有效提高钻压,比压由原来的68.03 kgf/cm~2增加到了113.33 kgf/cm~2,提高了将近67%,使钻头能更有效地压入岩体,产生破碎穴及裂纹;特殊的栅格结构有利于冲洗液的储存,改善了金刚石颗粒的冷却效果,从而以更加有利的拉裂破坏方式破碎岩石。

关键词：栅格结构;孕镶金刚石钻头;破岩机理;裂纹扩展;