反井鉆機(jī)鉆頭及刀具的選擇 
一、  導(dǎo)井鉆頭的選擇  導(dǎo)孔鉆頭本身及導(dǎo)孔鉆頭與地層的匹配關(guān)系，對(duì)鉆井的偏斜和鉆進(jìn)速度影響很大。軟巖鉆頭采用較小夾角的長(zhǎng)楔齒或碳化鎢一字形鑲齒；硬巖鉆頭則采用較大夾角的短楔齒或碳化鎢半球形鑲齒。此外，軟巖楔齒或鑲齒之間的間距比硬巖楔齒或鑲齒之間的間距大。理想的反井導(dǎo)孔鉆頭應(yīng)具有硬巖鉆頭設(shè)計(jì)的大多數(shù)特性，以獲得最小的鉆頭移步量和最大的邊刀強(qiáng)度。同時(shí)還應(yīng)具有中等范圍的內(nèi)列切割結(jié)構(gòu)， 以便在低鉆壓下能夠獲得最大的鉆進(jìn)速度。  近年來(lái)鉆頭設(shè)計(jì)甚至是軟巖鉆頭設(shè)計(jì)都趨向于采用碳化鎢鑲齒刀具，如選用碳化鎢半球形鑲齒短型球齒的導(dǎo)井鉆頭，既滿(mǎn)足了鉆頭 和地層的匹配關(guān)系，又減少了鉆頭本身的移步量。 反井鉆機(jī)導(dǎo)孔鉆頭一般為三牙輪鉆頭，三牙輪鉆頭可分為銑齒鉆頭和鑲齒鉆頭。銑齒鉆頭主要用在低抗壓強(qiáng)度、高可鉆性巖層或沖積層到半磨蝕性巖層中，反井鉆機(jī)一般不采用。鑲齒鉆頭主要用在磨蝕性強(qiáng)的高抗壓強(qiáng)度的巖層中。導(dǎo)孔鉆頭的選擇，應(yīng)根據(jù)工程巖石情況， 比廠(chǎng)家推薦的鉆頭適用范圍高一級(jí)使用。  
二、  擴(kuò)孔鉆頭的選擇  擴(kuò)孔鉆頭由刀具、刀盤(pán)體、中心管、穩(wěn)定器、冷卻裝置等部分組成。根據(jù)擴(kuò)孔方式分為一次擴(kuò)孔鉆頭和分次擴(kuò)孔鉆頭。反井?dāng)U孔鉆頭結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。  
圖4-3  反井?dāng)U孔鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖

擴(kuò)孔鉆頭應(yīng)根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度來(lái)選擇，有鑲齒滾刀、盤(pán)形滾刀， 可參照表4-4選用。    

表4-4  滾刀類(lèi)型表  

三、  破巖滾刀  破巖滾刀是反井鉆井技術(shù)的關(guān)鍵工具，特別是硬巖反井破巖滾刀。在大部分水電站，壩址巖石堅(jiān)硬，如山東泰安抽水蓄能電站、四川自一里水電站、吉林白山水電站、福建穆陽(yáng)溪水電站等，多為花崗巖地層，巖石堅(jiān)硬，單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到310MPa，這類(lèi)巖石石英、長(zhǎng)石等磨粒性強(qiáng)的礦物含量在70%以上。如在泰安抽水蓄能電站使用普

通滾刀，其壽命只有5～10m，工效非常低，破巖刀具費(fèi)用達(dá)到1萬(wàn)元/m以上，這樣必將限制了反井鉆機(jī)作為工程設(shè)備的推廣應(yīng)用。為此，北京中煤礦山工程有限公司，對(duì)硬巖反井破巖滾刀進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)研究，研制出特殊的極硬巖滾刀，在泰安工程應(yīng)用時(shí)其壽命達(dá)到125m以上，并經(jīng)多個(gè)水電站不同巖石條件應(yīng)用實(shí)踐，硬巖滾刀可以滿(mǎn)足不同工程需要，解決了硬巖地層中鉆進(jìn)反井的難題，使反井鉆機(jī)能夠較 高效地破碎巖石，提高了反井鉆機(jī)功效，降低了工程成本。
反井鉆機(jī)靠滾刀對(duì)巖石的擠壓、刮削和剪切破碎巖石，根據(jù)巖石的礦物構(gòu)成、硬度、磨蝕性以及抗壓、抗拉、抗剪等力學(xué)指標(biāo)來(lái)確定 滾刀齒形類(lèi)型，選擇如下： 巖石的磨蝕性：低→中→高； 硬度：軟→中硬→堅(jiān)硬 齒形：楔齒→錐形→復(fù)合型→球形；  滾刀結(jié)構(gòu)：?jiǎn)稳斜P(pán)形滾刀（無(wú)鑲齒）→多刃盤(pán)形滾刀（刀刃上鑲 齒）→無(wú)刃滾刀（刀體錐面鑲齒）。  反井鉆機(jī)滾刀選擇后，根據(jù)巖石條件在擴(kuò)孔鉆頭合理布置滾刀， 也就可以確定，破碎巖石需要的最大鉆壓。  如在抗壓強(qiáng)度100MPa的巖石中，鉆進(jìn)深度200m、直徑1.4m的鉆孔，在擴(kuò)孔鉆頭上需要布置6把中硬巖滾刀，每把滾刀需要約30kN