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1金刚石的来历
有时，偶尔在地表发现金刚石，但其全部踪迹往往被受侵蚀较少的沉覆盖层所掩盖，而只有经过艰难的勘探才能发现。如果在某一区域有足量的金刚石，肯定要开采的话，采取的方法取决于沉积的类型。
1）原生矿床：通常是胡萝卜状的岩筒，可以延伸很深，但通常越往下越细小，在深处常分裂成一系列细脉。起初用露天开采的简单方法开采这类矿床。现在用机械技术，但洞太深时就得像从前那样须挖竖井进行地下开采。
2）冲积矿床：通常在浅处，进而扩散的面积很大。采用露天开采法，挖掘量和金刚石回收量之间有一个高比率。由上述两种矿床所得的金刚石分类后分级成为宝石和切削用与制造工具用的工业金刚石。
2金刚石的性能
金刚石有腊状外形，色泽光亮，形状多样，但最常见的可能是八面体。金刚石质量比重3.5g/m3，折射率为2.42。金刚石导热性能良好，摸上去总是凉凉的。颜色多变，但通常为透明的银白色、灰色和黑色。还有兰、绿和黄色金刚石。金刚石是已知的最坚硬的物体，但它是脆的，如果乱用，很容易破碎。根据莫氏硬度，金刚石可以刻划或刮擦任何东西，正因为这个特性它对钻进才如此有用。
纯金刚石只含有特殊形式排列的碳原子。碳原子的其他排列形式中或是不规则的或是链状的，但如果碳原子以特殊形式被重新排列则可以产生金刚石，即人造金刚石。
纯碳原子被很强的离子链结合在一起。金刚石中这些链都排成四面体形成金刚好似分子。其中这些分子能够结合成更大的分子，而金刚石大分子中扣紧原子的链都保持相互平行。为了劈开这些分子，必须把链弄断。如果我们切开一组平行的链，就会切掉一片金刚石。这是宝石匠切割大宝石的方法，这叫劈分。一经定好方向，金刚石片可以用专门的楔子劈开，就像沿着纹理劈木头一样。
然而，如果试着在一个与链不平行的方向劈开，金刚石就会像玻璃一样粉碎。只能沿着原子间的链是平行的平面进行劈分。如果金刚石的外形发生变化，无关紧要，因为其内部的解理仍然相同。
取一颗立方体金刚石，解理方向与立体面斜交。如果取掉立方体角形成一个八面体，即使改变其外形，解理面仍然在原来方向。认识金刚石的解理，在金刚石工具制造方面是重要的，如果在工具上镶焊一颗金刚石，其解理与工作面平行，使用时就会劈开，或过早磨纯。
金刚石是极其坚硬的，但有些方向比其他方向更加坚硬。假若把八面体的顶角锯掉，留下的面被研磨或抛光，要注意易于抛光和难以抛光的方向。在一个八面体中，平行于棱的方向容易抛光，而垂直于八面体的平面则难以抛光。这是金刚石的又一个特性，这对工具工人很有用处，因为金刚石的正确定向将提高金刚石工具的使用寿命。
在制造钻头时，以硬矢量对准岩面定向的金刚石，一定比金刚石为定向的钻头的性能好。然而，实际上这样镶焊比普通镶焊要慢的多，而使用处理过的金刚石时，要凭眼睛识别结晶参量，假如不是几乎不可能的话，也是极为困难的。因此目前成批生产的钻头，金刚石镶焊是根据形状而不是结晶特性。合成金刚石具有天然金刚石相同的性能和特征。它们的晶体形状一般是完整的，可用作结实耐用性能良好的钻进金刚石，因为可以改变制造工艺生产不同用途的金刚石。合成金刚石的颜色是黄绿色，这种颜色是由晶格中的氮原子引起的。到目前为止，合成金刚石的尺寸，通常还比较小。但现在的发展表明，经过相当的时间，将制成用于表镶钻头那么大的金刚石。虽然合成金刚石和天然金刚石来源不同，就钻探而言，可以把他们看作相同的材料。
金刚石的强度，在工业应用中是重要的。然而，这个重要的性能像硬度一样，定量是困难的，最明显的方法是根据金刚石将要使用的方法进行试验。例如把镶在锯片中的金刚石反复撞击未经琢磨的岩石。一接触岩石金刚石就被拉过切削面，然后交付完成空气中的循环。这个循环反复很快，在这种脆性颗粒上施加最猛烈的各种力。为了试验金刚石在这种应用中的强度，研究了一种“Friarlest”试验。试验时把金刚石试样置于装有钢球的罐子中，摇动罐子，使试样受到冲击和磨损。这个实验周期结束后，筛分样品，并计算破碎金刚石的百分比。用这个结果来表示在这些条件下的脆性和强度。
可是，这样的试验和钻进程序无关。在钻进中，镶在钻头上的金刚石承受负载，压紧被钻岩石转。随着钻头的回转，由于压碎和刮擦得作用，产生岩屑。这就需要进行若干试验，以获取下述资料：
1）金刚石因压紧岩石而破碎之前所承受的最大负荷。
2）旋转如何影响静载荷值。
至今我们没有标准试验来圆满的回答这些问题，而试配体系有所发展。然而某些实验室的一些实验能对所需要答案的可能幅度来给出指示。
3金刚石的效用
3.1钻头设计
每种岩层各有其特性，理想的是，因地制宜设计专用钻头。但从生产和设备的观点来看是不切实际的。因此采取兼顾的办法，凡种地层用的一种钻头设计。
为了解钻头的基本要求，我们来分析钻头及其共组状态。
大多数金刚石钻头由以下部分组成：
1）金刚石：金刚石位于钻头表面，担负实际的岩石切削。端面内外侧也放置金刚石。所用的金刚石应尽可能是最好的，但选用金刚石通常受到价格的限制。扎伊尔的金刚石可能是最普通的钻进用金刚石。根据不同程度的加工标出各个等级。当然价格随着附加处理而上升，性能也随着加工的程度而提高。在处理原生的扎伊尔金刚石时，一般是尽量消除缺陷和弱点。经加工后，镶焊到钻头上的金刚石就具有内在的强度和良好的钻进性能。当然，加工作的金刚石在强度上不如成形完好的纯金刚石晶体，因为在加工过程中金刚石产生应力，但对一般钻进来说对晶体的高要求和供应的限制，就不合算了。
经验表明，钻头用的金刚石大小，与所钻的岩石硬度有关。极硬的岩石通常用小颗粒金刚石钻进。钻进软岩石总是用大颗粒较好。
2）胎体：要求这种材料把金刚石固定在一定位置上。如果胎体磨掉或断裂金刚石就会从钻头上掉下来，并引起钻头过早损坏。在孕镶钻头中，胎体需要以给定的速率磨损，使用废的金刚石脱落并以新的金刚石来取代。但两种情况下胎体的作用仍然相同，要求把金刚石固定在钻头上。
3）钢体：一个低碳钢钢体与钻头冠部连结，并带有螺纹以便把钻头拧到岩心筒和钻杆柱上。
从前的钻头都是钢制的，而金刚石则手镶于钻头体的钻窝中。这种方式镶焊的金刚石钻头，工作的很好。当金刚石磨损或损坏时，则去旧换新。这种工艺的问题是生产费时间而且数量少。现代的方法使用具有端面仿形车削的模具，而金刚石定位眼的深度要适当，钻眼时而且要钻到所需的断面模板上。金刚石放在定位眼中，用金属胎体粉末盖住金刚石。低碳钢钢体被压入胎体粉末，然后在一个感应线圈中加热使得铜焊结合金渗入粉末。这个过程很快，于是制成标准的产品。
胎体把金刚石牢固的固定在钻头上，钻头一转动金刚石就开始切下岩屑。必须从切削面上排除岩屑，由于水流流经钻头面把岩屑冲上钻孔带至地面不断排除岩屑。这一水流也散发由于切削作用而产生的热量并保持工作面得冷却。如果水流不足以排除所有的岩屑，岩屑将沉积于孔底，遂停止钻进。因此钻头设计必须提供充分的冲洗，通常在钻头表面提供放射状排屑槽。在这一情况下，在需要加大流经钻头面的冷却流量的地方，使用流经部分钻头面得射流。当钻进高比重材料或冷却液不靠近岩心时，这种结构工作良好。
为了在钻头胎体中粘结好金刚石，已发现必须至少把金刚石的三分之二镶在胎体中。其余的三分之一伸出在胎体之外，叫做金刚石出刃。如果出刃小于被钻的岩石颗粒，这些颗粒将在钻头面上被磨碎。研磨这种岩石使胎体和金刚石受到更多的磨损，从而减少了钻头的有效寿命。钻头在硬岩中钻进一厘米，这种因素似乎只有很小的影响，而这种小的影响重复几百次就相当显著了。
出刃一致也很重要，因为钻压必须相等的传递给所有的金刚石。如果一颗金刚石特别突出，则它将承受钻进系统的全部初压，也许一开始转动就会破碎。于是碎金刚石进入孔中，钻头被破坏，就不是新钻头了。
钻头表面的金刚石分布，通常的方式是每一相邻的金刚石扫过从未切割过的面积。交错排列的金刚石相互遮盖因而减少岩屑对胎体的磨损。如果金刚石分布不当，钻头将出现“沟槽”情况，严重时，金刚石脱落，钻头就过早的损坏。
3.2金刚石钻头的分析
充分了解这些性能，并最有利的加以利用，就能制成任何金刚石工具。
从钻进的角度看，金刚石最重要的特性是其固有的硬度，即它比已知的其他材料硬许多倍，如果定向把硬矢量朝着工件，其硬度还要高出好几倍。因而即使质量差的金刚石也可以刮擦或切割任何东西。但质量差的金刚石由于其固有的内在弱点，他们通常比优质金刚石较早破碎。
金刚石切割岩石的确切机理还不十分了解，但多半有双重作用，即刻槽和压碎。其中哪一种起主要作用，要取决于岩石类型。在软页岩中也许靠刻槽来完成钻进。而在脆性火成岩的花岗岩中，也许是以压碎作用来破碎，刻槽作用极微小。当钻进以压碎为主时，所用的金刚石的固有强度必须比用在软层中进行刻槽的金刚石要硬。因为金刚石在钻进硬材料时金刚石势必在岩石接触的地方被磨成平面。此时，金刚石与岩石的接触面增大，因而压碎岩石所需的符合应相应的增大。如果金刚石与岩石接触的总面积变大，以致钻头所需的压力超过设备产生的压力，钻头就停止钻进。如果钻头在孔底急跳，磨损的平面破碎，于是钻头重新钻进，以较轻符合钻进直到再度产生磨损平面。然而，这样会损坏金刚石，减少回收率，因而得不偿失，应坚决阻止这种做法。
如果在钻进时金刚石偶然破碎，钻头表面的弱点发展成为一个加速磨损的区域。因为金刚石失掉支撑，胎体加速磨损，就会发生刻痕，引起更多的金刚石脱落。
根据以往的实验叙述，提到在一个有金刚石对金刚石的装置中，优质金刚石能在约2.4公斤的负荷下破碎，在一个压缩性更大的试验装置中，例如把金刚石压入花岗岩这样的岩石，每粒金刚石在破碎前可承受9-10公斤负荷。如果是差的金刚石能承受的负荷比优质金刚石小的多的就破碎了。
以重负荷来钻进是不必要的，尤其是新钻头。可是如果负荷太轻，金刚石就过早的开始抛光，并磨成平面。抛光现象是出于表面热化学的变化，它与足够压力下金刚石钻进所发生在研磨作用不同。
施工的最好方法是选择一个对现有方案较经济的钻速，以缓慢的给进和回转开始用新的钻头钻进。逐渐加快转速和增加压力，直至所需的钻速。如果由于金刚石开始磨损，最佳钻速下降，就有必须逐渐提高压力以补偿金刚石的磨损，直至达到选定的机械负荷上限。如果新钻头一开始就在恶劣的条件下钻进，金刚石会很快破碎，其结果是钻头寿命短。如果一些镶焊的金刚石由于偶然以解理面平行于岩面，则这种情况就会更严重。初期的振动就把这些金刚石劈开，从而过早的产生磨损平面。
钻进系统的振动也能引起金刚石过早损坏。由于金刚石的脆性，任何强烈的振动都会使它破碎，而且导致钻头过早失效。有几个因素引起振动，但最普通的原因可能是使用弯曲的岩心管或钻杆。
金刚石钻头在下孔前作业粗心，也能缩短钻头寿命。作业粗心包括从库房中把金刚石钻头取出后把它们扔到卡车上的盒子里。把钻头挂在钻机轴颈周围的钻柱上也会损坏金刚石。强烈的撞击足以破碎金刚石并把有缺陷的钻头下入孔中。钻头用过以后同样适用。回收的旧钻头也会受到破坏。如果把钻头扔到库房角落的盒子里，显然会造成破坏。每个用过的钻头碰掉1或2粒金刚石，一年里将有相当数量的金刚石不能回收，这是把纯利润扔掉了。
在坚硬致密的地层中钻进，孕镶钻头胎体中的金刚石经常出现抛光现象，使钻进效率大幅度下降，甚至等于零。特别是与绳索取心钻进配合使用时，由于钻头寿命短而被提钻，这限制了绳索取心优越性的发挥。
曾有许多公司在胎体性能上做了大量的研究工作，用不同耐磨性的胎体来适应不同的地层，取得一定成效，但并没有完全解决问题，表现为在某些特别坚硬的地层中仍有“打滑”的现象。因此有必要从钻头的结构方面做一些工作，使设计出的钻头胎体的结构适合于所钻进的地层，保证钻头均匀的钻进，并具有较长的寿命。
为此设计了两种类型的钻头SA-Ⅰ和SA-Ⅱ型。
在坚硬的长石、石英岩石中，新型结构的SA-Ⅰ型钻头比阶梯钻头钻进效率高，钻头寿命长，每克拉金刚石的进尺数有大幅度的提高。在特别坚硬致密的石英、“Ematitc”岩石中，新型结构的SA-Ⅰ型钻头表现为金刚石用量少（仅为8.4克拉），较高和较平稳的钻进效率（为0.9-1.2/时），每克拉金刚石进尺高（为3米/克拉）。而四阶梯钻头在上述岩石中发生“打滑”现象，需提到地表进行重新磨锐，在孔内不能长时间连续钻进。
综上所述新型钻头的优点是：
1）较低的金刚石用量，钻头成本降低。
2）金刚石能恒定的和自动的出露，钻进效率比较均匀。用比较小的钻压即可获得较高的钻进效率，因此发生事故的可能性较小。
3）具有较长的寿命，使绳索取心钻进能取的更好的经济效果。
4）钻头单位面积上的压力增加，增大了每粒金刚石切削的能力，有助于防止钻头“打滑”。
5）金刚石一次全部消耗，不需要进行回收和重锒。
6）钻头胎体部分的技术参数可以根据所钻进的岩石进行变化。
有时，偶尔在地表发现金刚石，但其全部踪迹往往被受侵蚀较少的沉覆盖层所掩盖，而只有经过艰难的勘探才能发现。如果在某一区域有足量的金刚石，肯定要开采的话，采取的方法取决于沉积的类型。
1）原生矿床：通常是胡萝卜状的岩筒，可以延伸很深，但通常越往下越细小，在深处常分裂成一系列细脉。起初用露天开采的简单方法开采这类矿床。现在用机械技术，但洞太深时就得像从前那样须挖竖井进行地下开采。
2）冲积矿床：通常在浅处，进而扩散的面积很大。采用露天开采法，挖掘量和金刚石回收量之间有一个高比率。由上述两种矿床所得的金刚石分类后分级成为宝石和切削用与制造工具用的工业金刚石。
2金刚石的性能
金刚石有腊状外形，色泽光亮，形状多样，但最常见的可能是八面体。金刚石质量比重3.5g/m3，折射率为2.42。金刚石导热性能良好，摸上去总是凉凉的。颜色多变，但通常为透明的银白色、灰色和黑色。还有兰、绿和黄色金刚石。金刚石是已知的最坚硬的物体，但它是脆的，如果乱用，很容易破碎。根据莫氏硬度，金刚石可以刻划或刮擦任何东西，正因为这个特性它对钻进才如此有用。
纯金刚石只含有特殊形式排列的碳原子。碳原子的其他排列形式中或是不规则的或是链状的，但如果碳原子以特殊形式被重新排列则可以产生金刚石，即人造金刚石。
纯碳原子被很强的离子链结合在一起。金刚石中这些链都排成四面体形成金刚好似分子。其中这些分子能够结合成更大的分子，而金刚石大分子中扣紧原子的链都保持相互平行。为了劈开这些分子，必须把链弄断。如果我们切开一组平行的链，就会切掉一片金刚石。这是宝石匠切割大宝石的方法，这叫劈分。一经定好方向，金刚石片可以用专门的楔子劈开，就像沿着纹理劈木头一样。
然而，如果试着在一个与链不平行的方向劈开，金刚石就会像玻璃一样粉碎。只能沿着原子间的链是平行的平面进行劈分。如果金刚石的外形发生变化，无关紧要，因为其内部的解理仍然相同。
取一颗立方体金刚石，解理方向与立体面斜交。如果取掉立方体角形成一个八面体，即使改变其外形，解理面仍然在原来方向。认识金刚石的解理，在金刚石工具制造方面是重要的，如果在工具上镶焊一颗金刚石，其解理与工作面平行，使用时就会劈开，或过早磨纯。
金刚石是极其坚硬的，但有些方向比其他方向更加坚硬。假若把八面体的顶角锯掉，留下的面被研磨或抛光，要注意易于抛光和难以抛光的方向。在一个八面体中，平行于棱的方向容易抛光，而垂直于八面体的平面则难以抛光。这是金刚石的又一个特性，这对工具工人很有用处，因为金刚石的正确定向将提高金刚石工具的使用寿命。
在制造钻头时，以硬矢量对准岩面定向的金刚石，一定比金刚石为定向的钻头的性能好。然而，实际上这样镶焊比普通镶焊要慢的多，而使用处理过的金刚石时，要凭眼睛识别结晶参量，假如不是几乎不可能的话，也是极为困难的。因此目前成批生产的钻头，金刚石镶焊是根据形状而不是结晶特性。合成金刚石具有天然金刚石相同的性能和特征。它们的晶体形状一般是完整的，可用作结实耐用性能良好的钻进金刚石，因为可以改变制造工艺生产不同用途的金刚石。合成金刚石的颜色是黄绿色，这种颜色是由晶格中的氮原子引起的。到目前为止，合成金刚石的尺寸，通常还比较小。但现在的发展表明，经过相当的时间，将制成用于表镶钻头那么大的金刚石。虽然合成金刚石和天然金刚石来源不同，就钻探而言，可以把他们看作相同的材料。
金刚石的强度，在工业应用中是重要的。然而，这个重要的性能像硬度一样，定量是困难的，最明显的方法是根据金刚石将要使用的方法进行试验。例如把镶在锯片中的金刚石反复撞击未经琢磨的岩石。一接触岩石金刚石就被拉过切削面，然后交付完成空气中的循环。这个循环反复很快，在这种脆性颗粒上施加最猛烈的各种力。为了试验金刚石在这种应用中的强度，研究了一种“Friarlest”试验。试验时把金刚石试样置于装有钢球的罐子中，摇动罐子，使试样受到冲击和磨损。这个实验周期结束后，筛分样品，并计算破碎金刚石的百分比。用这个结果来表示在这些条件下的脆性和强度。
可是，这样的试验和钻进程序无关。在钻进中，镶在钻头上的金刚石承受负载，压紧被钻岩石转。随着钻头的回转，由于压碎和刮擦得作用，产生岩屑。这就需要进行若干试验，以获取下述资料：
1）金刚石因压紧岩石而破碎之前所承受的最大负荷。
2）旋转如何影响静载荷值。
至今我们没有标准试验来圆满的回答这些问题，而试配体系有所发展。然而某些实验室的一些实验能对所需要答案的可能幅度来给出指示。
3金刚石的效用
3.1钻头设计
每种岩层各有其特性，理想的是，因地制宜设计专用钻头。但从生产和设备的观点来看是不切实际的。因此采取兼顾的办法，凡种地层用的一种钻头设计。
为了解钻头的基本要求，我们来分析钻头及其共组状态。
大多数金刚石钻头由以下部分组成：
1）金刚石：金刚石位于钻头表面，担负实际的岩石切削。端面内外侧也放置金刚石。所用的金刚石应尽可能是最好的，但选用金刚石通常受到价格的限制。扎伊尔的金刚石可能是最普通的钻进用金刚石。根据不同程度的加工标出各个等级。当然价格随着附加处理而上升，性能也随着加工的程度而提高。在处理原生的扎伊尔金刚石时，一般是尽量消除缺陷和弱点。经加工后，镶焊到钻头上的金刚石就具有内在的强度和良好的钻进性能。当然，加工作的金刚石在强度上不如成形完好的纯金刚石晶体，因为在加工过程中金刚石产生应力，但对一般钻进来说对晶体的高要求和供应的限制，就不合算了。
经验表明，钻头用的金刚石大小，与所钻的岩石硬度有关。极硬的岩石通常用小颗粒金刚石钻进。钻进软岩石总是用大颗粒较好。
2）胎体：要求这种材料把金刚石固定在一定位置上。如果胎体磨掉或断裂金刚石就会从钻头上掉下来，并引起钻头过早损坏。在孕镶钻头中，胎体需要以给定的速率磨损，使用废的金刚石脱落并以新的金刚石来取代。但两种情况下胎体的作用仍然相同，要求把金刚石固定在钻头上。
3）钢体：一个低碳钢钢体与钻头冠部连结，并带有螺纹以便把钻头拧到岩心筒和钻杆柱上。
从前的钻头都是钢制的，而金刚石则手镶于钻头体的钻窝中。这种方式镶焊的金刚石钻头，工作的很好。当金刚石磨损或损坏时，则去旧换新。这种工艺的问题是生产费时间而且数量少。现代的方法使用具有端面仿形车削的模具，而金刚石定位眼的深度要适当，钻眼时而且要钻到所需的断面模板上。金刚石放在定位眼中，用金属胎体粉末盖住金刚石。低碳钢钢体被压入胎体粉末，然后在一个感应线圈中加热使得铜焊结合金渗入粉末。这个过程很快，于是制成标准的产品。
胎体把金刚石牢固的固定在钻头上，钻头一转动金刚石就开始切下岩屑。必须从切削面上排除岩屑，由于水流流经钻头面把岩屑冲上钻孔带至地面不断排除岩屑。这一水流也散发由于切削作用而产生的热量并保持工作面得冷却。如果水流不足以排除所有的岩屑，岩屑将沉积于孔底，遂停止钻进。因此钻头设计必须提供充分的冲洗，通常在钻头表面提供放射状排屑槽。在这一情况下，在需要加大流经钻头面的冷却流量的地方，使用流经部分钻头面得射流。当钻进高比重材料或冷却液不靠近岩心时，这种结构工作良好。
为了在钻头胎体中粘结好金刚石，已发现必须至少把金刚石的三分之二镶在胎体中。其余的三分之一伸出在胎体之外，叫做金刚石出刃。如果出刃小于被钻的岩石颗粒，这些颗粒将在钻头面上被磨碎。研磨这种岩石使胎体和金刚石受到更多的磨损，从而减少了钻头的有效寿命。钻头在硬岩中钻进一厘米，这种因素似乎只有很小的影响，而这种小的影响重复几百次就相当显著了。
出刃一致也很重要，因为钻压必须相等的传递给所有的金刚石。如果一颗金刚石特别突出，则它将承受钻进系统的全部初压，也许一开始转动就会破碎。于是碎金刚石进入孔中，钻头被破坏，就不是新钻头了。
钻头表面的金刚石分布，通常的方式是每一相邻的金刚石扫过从未切割过的面积。交错排列的金刚石相互遮盖因而减少岩屑对胎体的磨损。如果金刚石分布不当，钻头将出现“沟槽”情况，严重时，金刚石脱落，钻头就过早的损坏。
3.2金刚石钻头的分析
充分了解这些性能，并最有利的加以利用，就能制成任何金刚石工具。
从钻进的角度看，金刚石最重要的特性是其固有的硬度，即它比已知的其他材料硬许多倍，如果定向把硬矢量朝着工件，其硬度还要高出好几倍。因而即使质量差的金刚石也可以刮擦或切割任何东西。但质量差的金刚石由于其固有的内在弱点，他们通常比优质金刚石较早破碎。
金刚石切割岩石的确切机理还不十分了解，但多半有双重作用，即刻槽和压碎。其中哪一种起主要作用，要取决于岩石类型。在软页岩中也许靠刻槽来完成钻进。而在脆性火成岩的花岗岩中，也许是以压碎作用来破碎，刻槽作用极微小。当钻进以压碎为主时，所用的金刚石的固有强度必须比用在软层中进行刻槽的金刚石要硬。因为金刚石在钻进硬材料时金刚石势必在岩石接触的地方被磨成平面。此时，金刚石与岩石的接触面增大，因而压碎岩石所需的符合应相应的增大。如果金刚石与岩石接触的总面积变大，以致钻头所需的压力超过设备产生的压力，钻头就停止钻进。如果钻头在孔底急跳，磨损的平面破碎，于是钻头重新钻进，以较轻符合钻进直到再度产生磨损平面。然而，这样会损坏金刚石，减少回收率，因而得不偿失，应坚决阻止这种做法。
如果在钻进时金刚石偶然破碎，钻头表面的弱点发展成为一个加速磨损的区域。因为金刚石失掉支撑，胎体加速磨损，就会发生刻痕，引起更多的金刚石脱落。
根据以往的实验叙述，提到在一个有金刚石对金刚石的装置中，优质金刚石能在约2.4公斤的负荷下破碎，在一个压缩性更大的试验装置中，例如把金刚石压入花岗岩这样的岩石，每粒金刚石在破碎前可承受9-10公斤负荷。如果是差的金刚石能承受的负荷比优质金刚石小的多的就破碎了。
以重负荷来钻进是不必要的，尤其是新钻头。可是如果负荷太轻，金刚石就过早的开始抛光，并磨成平面。抛光现象是出于表面热化学的变化，它与足够压力下金刚石钻进所发生在研磨作用不同。
施工的最好方法是选择一个对现有方案较经济的钻速，以缓慢的给进和回转开始用新的钻头钻进。逐渐加快转速和增加压力，直至所需的钻速。如果由于金刚石开始磨损，最佳钻速下降，就有必须逐渐提高压力以补偿金刚石的磨损，直至达到选定的机械负荷上限。如果新钻头一开始就在恶劣的条件下钻进，金刚石会很快破碎，其结果是钻头寿命短。如果一些镶焊的金刚石由于偶然以解理面平行于岩面，则这种情况就会更严重。初期的振动就把这些金刚石劈开，从而过早的产生磨损平面。
钻进系统的振动也能引起金刚石过早损坏。由于金刚石的脆性，任何强烈的振动都会使它破碎，而且导致钻头过早失效。有几个因素引起振动，但最普通的原因可能是使用弯曲的岩心管或钻杆。
金刚石钻头在下孔前作业粗心，也能缩短钻头寿命。作业粗心包括从库房中把金刚石钻头取出后把它们扔到卡车上的盒子里。把钻头挂在钻机轴颈周围的钻柱上也会损坏金刚石。强烈的撞击足以破碎金刚石并把有缺陷的钻头下入孔中。钻头用过以后同样适用。回收的旧钻头也会受到破坏。如果把钻头扔到库房角落的盒子里，显然会造成破坏。每个用过的钻头碰掉1或2粒金刚石，一年里将有相当数量的金刚石不能回收，这是把纯利润扔掉了。
在坚硬致密的地层中钻进，孕镶钻头胎体中的金刚石经常出现抛光现象，使钻进效率大幅度下降，甚至等于零。特别是与绳索取心钻进配合使用时，由于钻头寿命短而被提钻，这限制了绳索取心优越性的发挥。
曾有许多公司在胎体性能上做了大量的研究工作，用不同耐磨性的胎体来适应不同的地层，取得一定成效，但并没有完全解决问题，表现为在某些特别坚硬的地层中仍有“打滑”的现象。因此有必要从钻头的结构方面做一些工作，使设计出的钻头胎体的结构适合于所钻进的地层，保证钻头均匀的钻进，并具有较长的寿命。
为此设计了两种类型的钻头SA-Ⅰ和SA-Ⅱ型。
在坚硬的长石、石英岩石中，新型结构的SA-Ⅰ型钻头比阶梯钻头钻进效率高，钻头寿命长，每克拉金刚石的进尺数有大幅度的提高。在特别坚硬致密的石英、“Ematitc”岩石中，新型结构的SA-Ⅰ型钻头表现为金刚石用量少（仅为8.4克拉），较高和较平稳的钻进效率（为0.9-1.2/时），每克拉金刚石进尺高（为3米/克拉）。而四阶梯钻头在上述岩石中发生“打滑”现象，需提到地表进行重新磨锐，在孔内不能长时间连续钻进。
综上所述新型钻头的优点是：
1）较低的金刚石用量，钻头成本降低。
2）金刚石能恒定的和自动的出露，钻进效率比较均匀。用比较小的钻压即可获得较高的钻进效率，因此发生事故的可能性较小。
3）具有较长的寿命，使绳索取心钻进能取的更好的经济效果。
4）钻头单位面积上的压力增加，增大了每粒金刚石切削的能力，有助于防止钻头“打滑”。
5）金刚石一次全部消耗，不需要进行回收和重锒。
6）钻头胎体部分的技术参数可以根据所钻进的岩石进行变化。