全球能源危机已经越来越突出。在我国41种主要非能源固体矿产中,近一半矿种查明资源储量不能保证至2020年的需求,特别是铁、锰、铜、钾盐等大宗矿产供需缺口近年持续扩大,后备储量严重不足,对外依存度居高不下。找到新的、更多的储备矿藏已成为当前之主要工作,为此国家相继出台多个政策、规划。矿产形势步入全面复苏阶段,近几年为勘查找矿、评矿的岩心钻探任务量猛增,并毫无疑问可以预见未来很长一段时间岩心钻探取心任务仍会保持很高工作量,而浅部、易找寻探明的矿藏已经很少,大多数矿藏处于地质复杂地层中,钻探进尺难、取心难。贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进技术是集潜孔锤碎岩、流体介质反循环、钻进中连续获取岩心(样)三项先进技术于一体的钻进技术,经多年使用已经证明在硬、脆、碎等复杂地层钻进效率高,是正在推广的技术之一;但是目前取心长度只在10-20mm,在一定程度上影响了对地层岩性和储层特性等数据资料的准确评价,难以准确地提供地层剖面的原始标本,也就不能完全满足我国地质人员的分析要求,使得这一技术美中不足,本文主要结合项目对这一技术问题加以研究,以求获得成功,弥补缺憾。吉林大学建设工程学院已经顺利完成了地质调查局项目“西部复杂条件下高效钻探技术研究与开发”,其工作内容为:“贯通式取心(样)潜孔锤钻探技术在固体矿产勘探中的应用研究”,本论文为该项目的后续研究。本论文首先系统总结了动静载联合作用碎岩机理的研究现状,贯通式潜孔锤反循环连续取心这项技术的现状;接下来借助波动理论,凿岩理论等理论,系统分析了冲击能量以应力波的形式在岩石中的传播机制以及岩石在动静载荷下的凿入特性;结合岩石断裂力学和岩石损伤力学等固体力学理论对冲击载荷下岩石动力学特性进行分析;综合岩石力学分析结论,阐述了潜孔锤冲击回转钻进钻头上柱齿的碎岩机理,系统总结了影响岩心长度的因素,包括:冲击功、冲击频率、钻压、转速、钻头结构、齿形和柱齿镶焊角度等对碎岩效果及获取岩心长度的影响;对适合潜孔锤反循环连续取心钻进的数学模型进行了全新探讨;运用模拟冲击回转碎岩的试验装置,在多岩样、不同钻进参数情况下的碎岩情况进行了试验研究;试验结合理论分析得出一些结论,认为适当加大取心直径和减小钻头齿特别是内圈齿的规格或者选用小尺寸片状合金做内圈齿的钻头可以取得满意的岩心长度,对现有钻头结构进行3轮优化设计,共设计了8个新钻头;第3轮设计的钻头通过试验获得成功,两类不同钻头在两类不同岩性试件上分别获得长度为81.6mm和55mm左右岩心,成功实现了本论文的研究目标;同时,又提出一些展望,期望大家共同努力将贯通式反循环连续取心技术进一步完善并用于生产,为社会创造更大效益。