卵砾石地层钻进一直是钻探界的难题之一,属于复杂地层钻进的范围,在地浸砂岩铀矿砂岩钻探、工程勘察钻进、基础工程施工中都广泛遇到此类地层.钻进该层段时,钻头消耗快、成本高、效率低、设备机械故障多.卵砾石地层钻进研磨材料的成本消耗约占钻孔研磨材料总成本的80％,所消耗的时间是钻进相同厚度其它岩层的几倍甚至几十倍.卵砾石钻进的问题对钻探生产和地质找矿的影响越来越明显.为了更好地解决这个问题,必须提高卵砾石地层的钻进效率.关键是研制一种适合此地层钻进的钻头.本论文首先在理论上分析了孕镶金刚石-针状合金复合钻头的作用机理,分别指出金刚石的切削机理,硬质合金的增韧、耐磨以及增加硬质支点的作用,继而分析钻头胎体的的配方原理,设计原则和胎体的性能要求.其次是设计试验来优选胎体的配方,通过不同的配方以及加针的多少来设计试块,提出试验的一些指标,以及所相关的仪器和设备,以及实验的方法.试验项目包括力学试验、耐磨性试验、金相试验和断口SEM分析.其中力学试验包括抗弯试验、抗剪试验、硬度和冲击韧性.分别对试块的试验,再进行分析其结果.得出的结论是:优选三、四号配方来做钻头的胎体,针状合金以每8×8mm<2>上三到四根为佳.为下一步的钻头设计及其相应的野外实验作准备.再者,论述了卵砾石地层用钻头的钢体、石墨模具设计的原理和计算公式,同时说明了工作层和非工作层的装料计算.具体应用到兰州和核工业的项目上,设计出它们的钢体、模具以及钻头.兰州项目的钻头规格有φ114/92、φ134/112、φ154/132,核工业项目的钻头规格定为φ105/74.并列出了有代表性的图件.最后,简单论述了钻头的工艺流程,然后分别以铁一院兰州分院和核工业地质局的野外钻进试验来说明孕镶金刚石-针状合金复合式钻头的钻进效果以及和别的类型的对比.铁一院兰州分院的兰武二线龙沟3号大桥桥基勘察和明尧水库帷幕灌浆工程的具体应用,前者证明了孕镶金刚石-针状合金复合式钻头的平均消耗率较低,钻头寿命长,一个新型钻头相当于8.48个普通合金钻头.从纯钻率计算两者相差无几.后项工程说明该种钻头的纯钻效率是普通硬质合金钻头的3.25倍.紧接着简要分析它的作用机理.结果证明孕镶金刚石-针状合金复合式钻头的研究是成功的,能比较好地满足卵砾石钻进的需要.