公元前2世紀,中國已有用人力并借助竹弓彈力使錐形鉆頭沖擊地層而鉆進的原始沖擊式鉆機，后曾在中國農(nóng)村中長期使用。直至20世紀50年代，才從國外引進鋼絲繩沖擊式鉆機，60年代初開始發(fā)展大、小鍋錐、沖抓錐等簡易水井鉆機。1966年前后開始研制正循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機，1974年前后研制成功反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機和復合式鉆機，70年代末創(chuàng)制了潛孔振動回轉(zhuǎn)式鉆機。歐美各國在19世紀主要使用鋼絲繩沖擊式鉆機，19世紀60年代，法國首先使用轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機，以后傳入美國并得到迅速發(fā)展。20世紀50年代，開始發(fā)展反循環(huán)轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機，以后又出現(xiàn)了用壓縮空氣代替泥漿作為洗井介質(zhì)的轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機，至70年代發(fā)展了液壓動力頭回轉(zhuǎn)式鉆機。

回轉(zhuǎn)式鉆機

依靠鉆具的回轉(zhuǎn)運動破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機，正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機，液壓動力頭式鉆

機，潛孔振動回轉(zhuǎn)式鉆機等。簡單的回轉(zhuǎn)式鉆機只有鉆進裝置，結(jié)構(gòu)完善的回轉(zhuǎn)式鉆機則有鉆進裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉(zhuǎn)盤式水井鉆機的鉆具包括鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鉆頭分鉆進用鉆頭和環(huán)狀鉆進用鉆頭兩大類。大、小鍋錐 利用其鍋錐形鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層。根據(jù)鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅(qū)動。切下的土屑落到鍋內(nèi)，提升到地面卸出，其結(jié)構(gòu)簡單,工效低,只能用于一般土層或砂卵石直徑不大于10厘米、含量不超過50%的地層。小鍋錐開孔直徑0.55米，鉆井深度80～100米；大鍋錐開孔直徑1.1米，鉆井深度30～40米。正、反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機 常用的回轉(zhuǎn)式鉆機（圖1）,即正循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水和電動機等組成。作業(yè)時，動力機通過傳動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，由主動鉆桿帶動鉆頭以30～90轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后通過鉆桿上方的水壓入空心鉆桿，向下流入鉆頭，由水口射出，以冷卻、潤滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機的鉆進方式和結(jié)構(gòu)與上述基本相同，但泥漿的循環(huán)方式相反：泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經(jīng)鉆頭水口通過鉆桿內(nèi)腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環(huán)。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內(nèi)腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環(huán)。鉆機在鉆桿內(nèi)可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強，因而鉆進速度較快。適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內(nèi)徑的松散地層，所用鉆桿的內(nèi)徑較大,一般為150～200毫米，可達300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鉆井深度一般在150米以內(nèi)，井深在50米以內(nèi)時排屑效率較高。壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機 是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機上用空氣壓縮機代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環(huán)方式,又稱氣舉反循環(huán)（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內(nèi)氣水混合室，使其與鉆桿內(nèi)的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環(huán)形水柱的重力作用下，鉆桿內(nèi)的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井內(nèi)。采用這種鉆機在井深較大時(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環(huán)的鉆機，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區(qū)，以及寒帶凍土地層。

有兩種類型：一類是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機的基礎上增設沖擊機構(gòu),以回轉(zhuǎn)鉆進為主,當遇到卵石層時用沖擊鉆進的兩用水井鉆機，對各種地層的適應性較強；另一類是將沖擊與回轉(zhuǎn)作用結(jié)合在一起鉆進的水井鉆機,如風動潛孔錘鉆機。它所使用的潛孔錘鉆具(圖5)由缸套和在缸套中上下運動的活塞等組成。缸套下端與鉆頭連接，上端通過螺紋接頭與鉆桿相連，由空氣壓縮機提供的0.7～1.4兆帕的高壓空氣通過活塞上方的逆止閥、空氣分配器和活塞下方的進氣口，推動活塞沖擊頻率作為 700～1200次/分的上下往復運動，使活塞頻繁地沖擊鉆頭，以增強鉆頭鉆進巖層的能力。與此同時，鉆具以35～60轉(zhuǎn)/分的較低轉(zhuǎn)速作回轉(zhuǎn)運動。由活塞上、下空腔排出的空氣，向下進入鉆頭，起冷卻鉆頭的作用，并將孔底巖屑帶出井口。其回轉(zhuǎn)和循環(huán)洗井部分的結(jié)構(gòu)與用壓縮空氣洗井的轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機基本相同，所用鉆頭為碳化鎢球齒鉆頭或牙輪鉆頭等。風動潛孔錘鉆機可用于硬巖層深井的鉆進，鉆進速度高，且鉆井速度不因鉆進深度的增加而降低，鉆出的井孔較直。

鉆孔用的夾具主要包括鉆頭夾具和工件夾具兩種。

⒈鉆頭夾具：常用的是鉆夾頭和鉆套。

⑴鉆夾頭：適用于裝夾直柄鉆頭。鉆夾頭柄部是圓錐面，可與鉆床主軸內(nèi)孔配合安裝；頭部三個爪可通過 ；緊固扳手轉(zhuǎn)動使其同時張開或合攏。

⑵鉆套：又稱過渡套筒，用于裝夾錐柄鉆頭。鉆套一端孔安裝鉆頭，另一端外錐面接鉆床主軸內(nèi)錐孔。

⒉工件夾具：常用的夾具有臺虎鉗、平口鉗、V形鐵和壓板等。裝夾工件要牢固可靠，但又不準將工件夾得過緊而損傷過緊，或使工件變形影響鉆孔質(zhì)量（特別是薄壁工件和小工件）。