公元前2世紀(jì),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(jìn)的原始沖擊式鉆機(jī)，后曾在中國農(nóng)村中長期使用。直至20世紀(jì)50年代，才從國外引進(jìn)鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)，60年代初開始發(fā)展大、小鍋錐、沖抓錐等簡易水井鉆機(jī)。1966年前后開始研制正循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，1974年前后研制成功反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)和復(fù)合式鉆機(jī)，70年代末創(chuàng)制了潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。歐美各國在19世紀(jì)主要使用鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)，19世紀(jì)60年代，法國首先使用轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，以后傳入美國并得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)50年代，開始發(fā)展反循環(huán)轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，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(jī)，至70年代發(fā)展了液壓動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。

回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)

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

機(jī)，潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。簡單的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)只有鉆進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)完善的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)則有鉆進(jìn)裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉(zhuǎn)盤式水井鉆機(jī)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(jìn)用鉆頭和環(huán)狀鉆進(jìn)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)。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(jī) 常用的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（圖1）,即正循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)由塔架、卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水和電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí)，動(dòng)力機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，由主動(dòng)鉆桿帶動(dòng)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(jī)的鉆進(jìn)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(jī)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(qiáng)，因而鉆進(jìn)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(dá)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(shí)排屑效率較高。壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)上用空氣壓縮機(jī)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(jī)在井深較大時(shí)(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環(huán)的鉆機(jī)，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。

鉆孔是指用鉆頭在實(shí)體材料上加工出孔的操作。這里講述了勘探工作里的鉆孔工作，以及鉆孔需要的輔助工具以及部分應(yīng)急措施方法。

在地質(zhì)勘查工作中，利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小深度較大的柱狀圓孔，又稱鉆井。鉆探石油和天然氣以及地下水的鉆孔直徑較大些。鉆孔直徑和深度大小，取決于地質(zhì)礦產(chǎn)埋藏深度和鉆孔的用途。

一、鉆床設(shè)備

常用的鉆床設(shè)備有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床三種，手電鉆也是常用的鉆孔工具。

⒈臺式鉆床

簡稱臺鉆，是一種在工作臺上作用的小型鉆床，普遍做法就是在原有的搖臂式鉆床上進(jìn)行改裝，利用液壓阻尼器來控制鉆頭的進(jìn)給速度。

普通臺鉆改自動(dòng)

普通臺鉆改自動(dòng)

由于加工的孔徑較小，故臺鉆的主軸轉(zhuǎn)速一般較高，轉(zhuǎn)速可高達(dá)近萬轉(zhuǎn)/分，亦在400轉(zhuǎn)/分左右。主軸的轉(zhuǎn)速可用改變?nèi)悄z帶在帶輪上的位置來調(diào)節(jié)。臺鉆的主軸進(jìn)給由轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)給手柄實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行鉆孔前，需根據(jù)工件高低調(diào)整好工作臺與主軸架間的距離，并鎖緊固定（結(jié)合掛圖與實(shí)物講解示范）。臺鉆小巧靈活，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，主要用于加工小型工件上的各種小孔。它在儀表制造、鉗工和裝配中用得較多。

⒉立式臺鉆

簡稱立鉆。這類鉆床的規(guī)格用鉆孔直徑表示。與臺鉆相比，立鉆剛性好、功率大，因而允許鉆削較大的孔，生產(chǎn)率較高，加工精度也較高。立鉆適用于單件、小批量生產(chǎn)中加工中、小型零件。

⒊搖臂鉆床

它有一個(gè)能繞立柱旋轉(zhuǎn)的搖臂、搖臂帶著主軸箱可沿立柱垂直移動(dòng)，同時(shí)主軸箱還能搖臂上作橫向移動(dòng)。因此操作時(shí)能很方便地調(diào)整刀具的位置，以對準(zhǔn)被加工孔的中心，而不需移動(dòng)工件來進(jìn)行加工。搖臂鉆床適用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。