概況
公元前2世紀,中國已有用人力并借助竹弓彈力使錐形鑽頭沖擊地層而鑽進的原始沖擊式鑽機，後曾在中國農村中長期使用。直至20世紀50年代，才從國外引進鋼絲繩沖擊式鑽機，60年代初開始發展大、小鍋錐、沖抓錐等簡易水井鑽機。1966年前後開始研制正循環轉盤式鑽機，1974年前後研制成功反循環轉盤式鑽機和複合式鑽機，70年代末創制了潛孔振動回轉式鑽機。歐美各國在19世紀主要使用鋼絲繩沖擊式鑽機，19世紀60年代，法國首先使用轉盤回轉式鑽機，以後傳入美國并得到迅速發展。20世紀50年代，開始發展反循環轉盤回轉式鑽機，以後又出現了用壓縮空氣代替泥漿作為洗井介質的轉盤回轉式鑽機，至70年代發展了液壓動力頭回轉式鑽機。
分類
一般分回轉式鑽機機、沖擊式鑽機和複合式鑽機3大類。
回轉式鑽機
依靠鑽具的回轉運動破碎岩層而成孔。主要有大、小鍋錐鑽機，正、反循環轉盤式鑽機，液壓動力頭式鑽
機，潛孔振動回轉式鑽機等。簡單的回轉式鑽機隻有鑽進裝置，結構完善的回轉式鑽機則有鑽進裝置和循環洗井裝置兩部分組成。轉盤式水井鑽機的鑽具包括鑽杆和鑽頭。常用鑽杆的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鑽頭分全面鑽進用鑽頭和環狀鑽進用鑽頭兩大類。大、小鍋錐 利用其鍋錐形鑽具旋轉切削土層。根據鑽具的大小分别稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋内，提升到地面卸出，其結構簡單,工效低,隻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，鑽井深度80～100米；大鍋錐開孔直徑1.1米，鑽井深度30～40米。正、反循環泥漿洗井轉盤式鑽機 常用的回轉式鑽機（圖1）,即正循環泥漿洗井轉盤式鑽機由塔架、卷揚機、轉盤、鑽具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業時，動力機通過傳動裝置驅動轉盤，由主動鑽杆帶動鑽頭以30～90轉/分的轉速旋轉破碎岩層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓後通過鑽杆上方的水龍頭壓入空心鑽杆，向下流入鑽頭，由水口射出，以冷卻、潤滑鑽頭；井底岩屑通過鑽杆外的環形通道被帶出井口，在沉澱池沉澱後，泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環泥漿洗井轉盤式鑽機的鑽進方式和結構與上述基本相同，但泥漿的循環方式相反：泥漿在沉澱池沉澱後從井口自行流入井底，攜帶岩屑的泥漿則由砂石泵經鑽頭水口通過鑽杆内腔向上抽吸出井，回到沉澱池。這種方式稱泵吸反循環。也可用水泵将加壓水流從井底通過噴嘴射入鑽杆内腔，形成攜帶岩屑的上升水流，稱射流反循環。鑽機在鑽杆内可形成很高的上升流速，排出岩屑和卵石的能力較強，因而鑽進速度較快。适用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鑽杆内徑的松散地層，所用鑽杆的内徑較大,一般為150～200毫米，最大可達300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鑽井深度一般在150米以内，井深在50米以内時排屑效率較高。壓氣洗井轉盤式鑽機 是在轉盤回轉式鑽機上用空氣壓縮機代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環方式,又稱氣舉反循環（圖2）。即将壓縮空氣通過供氣管路送至井内氣水混合室，使其與鑽杆内的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鑽杆外圍環形水柱的重力作用下，鑽杆内的摻氣水流挾帶岩屑不斷上升并排出井外，流入沉澱池，沉澱後的水流以自流方式流回井内。采用這種鑽機在井深較大時(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環的鑽機，因而适用于井深較大的情況和缺水的幹旱地區，以及寒帶凍土地層。
有的轉盤式鑽機同時備有泥漿泵和空氣壓縮機，可根據情況選用不同的洗井方式。
液壓動力頭式鑽機 回轉式鑽機的一種。由液壓馬達通過減速器驅動，并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉盤式鑽機上的轉盤和水龍頭，驅動鑽杆和鑽頭旋轉切削岩層。可用直徑達1米的大型鑽頭鑽鑿大口徑水井,其特點是鑽進速度快，鑽具的裝卸和下井管較簡便，接長鑽杆時無需提升鑽具，簡免了卷揚機、提升滑車、轉盤、水龍頭、方鑽杆等一系列部件。潛孔振動回轉式鑽機 是以振動和回轉運動相結合的方式鑽進岩層的一種回轉式鑽機。鑽具由鑽頭、振動器、消振器和導向筒等組成(圖3)。振動器産生的激振力使整個鑽具作錐擺運動。鑽頭通過摩擦圈套裝在振動器外殼的外面，一方面随振動器作頻率約為1000轉/分、振幅約9毫米的水平圓周振動；另一方面又繞振動器軸線作3～12轉/分的低速旋轉運動以破碎岩層，而鑽杆則不轉，并借消振器避免将振動傳給鑽杆。采用壓縮空氣反循環方式洗井，使岩屑通過位于振動器中心的導管和鑽杆内腔排出井外。這種鑽機結構簡單，鑽進效率高。井孔直徑為600毫米左右,鑽進深度可達150米。
沖擊式鑽
靠鑽具的垂直往複運動，使鑽頭沖擊井底以破碎岩層。其結構簡單,但沒有循環洗井系統,岩屑的清除與鑽機不能同時進行，因而工效較低。鑽井深度一般在250米以内,有的可達500～600米。主要類型如下述。沖抓錐 一種簡單的沖擊式鑽機，利用鑽具本身的重量沖擊地層。鑽具的下端是幾個可以張合的尖角形抓瓣，當鑽具在自身重量作用下向下運動時,抓瓣張開,各抓瓣尖端在直徑約1米的圓周上切入岩層,然後由卷揚機通過鋼絲繩提升鑽具，抓瓣在閉合過程中将岩屑抓入尖錐體内，提出井口後再張開抓瓣卸出岩屑。沖抓錐的鑽井深度通常為40～50米，最深可達100～150米。鋼絲繩沖擊式鑽機 由桅杆和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鑽具（包括鑽杆和鑽頭）、電動機等組成（圖4）。作業時,電動機通過傳動裝置驅動沖擊機構，帶動鋼絲繩使鑽具作上下往複運動。向下運動時靠鑽具本身重量使鑽頭切入并破碎岩層，向上運動則靠鋼絲繩的牽引。鑽具下落的高度即沖程大小，根據岩層情況确定，一般為0.5～1米，硬岩層用大值；沖擊頻率常用為30～60次/分。切下的岩屑用抽砂筒清出地面，也可用将鑽頭與抽砂筒合成一體的抽筒鑽具，鑽進與清除岩屑同時進行，使切下的岩屑直接進入抽筒，積滿後提升鑽具，将岩屑倒出。為提高鑽頭的耐磨性和鑽進速度，常在鑽頭端部堆焊鎢鋼粉，成為合金補焊鑽頭。複合式鑽機
有兩種類型：一類是在轉盤回轉式鑽機的基礎上增設沖擊機構,以回轉鑽進為主,當遇到卵石層時用沖擊鑽進的兩用水井鑽機，對各種地層的适應性較強；另一類是将沖擊與回轉作用結合在一起鑽進的水井鑽機,如風動潛孔錘鑽機。它所使用的潛孔錘鑽具(圖5)由缸套和在缸套中上下運動的活塞等組成。缸套下端與鑽頭連接，上端通過螺紋接頭與鑽杆相連，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/分的上下往複運動，使活塞頻繁地沖擊鑽頭，以增強鑽頭鑽進岩層的能力。與此同時，鑽具以35～60轉/分的較低轉速作回轉運動。由活塞上、下空腔排出的空氣，向下進入鑽頭，起冷卻鑽頭的作用，并将孔底岩屑帶出井口。其回轉和循環洗井部分的結構與用壓縮空氣洗井的轉盤回轉式鑽機基本相同，所用鑽頭為碳化鎢球齒鑽頭或牙輪鑽頭等。風動潛孔錘鑽機可用于硬岩層深井的鑽進，鑽進速度高，且鑽井速度不因鑽進深度的增加而降低，鑽出的井孔較直。
為了适應不同地層鑽進的需要，提高鑽進效率，水井鑽機正向多用途鑽機及全液壓傳動與操縱的方向發展：即一台鑽機備有多種設備和附件，可采用沖擊式、回轉式和潛孔錘等多種鑽井方式；還可采用泥漿洗井、壓縮空氣洗井和正、反循環洗井等方法。
機構組成
1、液壓油泵：為雙聯式，大排量泵為動力頭提供動力，小排量 泵為四個支腿油缸、起落桅杆油缸、加力/提升滑車油缸提供動力。2、四個支腿：小型打井設備由液壓油缸和固定架組成。可在工作現場調整機體的水平度，起到支撐和穩定機體的作用。
3、桅杆：為巨型鋼管、槽鋼和角鋼 組合焊接的框架結構，以兩側槽鋼的内槽為動力頭上下運行的軌道，保證鑽孔的垂直度。打井桅杆的起落由液 壓油缸完成。
4、動力頭：采用齒輪減速箱的機構，其低速軸中間有一個大孔的芯軸，芯軸的上口可與混 凝土灌注設備的膠管接口連接，進行灌注混凝土；芯軸的下口通過法蘭盤連接鑽杆、鑽頭。高速軸由大扭 矩液壓馬達驅動。
系統構成
1.動力系統，為整套鑽機提供能量的設備；
2.工作系統，按工藝的要求進行工作的設備；
3.傳動系統，為工作機組傳遞、輸送、分配能量的設備；
4.控制系統，控制各系統、設備，按工藝的要求進行協調、準确工作；
5.輔助系統，協助主系統工作的設備。
水井鑽機配件平闆閥的密封潤滑
手動水井鑽機配件平闆閥推力軸承采用锂基潤滑脂，每次維修後應檢查潤滑脂的消耗情況，若發現變質、污染或缺少，應立即給予更換或補充，閥腔應在每次維修時及時進行沖洗，重新加注密封脂，以潤滑閥闆和閥座。維修過程中，若閥杆密封填料密封處發生輕微洩漏時，可通過閥蓋上的密封脂注入閥注入密封脂，阻止洩漏，但施工完畢後應及時進行密封更換。在對閥門進行補注密封脂之前，一定要先考慮閥體的内部壓力，所使用的高壓注塑槍的壓力一定要大于閥内部壓力，才能将密封脂成功注入。在注塑槍内裝入7903密封脂，通過軟管連接到閥門閥蓋上的注入閥。操作注塑槍，注入密封脂。
