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)轉盤式鉆機，1974年前后研制成功反循環(huán)轉盤式鉆機和復合式鉆機，70年代末創(chuàng)制了潛孔振動回轉式鉆機。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，法國首先使用轉盤回轉式鉆機，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)轉盤回轉式鉆機，以后又出現(xiàn)了用壓縮空氣代替泥漿作為洗井介質的轉盤回轉式鉆機，至70年代發(fā)展了液壓動力頭回轉式鉆機。
回轉式鉆機
依靠鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機，正、反循環(huán)轉盤式鉆機，液壓動力頭式鉆
機，潛孔振動回轉式鉆機等。簡單的回轉式鉆機只有鉆進裝置，結構完善的回轉式鉆機則有鉆進裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉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，可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋內，提升到地面卸出，其結構簡單,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)泥漿洗井轉盤式鉆機 常用的回轉式鉆機（圖1）,即正循環(huán)泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉盤、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動轉盤，由主動鉆桿帶動鉆頭以30～90轉/分的轉速旋轉破碎巖層。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)泥漿洗井轉盤式鉆機的鉆進方式和結構與上述基本相同，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徑的松散地層，所用鉆桿的內徑較大,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，井深在50米以內時排屑效率較高。壓氣洗井轉盤式鉆機 是在轉盤回轉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氣水混合室，使其與鉆桿內的水流摻混，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。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。
為了適應不同地層鉆進的需要，提高鉆進效率，水井鉆機正向多用途鉆機及全液壓傳動與操縱的方向發(fā)展：即一臺鉆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鉆井方式；還可采用泥漿洗井、壓縮空氣洗井和正、反循環(huán)洗井等方法。
一、鉆床設備
常用的鉆床設備有臺式鉆床、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行改裝，利用液壓阻尼器來控制鉆頭的進給速度。
普通臺鉆改自動
普通臺鉆改自動
由于加工的孔徑較小，故臺鉆的主軸轉速一般較高，轉速可高達近萬轉/分，亦在400轉/分左右。主軸的轉速可用改變三角膠帶在帶輪上的位置來調節(jié)。臺鉆的主軸進給由轉動進給手柄實現(xiàn)。在進行鉆孔前，需根據(jù)工件高低調整好工作臺與主軸架間的距離，并鎖緊固定（結合掛圖與實物講解示范）。臺鉆小巧靈活，使用方便，結構簡單，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
它有一個能繞立柱旋轉的搖臂、搖臂帶著主軸箱可沿立柱垂直移動，同時主軸箱還能搖臂上作橫向移動。因此操作時能很方便地調整刀具的位置，以對準被加工孔的中心，而不需移動工件來進行加工。搖臂鉆床適用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。