一、定義與工作原理

天井鉆機是一種利用旋轉鉆進技術破巖成孔，并能反向擴孔的井筒式開挖機械設備。其核心工作原理為：
鉆進階段：通過高速旋轉的鉆桿和鉆頭，在巖石或土壤中形成導向孔（直徑通常較小，如0.5-1.2米）。
擴孔階段：將鉆頭更換為擴孔刀頭，從下向上反向旋轉，逐步擴大孔徑至設計尺寸（******可達6米以上），最終形成完整的天井（垂直或傾斜井筒）。
該技術實現了鉆孔、擴孔、出渣的全程機械化，且操作人員可在地面安全區域遠程控制，顯著提升施工安全性與效率。

二、核心優勢
高效破巖：
鉆進速度可達傳統爆破法的3-5倍，尤其在硬巖（f3-f12級）中表現突出。
例如，安百拓的Robbins 123RH鉆機在芬蘭Kemi礦山成功鉆出6000米長的通風井，突破極硬巖層挑戰。
安全可控：
全程機械化作業，減少人員暴露于高危環境（如塌方、粉塵）。
配備計算機控制系統（RCS），可實時監測鉆進參數（推力、扭矩、轉速），自動調整以適應地質變化，降低卡鉆風險。
環境適應性強：
可鉆進垂直、傾斜（0°-90°）甚至水平井筒，滿足礦山通風井、排水井、溜礦井等多場景需求。
在松散破碎巖層中，通過優化鉆頭設計（如滾刀布局）和鉆進參數，仍能保持穩定作業。
成本優化：
單臺設備即可完成鉆孔與擴孔，減少設備調運成本。
模塊化設計（如Atlas Copco的91RH鉆機）便于拆解運輸，適應狹小礦井環境。

三、技術分類與代表機型

按鉆進直徑分類：
小型鉆機：鉆孔直徑0.5-1.2米，適用于通風井、電纜井等窄井筒。
中型鉆機：直徑1.2-3米，如Robbins 74S，廣泛應用于金屬礦山溜礦井。
大型鉆機：直徑3-6米，如RBM211鉆機（美國Monterey煤礦），可一次性鉆成大斷面井筒。
按結構特點分類：
低矮型鉆機：如91RH、97RDC，機身高度低，適合深部礦井運輸與作業。
高效率鉆機：如123RH，配備大功率液壓系統，支持大直徑、深孔鉆進。
智能化鉆機：集成激光制導、自動調參功能，如瑞典Atlas Copco的R200，可根據巖層硬度動態優化鉆進參數。
按應用場景分類：
礦山專用型：如ZFY系列（中國），具備防爆認證，適用于煤礦、金屬礦。
工程通用型：如Rhinol00E（芬蘭），可鉆進水利隧道、地鐵聯絡巷等水平井筒。

四、應用領域

礦山開采：
鉆進溜礦井、通風井、排水井，提升礦井作業安全性與效率。
例如，新疆阿舍勒銅業采用AT3000L鉆機施工溜井，降低安全風險與成本。
隧道與地下工程：
鉆進水利隧道、地鐵聯絡巷、地下建筑豎井，縮短工期并減少人工依賴。
英吉利海峽隧道聯絡巷即采用芬蘭Rhinol00E鉆機完成。
地質勘探：
鉆取深部巖芯樣本，為資源勘探提供數據支持。
能源開發：
鉆進水力發電廠壓力管道、地熱井，支持清潔能源建設。

五、發展趨勢

智能化升級：
集成AI算法與傳感器網絡，實現鉆進參數實時優化與故障預測。
例如，安百拓的RCS系統已在全球3000余臺鉆機上應用，提升作業效率20%以上。
綠色化設計：
采用電動液壓系統，減少燃油消耗與碳排放。
優化鉆頭材料與冷卻工藝，降低粉塵與噪音污染。
多功能集成：
開發“一機多用”設備，如兼具鉆進、擴孔、錨固功能的復合型鉆機。
極端環境適應：
研發耐高溫、高壓鉆機，支持深海礦產開發與極地工程。