一、定義與工作原理

天井鉆機是一種利用旋轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)破巖成孔，并能反向擴孔的井筒式開挖機械設(shè)備。其核心工作原理為：
鉆進階段：通過高速旋轉(zhuǎn)的鉆桿和鉆頭，在巖石或土壤中形成導(dǎo)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(zhuǎn)，逐步擴大孔徑至設(shè)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(shù)實現(xiàn)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(qū)域遠程控制，顯著提升施工安全性與效率。

二、核心優(yōu)勢
高效破巖：
鉆進速度可達傳統(tǒng)爆破法的3-5倍，尤其在硬巖（f3-f12級）中表現(xiàn)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(zhàn)。
安全可控：
全程機械化作業(yè)，減少人員暴露于高危環(huán)境（如塌方、粉塵）。
配備計算機控制系統(tǒng)（RCS），可實時監(jiān)測鉆進參數(shù)（推力、扭矩、轉(zhuǎn)速），自動調(diào)整以適應(yīng)地質(zhì)變化，降低卡鉆風險。
環(huán)境適應(yīng)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(yōu)化鉆頭設(shè)計（如滾刀布局）和鉆進參數(shù)，仍能保持穩(wěn)定作業(yè)。
成本優(yōu)化：
單臺設(shè)備即可完成鉆孔與擴孔，減少設(shè)備調(diào)運成本。
模塊化設(shè)計（如Atlas Copco的91RH鉆機）便于拆解運輸，適應(yīng)狹小礦井環(huán)境。

三、技術(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(yè)。
高效率鉆機：如123RH，配備大功率液壓系統(tǒng)，支持大直徑、深孔鉆進。
智能化鉆機：集成激光制導(dǎo)、自動調(diào)參功能，如瑞典Atlas Copco的R200，可根據(jù)巖層硬度動態(tài)優(yōu)化鉆進參數(shù)。
按應(yīng)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(lián)絡(luò)巷等水平井筒。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

礦山開采：
鉆進溜礦井、通風井、排水井，提升礦井作業(yè)安全性與效率。
例如，新疆阿舍勒銅業(yè)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(lián)絡(luò)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(lián)絡(luò)巷即采用芬蘭Rhinol00E鉆機完成。
地質(zhì)勘探：
鉆取深部巖芯樣本，為資源勘探提供數(shù)據(jù)支持。
能源開發(fā)：
鉆進水力發(fā)電廠壓力管道、地熱井，支持清潔能源建設(shè)。

五、發(fā)展趨勢

智能化升級：
集成AI算法與傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)鉆進參數(shù)實時優(yōu)化與故障預(yù)測。
例如，安百拓的RCS系統(tǒng)已在全球3000余臺鉆機上應(yīng)用，提升作業(yè)效率20%以上。
綠色化設(shè)計：
采用電動液壓系統(tǒng)，減少燃油消耗與碳排放。
優(yōu)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(fā)“一機多用”設(shè)備，如兼具鉆進、擴孔、錨固功能的復(fù)合型鉆機。
極端環(huán)境適應(yīng)：
研發(fā)耐高溫、高壓鉆機，支持深海礦產(chǎn)開發(fā)與極地工程。