在岩石上钻一个孔需要几步完成？

钻孔，在不同行业和应用中的说法都不相同，例如在露天矿山常把大直径凿岩称为穿孔，而在煤炭系统则叫做钻眼。不论叫什么，我们已经习惯了使用钻机，无论是风动的、液压的还是柴动的、电动的，都只有一个目的——那就是能够快速地在岩石上钻孔。

以前，钻孔是一件高难度的工作。在工业革命之前，人们只能通过手工的方式用凿子或钢钎一点一点敲击岩石将其粉碎，从而在岩石中抠出一个洞。而在工业革命之后，人类掌握了动力，同时对凿岩钻孔的需求也大大增加，各种凿岩工具也应运而生。

工业时代的凿岩工具延续了手工时代的原理，即用冲击的方式来将岩石局部粉碎，从而在岩石中凿出特定要求的孔。人们意识到，需要一种往复式的工具来使得钎头间歇式地不断冲击岩石，于是研究出了利用各种动力的机械装置，来实现这种冲击。

一方面，对于垂直孔，出现了钢丝绳冲击钻，俗称磕头钻。另一方面，对于非垂直的孔，或者出于对更高效率的追求，人们很自然地想到了蒸汽机，毕竟工业革命在某种程度上就是蒸汽机推动的。

最早的蒸汽凿岩机原理和蒸汽机工作原理类似，有一个活塞在汽缸里做直线运动，通过滑动的阀门不断改变进排气的方向，实现活塞的往复动作，从而带动连接在活塞上的钎杆和钎头冲击岩石。这种基本原理至今仍在广泛应用。

但是蒸汽温度高，使用不太方便，而且管道长了又存在降温的问题，所以很快压缩空气就取代蒸汽用于凿岩工具，于是出现了风动凿岩机。

风动凿岩机开启大规模机械化钻孔

当然这一时期凿岩机仍在不断改进，包括：活塞与钎杆实现了分离，奠定了现代凿岩机的基础；而钎杆也改进成了空心结构，可以用高压空气或水来冲洗钻孔；其他配套机构如转钎机构、配气阀等也得到改进。这些技术进步大大提高了凿岩的效率。

此时的风动凿岩机还是以手持式的为主，尺寸和重量受制于工人的体力。直到二战前才出现气腿式凿岩机，不仅大大降低了劳动强度，也增加了推进力。
 

气腿式凿岩机的出现，为更加重型的凿岩机铺平了道路。随着凿岩机功率的不断增大，出现了支架式凿岩机，在二战后又出现了多种自行式的凿岩钻机。

在欧洲和北美有多家企业都进入了风动凿岩设备领域，其中瑞典阿特拉斯·科普柯和美国英格索兰是其中的两大翘楚，两家公司都有移动空压机业务，以及系列较为齐全的手持式、气腿式及支架导轨式的风动凿岩机。

液压技术再接力

虽然风动凿岩机有很多优点，但随着孔深的不断增加，人们发现钎杆接头处会损失很大的冲击能量，而且作业环境恶劣，因此人们就想用液压取代风动。

早在1932年美国英格索兰公司就发明了潜孔式冲击器，特点是将凿岩机送入孔底，从而减少了能量损失。但液压技术真正得到应用还是在二战后，液压技术军转民以后。其基本原理与前面所说的一致，仍然是压力推动活塞往复运动，只是工质换成了液压油。通过不断改进，到了60年代，国外大型矿山已广泛采用潜孔式凿岩钻机。

      随着更多的企业进入液压凿岩机领域，技术水平得到了迅猛的发展。液压凿岩机的优势越发显著，不仅能耗大大降低，钻孔速度也得到大幅提高，还改善了作业环境。经过不断改进，80年代液压凿岩机逐渐发展成熟，形成系列化并在很多场合开始取代风动凿岩机。

为满足更大尺寸孔径的需求，潜孔式冲击器也被应用在凿岩钻机上，凿岩钻机又分为顶锤式和潜孔式。

此外在大型矿山广泛应用的还有牙轮钻机，通过施加压力和扭矩，用牙轮钻头直接碾压岩石，产生局部破碎。牙轮在孔底滚动中连续地挤压破碎岩石，并用压缩空气将岩渣吹出，直至形成钻孔。