1813年英国人R.特罗蒂克^[注]发明蒸汽冲击式钻机。1844年英国人布隆顿发明了以压缩空气作为动力的凿岩机。1855年法国人方丹莫罗^[注]取得气动冲击式凿岩机专利，后来该设备在结构和性能上不断改进，凿岩的速度不断得到提高，但是受能源和结构上的限制，其凿岩效率低、能耗高、噪声大、污染严重等问题仍难以解决。1920年英国人多尔曼^[注]成功研制了液压凿岩机，其后很多国家相继研制了100多种液压凿岩机及其配套的凿岩台车。中国于1970年成功研制了第一台液压凿岩机。凿岩机的迅速发展极大地促进了凿岩钎具的开发和进步。1938年德国发明了碳化钨凿岩钎头，极大地提高了凿岩速度。1951年美国休斯公司成功研制了冷压固齿大直径球齿潜孔钻头。1968年瑞典塞科罗克（Secoroc）公司和山特维克（Sandvik）公司研制了热嵌固齿冲击凿岩球齿钻头。1951年中国成功研制了硬质合金钻头，并相继研制出了一字、十字形片状系列硬质合金钻头。

按照钻具动作方式，可分为冲击式凿岩、旋转式凿岩和冲击旋转式凿岩。

利用钎子的冲击作用将岩石破碎。当钎头在冲击力作用下凿到岩石上时，钎刃便切入其中，此时，钎刃下方和旁侧的岩石被破坏，形成一条凿沟Ⅰ-Ⅰ；随后将钎头转动一个角度，再进行下一次冲击，形成第二条凿沟Ⅱ-Ⅱ。若钎头的冲击力足够大，转动角度合适，两条凿沟之间的扇形岩体，在凿Ⅱ-Ⅱ凿沟的同时，就会被剪切破坏；循环往复上述过程，钎头便不断凿碎岩石，炮眼就可以不断形成并加深；在冲击式凿岩过程中必须及时排除岩粉，并对凿岩机施加轴向推力，使钎刃紧密地接触眼底岩石，才能更有效地破碎岩石（图1）。冲击式凿岩的设备主要有风动凿岩机（风钻）、电动凿岩机、液压凿岩机（图2）、内燃式凿岩机。

图1 冲击式凿岩原理图

图2 液压凿岩机

利用钎子连续旋转切削来破碎岩石的成孔方法。在轴向压力P的作用下，钎刃被压入岩石，同时钎刃不停地旋转，由旋转力矩M推动钎刃产生切削力G向前切削岩石，使孔底岩石连续地沿螺旋线被破坏（图3）；由于岩石具有脆性，所以它的破坏是在钎刃前一块接一块地崩落，粉尘颗粒较大，这种破岩方式适合较软的岩石。旋转式凿岩的主要设备主要有电钻和液压钻。

图3 旋转式凿岩原理

利用钻头的旋转冲击对岩石产生碾压、冲凿和切削作用破碎岩石，并用压气排出岩粉。冲击旋转式凿岩的常用设备主要有潜孔钻和牙轮钻。

常用的凿岩设备有风钻（图4）、潜孔钻机、牙轮钻等。①风钻。适于在中硬以上岩石中凿岩，炮眼直径通常为35～65毫米，深度一般不超过15米。凿岩机的钻具由钎头、钎杆和钎尾组成。钻浅眼时通常钎尾与钎杆为一整体，钎杆上安活动钎头。凿岩机装在气腿上、钻架上或凿岩台车上钻眼。广泛应用于锒片状或柱齿状硬质合金钎头，钻浅眼多用一字形片状合金钎头，钻深孔或在裂隙发育的岩石中钻浅眼，多用十字形或丁字形钎头；柱齿状合金钎头适用于大冲击功、低转速的凿岩机，钻凿直径大于40毫米的炮孔。钎杆由六角形或圆形中空合金钢制成，用来传递冲击能量和转矩。钎尾直接承受活塞的冲击作用，形状与尺寸随凿岩机型号而定。钎尾、钎杆和钎头都需根据使用条件对材质进行热处理，以提高使用寿命。凿岩形成的岩粉通过从钎杆中心空孔射出的压力水自眼底不断排出眼外。及时清除岩粉，可提高凿岩速度，减少粉尘量，改善作业环境。②潜孔钻机。在凿岩过程中使冲击器潜入孔内，以减小由于钎杆传递冲击功所造成的能量损失，从而减小孔深对凿岩效率的影响。优点是无钻杆传递冲击功的能量损失，炮孔深度对钻孔速度的影响小，凿岩噪声低。在中硬以上矿岩中，钻凿直径为80～250毫米的深孔时是经济有效的设备。在井下深孔崩矿和中小型非煤露天矿中应用较广。潜孔钻机的钻孔机构包括冲击器、钻头和钻杆。冲击器产生冲击作用，钻头直接安装在冲击器上，钻杆将冲击器送入孔内并由孔外的回转机构带动其旋转。从钻杆射出的压气或高压水将岩粉排出孔外。钻孔时随炮孔加深将钻杆接长。潜孔钻机常用柱状合金钻头。潜孔钻机有采用高风压、大冲击功和低冲击频率冲击器的趋势。③牙轮钻。是在旋转钻机基础上发展起来的一种钻孔设备。按牙轮数量可分为单牙轮钻头、三牙轮钻头和组装多牙轮钻头；按切削材质可分为钢齿（铣齿）和镶齿牙轮钻头。牙轮钻头是使用最广泛的一种钻井钻头。牙轮钻头工作时切削齿交替接触井底，破岩扭矩小，切削齿与井底接触面积小，比压高，易于吃入地层；工作刃总长度大，因而可相对减少磨损。牙轮钻头能够适应从软到坚硬的多种地层。

图4 风钻