1962年在美国开始应用。天井钻机发展主要经历了三个阶段：刀具攻关阶段（1962～1967）；降低成本、增加品种阶段（1967～1970）；持续发展、不断完善阶段（1970年以后）。至20世纪90年代初，天井钻机在地下矿山得到迅速推广应用。

主要由主机、液压泵站、电气柜、钻杆车、钻具和操作台等部分组成。天井钻机按钻进方式分标准天井钻机、盲天井钻机和反循环天井钻机。①标准天井钻机。又称反井钻机，作业时安置于矿山某一水平或地表，首先向下钻一个导向孔，即沿天井中心线从上向下钻出导向孔与天井下面巷道贯通，再换扩孔钻头反向（自下向上）扩孔成井。破碎的岩渣靠自重下落，无需洗井设备。钻机结构紧凑，破岩比能消耗小，钻速快，效率高，井壁平滑稳定，应用最为广泛。②盲天井钻机。破碎岩石原理与标准天井钻机相同，不同的是标准天井钻机安装在上水平，向下钻出导向孔。盲天井钻机则安装在下水平，无需钻通导向孔，采用盲孔刀头（见图）向上全断面钻进，一次扩孔成井。③反循环天井钻机。将钻机的主机安装在下水平，向上钻通导向孔，向下扩孔的天井钻机。反循环天井钻机的缺点是，破碎的岩石碎屑落到导向孔口，不易排出，被重复研磨，阻碍扩孔器的推进，严重损害刀头，减低掘进速度，增加能耗。

盲天井钻机的刀头

天井钻机在地下矿山、铁路、公路隧道工程中广泛应用，钻井直径不断增大，钻井深度不断增加，钻进倾角范围不断扩大。低矮小化、智能化是未来发展方向。