由于反井钻机钻井效率高且施工安全,近些年来其已广泛应用于井筒施工工程中。在反井钻机破岩钻进过程中,滚刀是与岩石直接作用的关键部件,滚刀与岩石间的作用直接影响施工效率。而镶齿滚刀是反井钻机中使用最多的刀具,因此研究镶齿滚刀破岩力对反井钻机施工意义重大。本文通过分析单个刀齿压入岩石所受的力以及镶齿滚刀运动轨迹,建立了镶齿滚刀破岩力预测模型。根据该模型推导出镶齿滚刀破岩力预测公式并用模拟加以验证。主要研究内容及结论为:(1)基于压头侵入岩石接触理论和岩石破碎理论,对刀齿与岩石接触面作用力做分析,可以得到:接触面作用力的分布可以简化为均匀分布且作用力方向垂直于接触面。(2)根据镶齿滚刀的结构及镶齿滚刀滚压方式,推导出其运动轨迹公式并作出滚刀中心点轨迹图。(3)分析了半边球齿与岩石的接触受力,得出单齿破岩力计算公式;结合半边球齿与岩石接触的受力结果及滚刀运动轨迹结果,建立镶齿滚刀破岩力预测模型并推导出其破岩力计算公式,作出曲线进行分析。(4)对单齿破岩和单排齿滚压破岩模型分别进行模拟,将模拟结果与理论结果进行对比验证,并提出破岩滚动力预测公式的修正参数。(5)对不同种多排齿滚刀滚压破岩模型进行模拟,得出:多把单排齿滚刀并排进行滚压破岩时,各把滚刀都基本不会对其它滚刀破岩力产生扰动。因此,破岩力计算公式可用于预测多排齿滚刀。