我国每年煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大，目前几乎所有的煤矿都采用的是传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角，操作程序相当繁琐，稳钻时间长，精度低。新的测量技术还处于初步发展阶段，技术不完善。针对以上问题，本文提出基于超声波原理的钻孔开孔参数测量新方法，跟踪测量钻杆姿态，快速测量钻孔开孔方位角、倾斜角。本文首先研究了目前国内外倾斜角、方位角测量技术发展现状，并对其在井下使用进行了可行性分析研究。给出钻孔开孔参数测量系统的总体设计方案，详细的叙述了倾斜角校准算法，开孔钻杆方位角测量算法，然后根据超声波特性，研究超声波测距传输时间的确定方法，提出求接收超声波采样波形拐点的新方法计算超声波传输时间，从而得出较精确的传输距离。其次根据设计的总体方案，对钻孔开孔参数测量系统的主机和超声波测距部分的硬件电路进行研究设计，并使其满足隔爆兼本安型性能需求。最后通过对样机性能进行验证测试及结果分析，得出结论：开孔钻杆倾斜角的测量误差小于1°，开孔钻杆方位角的测量误差小于3°均达到预期技术指标。方位角的测量精度还有提高空间，可在后期进行研究。