随着煤矿开采深度的增加,煤矿井下防治冲击地压突出灾害的难度也随之增加。为了解决冲击地压带来的问题,提出了使用大孔径卸压钻机进行打孔卸压。目前卸压钻机虽然已经初具雏形,但是在很多方面仍有不足。为此,对大孔径卸压钻机进行了基础功能分析。为了减小体积,决定采用一体式布局结构,重新拟定了钻机相关关键技术参数。针对卸压钻机的关键部位——截割部分和推进部分进行了详细叙述,两者都采用马达加减速器加输出头这样紧凑的结构,根据受力关系,使用ANSYS软件对输出头进行强度分析,结果表明所设计结构满足强度要求。其他关于钻机的牵引部位、倾角调节机构也进行了工作原理的介绍。对液压系统中截割系统、推进系统和调高调斜系统进行系统设计。对其中重要的截割系统和推进系统进行功率估算与元件选型。使用AMEsim对截割系统在稳定负载下、波动负载和过载时时性能进行仿真。结果表明,该系统所选元件满足系统要求且具有良好的稳定性和自保性。使用AMEsim模拟推进系统的最大承载能力和调速性能。结果表明所设计系统满足最大推进力要求且在调速时速度变化平稳。从排渣理论着手,通过EDEM软件模拟不同摩擦下排渣的效果。结果表明,在摩擦较小时,煤排渣效率较高,排渣阻力也较小。对原有钻杆进行了优化设计,提出了一种水力辅助型排渣钻杆,目的在于降低摩擦、温度和粉尘。通过研究“钻穴”理论,发现卡钻的原因为煤颗粒聚集未能及时排出导致钻杆轴向阻力增大。借助EDEM软件研究了在卡钻时叶片所受压力、煤颗粒的所受作用力和轴向阻力变化,提出了解决卡钻问题时可以通过搅乱原煤流趋势,化滑动摩擦为滚动摩擦进而降低阻力的观点。提出了一种在螺旋钻杆杆体上安装截齿、起到破煤搅煤作用的钻杆。螺旋参考钻头截齿布置理论,确定了截齿齿尖位置、切削角和旋转角。建立一系列截齿数量不同的钻杆,从每个导程1个到19个,综合分析每根钻杆在排渣时的平均阻力、平均单位时间排渣量、经济成本和加工难易度,确定每个导程截齿数为4个。在对大孔径卸压钻机设计研究基础上进行样机试制,对样机的整机回转、行走、床身俯仰、升降进行试验,结果表明整机运行平稳且均能达到预期结果。对截割头和推进部分进行启动和加载实验,分析输出压力和流量可知,钻机正常工作且满足设计要求。该论文有图77幅,表2个,参考文献80篇