管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术,因其施工安全可靠、支护效果好、工艺简单、工期短、经济效率高等优点在世界各国被广泛采用。作为管棚超前支护法中使用最多、最关键的设备之一,管棚钻机的作用是沿着隧道断面外轮廓超前钻进并安设管棚。随着我国铁路隧道的大量修建,对管棚钻机的需求也越来越大。因此,在引进吸收国外钻机的同时,开发具有自主知识产权和世界先进水平的管棚钻机成为十分重要和迫切的课题。本课题以管棚钻机为研究对象,主要研究内容包括：(1)在分析岩石破碎钻孔原理的基础上,结合钻机在现场施工中存在的问题对管棚钻机钻进方法进行完善。(2)在Autodesk Inventor三维软件中建立管棚钻机钻进机构的三维模型；对钻进机构进行运动仿真,模拟实际工况,研究钻机实际运动规律,求出钻进机构在不同钻进方法下需要的最大推进力和起拔力。(3)分析、优化卡钻时钻进机构的机械强度,研究钻杆的固有频率和对应频率下的模态形状,为有效防止施工时钻杆发生疲劳失效提供理论基础。本文完成的研究工作对管棚钻机的设计开发有一定的理论和实践指导意义,为开发研制、优化同类产品做了新的探索。