为减少煤矿井下瓦斯突出灾害,普遍采用煤矿钻机在煤壁的指定位置进行瓦斯预抽采,以减少瓦斯突出的发生。由于煤岩地质条件多变,在钻孔施工过程中,钻杆受力也会随之发生变化,因此,钻孔施工的负载并不固定,施工工况极其复杂。此外,煤岩条件的变化导致钻孔过程所产生的煤粉量急剧变化,极易引起抱钻及卡钻事故。针对以上钻孔施工的实际问题,本文对煤矿钻机结构与液压动力系统展开研究。基于钻孔施工实际工况及钻机性能要求,采用机电一体化设计方法对煤矿钻机进行了总体设计,划分了功能模块,并进行了系统集成,并提出了解决煤矿钻机卡钻的总体方案。研究了钻机机械结构有限元分析法,针对钻机动力头主轴、托板、卡盘及配油套等关键零部件进行了静力学分析,得到了其最大应力与应变的发生部位。此外,对整机进行模态分析,得到了前六阶振动频率与相对总体变形量,基于仿真结果提出了煤矿钻机机械结构优化方案。研究了钻机液压动力单元设计方法,基于煤矿钻机工作原理及液动机动作要求搭建了整机负载敏感液压回路,并采用AMESim对其进行了系统仿真,得到了油泵与液动机的输出压力、输出流量曲线。仿真结果显示,油泵可以跟随液动机负载的变化输出相对应的输出压力与流量。在实验室环境下,搭建了钻机实验装置,进行了性能实验。实验结果表明:煤矿钻机整体设计与卡钻解决方案合理,达到了预期效果。