在隧道施工作业中,地质环境复杂,突发的涌水、塌方、岩爆等地质灾害时常会影响工程进度并危及人员安全,因此在隧道施工中采用超前地质预报方法对地质灾害进行预防具有重要意义。在隧道施工中,管棚钻机超前地质预报是主要的地质预报方法之一,现阶段具备该功能的管棚钻机只有意大利C6钻机、日本矿研RPD钻机和德国克莱姆钻机等少数钻机,因此开发国产超前地质预报系统很有必要。本文在已有的JGZ型管棚钻机基础上,对管棚钻机超前地质预报系统进行了研究,主要工作如下：(1)在查阅大量国内外超前地质预报系统资料后,结合管棚钻机的特性确定了超前地质预报系统需要检测的钻进参数,并研究计算出各钻进参数的检测方法。(2)对管棚钻机超前地质预报硬件系统进行设计,确定传感器、PLC模块和触摸屏的选择型号。利用WinCC flexible和STEP7软件对管棚钻机超前地质预报系统的上下位机软件进行了设计,从功能界面及主要程序段等方面分析了系统功能的实现方法。(3)分析了传统的凿碎法在岩石判别当中的局限性,提出了利用管棚钻机钻进参数的能量守恒原理进行岩石判别。通过分析和计算钻进过程中的能量传递,得到破碎岩石的钻进能量公式,为今后建立从钻进能量到岩石类别的一一对应的数据库提供了理论基础。