铁路隧道、地铁隧道以及煤矿等地下工程中广泛涉及各方向钻孔支护问题。煤矿巷道掘进中最常见的事故有瓦斯突出、透水以及顶板塌方。采用超前钻孔探水、探瓦斯是预防瓦斯突出、透水的重要保证;同时,各个方向的锚杆和锚索支护能保障巷道的稳定和安全。目前完成以上工作需要多种动力驱动的多个设备在拥挤的掘进工作面轮番作业,严重制约了掘进效率,并带来很大的安全隐患。部分矿山的地下作业中不进行超前钻探,是近年来矿难频发的一个重要原因。本文研制了一种能够对钻机钻孔的高度和角度进行调节的气动式万向钻机。万向钻机分为固定支架和气缸推进的钻机两部分。支架的底座站在巷道底板上,上部的支撑气缸顶住巷道顶板保持稳定;固定支架的立柱起导轨的作用,钻机的升降机构、旋转机构和夹紧机构在立柱上滑动并通过滑轮组和绞车调整高度。钻机的双作用气缸夹在夹紧机构中,由气动马达旋转,气缸提供钻孔所需要的推力。论文对钻机支架进行了力学分析,保障了工作过程中支架的稳定性。对双级双作用气缸进行了气动分析和力学计算,初步解决了双作用气缸缩回时的卡滞问题。通过理论分析改进了角度调节机构固定孔的分布,使钻机定位角度精度达到1度以内。样机研制后经历了实验室测试和现场试验。实验室检测表明,万向钻机的扭矩、推力比人力操作的帮锚杆钻机有显著的提高,钻机定位定向方便快捷,能方便地在巷道的各个方向钻孔。在煤矿掘进巷道的工业性试验表明,钻机操作省力、方便,定位准确,钻孔速度快,动力强劲,占用煤矿巷道空间小,通用性强。不仅可以取代现有的单体锚杆钻机和手持式锚杆钻机,还能够完成巷道前向的探水、探瓦斯的工作,为煤矿生产安全提供了新的保障。