坑道鉆機超前探測地下水和瓦斯的工作原理涉及多個方面，主要包括鉆探和物理探測兩種方法。

鉆探方法

基本原理：

      坑道鉆機通過電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鉆頭在地下形成孔道，并通過鉆桿將巖石等材料帶出。

      這種方法直接獲取地下巖石樣品和地質(zhì)信息，用于地質(zhì)勘探、瓦斯抽放、注排水等工程施工。

超前鉆探法：

      利用水平鉆機在隧道掌子面進行水平地質(zhì)鉆探，以獲取開挖面前方幾十米范圍內(nèi)的地質(zhì)信息。

這種方法能夠直接揭示地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)完整程度、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴填充物及其性質(zhì)等，是瓦斯隧道內(nèi)常用的超前地質(zhì)預報方法。

物理探測方法

      物理探測法是利用物體物性差異進行地質(zhì)判斷的方法，包括地震波反射法、TSP系統(tǒng)法、電磁波反射法、直流電法、聲波反射法、地質(zhì)雷達法等。這些方法各有其適用條件和優(yōu)缺點，選擇時應根據(jù)具體工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況確定。

電磁波反射法：

      電磁波在地下巖層中傳播時，遇到不同電性的巖層會產(chǎn)生反射和折射，形成能量損耗。

      當電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱等構(gòu)造時，波能量可能被吸收或完全屏蔽，導致接收巷道收到微弱信號或收不到透射信號，形成透視異常。

      這種方法可以用于探測工作面內(nèi)部的異常情況，包括地下水和瓦斯的分布。

其他物探方法：

      如地震波反射法、TSP系統(tǒng)法等，也常被用于超前地質(zhì)預報，但需要注意在瓦斯隧道內(nèi)采用時可能存在的危險性和安全性問題。

      坑道鉆機超前探測地下水和瓦斯的工作原理是綜合運用鉆探和物理探測方法，通過直接獲取地下巖石樣品和地質(zhì)信息，以及利用物體物性差異進行地質(zhì)判斷，來揭示隧道開挖面前方的地質(zhì)情況和潛在危險。