矿井降温的方法
（1）通风降温。在热害不太严重的情况下，用加强通风的办法就可以达到降温的目的。但是要注意，增加通风量起初气流温度大幅下降，但当温度下降到一定程度时，随风量增加，温度下降逐渐变慢，同时通风量的增加意味着耗电量和运行费用的增加，因此要考虑一个最经济的风量，一般推荐通风量为巷道长度的0.56~0.84倍[3]。此外，过大的风速不利于防尘，过大的吹风感也会引起矿工的不适。
（2）隔绝热源。巷道岩壁散发大量的热量，如能采用隔热物质喷涂岩壁，则能大大减少巷道内的冷负荷。但是巷道内的具体情况对隔热材料有很高的要求：既要有良好承压性能、不易碎裂同时又要经济可行，目前还没有找到一种能完全满足要求的隔热材料，因此这种方法在实践中很少被应用。
（3）提前疏干热含水层。由于水的比热非常大，当水在岩石中流动时，会大大增加围岩表面的传热系数[4]。因此在矿井开采前，通过打钻孔或掘进疏干巷道中的热水，能尽可能减少热水涌入作业面，从而减小围岩的传热系数。
（4）人工制冷。在单纯使用通风方法不能满足矿井降温的需要的情况下，就要加装制冷设备，进行人工制冷。随着矿井开采深度的增加，热害问题日益严重，因此在很多高温矿井中，必须采用人工制冷降温，矿井空调系统在越来越多的高温矿井中得到了应用。

矿井空调的特点
和地面舒适性空调相比，矿井下的空调有很多自身的特点：
（1）输冷管道长，且采掘面内管路经常变动。空调制冷站一般布置在井底车场或采区车场附近，而空冷器一般都设置在采掘工作面附近。要把冷冻水送到采掘工作面，输冷管路长，冷损耗大。并且由于采掘工作面不断推进，冷冻水管路长度处于变化当中，给管道的保冷造成了困难。
（2）对空冷器的限制多。为适应井下狭小的空间，空冷器要结构紧凑，且煤尘、岩尘易附着在肋片上，使空冷器换热能力下降，因此要经常清洗。
（3）当制冷站布置在井上时，需要高低压换热器。
（4）用电设备需要防爆。在矿井开采中会释放出可爆性气体（如CH4、CO等）和矿尘，所以当矿井空调制冷机组安装在井下时，其电力设备就需要防爆。

表1 矿井空调与地面舒适性空调的比较
项目 矿井集中空调 地面舒适性空调
制冷机 安放在井下需要防爆 不需防爆
排热 困难 方便
冷负荷 基本不变 变化较大
供冷距离 长（达5~10km） 短（一般不超过1km）
冷损失 大 小
水静压 大 小
水量 小 大
冷冻水温差 大（可达10℃以上） 小（一般小于5℃）
运行管理 困难 较易
安装 困难 较易

目前我国主要的矿井空调形式
按照载冷剂来分
以水为载冷剂的矿井空调
这是最普遍的一种矿井空调形式，由制冷机组，输冷管道，和末端装置组成。通过制冷机组制备出冷水，再把冷水输送到末端装置，在末端装置里，通过冷水和巷道内空气的热交换，使巷道内温度降下来。
以冰为载冷剂的矿井空调
冰制冷是一种较新的矿井空调形式，它利用地面制冰场制取的粒状或泥状冰，通过风力或水力输送至井下的融冰装置，与井下空调的回水进行直接热交换，使空调回水温度降低。
与传统的矿井空调相比，它具有以下优点：利用冰的融解潜热进行降温，所以在同样冷负荷的条件下，向井下的输并量仅为输水量的1/4~1/5[5]。由于输送流量减少，管道的投资费用和运行能耗降低，管道冷损失小；不存在普通矿井空调的过高静水压力和冷凝热排放困难的问题；主要电动设备均在井上，不需防爆。
这种系统在我国还处于试应用阶段，如需真正推广还需开展很多工作，如制冰设备的研制，输冰设备的开发，适合低温水和泥状冰传热要求的井下空冷器的研究和开发。新汶矿务局用片冰，对1000米以上的深井进行制冷，已经取得了很好的效果。为冰制冷的应用进行了有益的尝试。

根据空调系统制冷设备安放的位置分
根据空调系统制冷设备安放的位置分为井下集中空调系统、地面集中空调系统、井上下联合空调系统和井下分散局部空调系统。
井下集中空调系统
制冷机设在井下，通过管道集中向各工作面供冷水。优点是：供冷管道短，减少了沿途损失；无需高低压换热器，仅有冷水循环管路，系统简单。缺点是：必须在井下开凿大断面峒室，施工维护不便；机电和控制设备需要防爆，难度大，造价高；井下空调系统冷凝热排放困难。
地面集中空调系统
地面冷却风流系统
地面冷却风流系统的全部设备都在地面，对矿井总进风流进行冷却，缺点是：低温风流不断被井下热源加热，降温效果差。故仅适用于开采深度小、风流距离短的高温矿井。
井下冷却风流系统
井下冷却风流系统，其制冷机位于地面，载冷剂（冷水或盐水）通过隔热管道被送到井下采掘工作面的空冷器。由于从地面到井下的高差大，载冷剂管道中的静压很大，所以必须在井下增设一个中间换热装置（高低压管热器），其中高压侧的载冷剂循环管道承压大，易被腐蚀损坏，且冷损失较大。

井上下联合空调系统
该系统制冷机分别设在地面和井下。兼具地面和井下2个系统的特点。缺点是：布置分散，冷媒循环管路复杂，操作管理不便。
井下分散局部空调系统
该系统的制冷机可以移动，仅供1个或局部高温场所空调使用。优点是：冷量传输距离小，冷损失少；投资少；移动灵活。缺点是：冷凝热难排放。故仅适用于小范围的煤矿降温空调。

空冷器
空冷器是矿井空调内常用的末端设备，井下的热空气在空冷器内被制冷设备制出的冷水冷却，而后向采掘工作面供冷。用空冷器冷却风流，在采煤工作面上的布置方式不外乎两种：一是用空冷器集中冷却工作面的进风风流；二是在工作面内布置空冷器分段冷却工作面风流。由于我国采煤工作面较长，通常在百米以上，这两种方式在实际应用中都存在不同程度的问题。
第一种方式将空冷器布置在采煤工作面的进风巷道内，因为它易于实现，因此在我国矿井降温中被广泛采用。采用这种方式的缺点：1.导致工作面温度分布不均，当采煤工作面很长时还可能出现工作面入口风温过低，出口温度超限的情况。2.增加了工作面的冷负荷。
第二种方式是将空冷器分段布置在采煤工作面中，或将风筒引入工作面中。它可以使沿工作面的温度分布较为均匀，也可以降低工作面的需冷量。但是由于采煤工作面的空间狭小，这种方法在实际工程中难于实现，迄今为止在我国矿井降温中还没有得到应用。
矿井压气空调系统
针对传统矿井空调系统中空冷器存在的问题，山东科技大学的陈平教授提出了矿井压气空调系统[6]。它利用压气作为供冷媒质，直接向采掘工作面喷射制冷。其原理图见图1。冷却装置制出的冷冻水由冷水泵送到换热器中，与空气压缩机制出的热压缩空气进行热交换，压缩空气降温后经输冷干管、支管送到采煤工作面，在工作面上由送风器将冷压气射出，形成冷风射流，冷风射流经过膨胀、卷吸，掺混等作用与工作面风流发生热交换，从而达到工作面降温的目的。

图1 压气空调系统原理图

与传统矿井空调系统相比，由于采用了压缩空气做为供冷媒质，大大减小了输气管道断面积，在采煤工作面上可用金属或橡胶软管沿工作面长度均匀供冷。并且不需安设通风机，空冷器，风筒等设备，节省占地空间。可以应用于需冷量不大的小型矿井降温系统。但由于压缩空气的吸热量有限，对于冷负荷较大的大型矿井降温系统并不适用。

目前矿井空调系统存在的问题和今后的研究方向
1.矿井空气调节标准
矿井空气调节标准是计算空调冷负荷的重要依据，但是我国目前并没有一个统一的标准：《煤矿安全规程》规定井下采掘工作面的干球温度不得超过26℃；《矿山安全条例》规定干球温度不得超过28℃。而且这两个标准都只考虑了干球温度，没有考虑湿度的影响。而在欧洲一些国家，如德国，波兰，一般都规定了干球温度有效温度两个温度标准[7]。在矿井这种高温高湿的环境下，湿度对人体的影响是不容忽视的。在高湿的环境，人体蒸发散热困难，容易感到闷热难受。因此，迫切需要制定一个新的标准，综合考虑温度和湿度以及其它空气参数的影响，科学、全面地评价矿井内的空气环境，指导井下的降温工作。
2.空气的除湿
目前的矿井空调系统都没有考虑空气的除湿问题，而在矿井下的高温高湿环境中，如能解决除湿问题，也可以大大改善矿工的工作环境，减少矿工工作时的不适感。因此，如能研制出带有除湿功能的新型空冷器也可以一定程度上解决矿井降温的问题。
3 空调冷负荷的计算
冷负荷的计算是空调系统设计的基础。矿井内热源比较复杂，主要有：矿井围岩表面放热，矿物氧化放热，井下机电设备、电力照明设备的散热量，人体散热量等[8]。其中矿物氧化放热量由于难以计算，一般采用现场实测来确定，设备的散热量可以根据设备的功率进行计算，井下工人的散热量取每人407W[9]，而对于围岩表面放热量的计算则困难的多。围岩的不稳定传热系数是计算围岩传热的关键，虽然目前计算不稳定传热系数的公式很多，但是有的很复杂，需要参数较多，不便于收集，难以在工程实际中应用，有的只适用于金属矿，对煤矿不适用。因此迫切需要找到一种既经济实用又能满足精度要求的计算方法。
矿井降温在我国已经经历了40多年风风雨雨，近些年，随着矿井深度的不断增加，热害问题日益突出，很多深井都采用了机械制冷的方式。但是由于我国矿井的工作面较长，以及井下降温系统自身的特点，要在井下应用空调系统还有很多问题亟待解决。