Vb ─巷道中平均风速； Vb?0.4167(K?1)Mb1/S，m/s (8-3-18)
Vm ─风筒内平均风速； Vm?0.5308(K?1)Mb1/D2，m/s (8-3-19)
2 S ─掘进巷道的断面积，m2。 (3)掘进头风温确定
风流从风筒口射出后，与掘进头近区围岩发生热交换，根据热平衡方程式，掘进头风温可按下式确定：
t3?1R[(1?E?2?M)t2?2Mtr?F]，℃ (8-3-20)
?1?M?E?3；F?Z?Qm3?E????。
其中：M?ZK?3S3；Z?(2KMb1Cp)?1；R式中 Kτ3 ─掘进头近区围岩不稳定换热系数，KW/m2·℃；
S3 ─掘进头近区围岩散热面积，m2； ∑Qm3─掘进头近区局部热源散热量之和，KW。 其余符号意义同前。
掘进头近区围岩不稳定换热系数可按下式确定： K?3其中： ?????1.77R3F03，KW/m2·℃ (8-3-21) ；R3?R0l3?R021?1.77F03；R0?0.564S；F03?a?3R20。
式中 λ─岩石的导热系数，KW/m·℃；
a─岩石的导温系数，m2/h； τ3─掘进头平均通风时间，h； l3─掘进头近区长度，m。 五、矿井风流湿交换
当矿井风流流经潮湿的井巷壁面时，由于井巷表面水分的蒸发或凝结，将产生矿井风流的湿交换。根据湿交换理论，经推导可得出井巷壁面水分蒸发量的计算公式为：
Wmax???(t?ts)ULPP0，Kg/s (8-3-22)
式中 α─井巷壁面与风流的对流换热系数；
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??2.728?10?3?mVb0.8，KW/m2·℃ (8-3-23)
γ─水蒸气的汽化潜热，2500 KJ/Kg； t─巷道中风流的平均温度，℃； ts─巷道中风流的平均湿球温度，℃； U─巷道周长，m； L─巷道长度，m； P─风流的压力，Pa；
P0─标准大气压力，101325Pa； Vb─巷道中平均风速，m/s；
εm─巷道壁面粗糙度系数，光滑壁面εm=1；主要运输大巷 εm =1.00～1.65；运输平巷εm =1.65～2.5；工作面 εm =2.5～3.1。
由湿交换引起潜热交换，其潜热交换量为： Qq?Wmax???(t?ts)UL式中符号意义同前。
必须指出：公式(8-3-22)是在井巷壁面完全潮湿的条件下导出的，所以由该式计算出的是井巷壁面理论水分蒸发量。实际上，由于井巷壁面的潮湿程度不同，其湿交换量也有所不同，故在实际应用中应乘以一个考虑井巷壁面潮湿程度的系数，称为井巷壁面潮湿度系数，其定义为：井巷壁面实际的水分蒸发量与理论水分蒸发量的比值，用f表示，即：
f?Mb?dWmaxPP0，KW (8-3-24)
(8-3-25)
该值可通过实验或实测得到。求得井巷壁面的潮湿度系数后，即可求得风流通过该段井巷时的含湿量增量：
?d?fWmaxMb (8-3-26)
由含湿量增量，即可求得该段井巷末端风流的含湿量和相对湿度： d2 ?2?d1??d (8-3-27) (8-3-28)
?PvPS?100%式中 Pv ─水蒸气分压力，可用下式计算：
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Pv?P2d2622?d2，Pa (8-3-29)
Ps ─饱和水蒸气分压力，可用下式计算： PS?610.6exp(17.27t2237.3?t2)，Pa (8-3-30)
本节介绍了矿井风流热湿计算的基本公式，根据这些公式即可逐段地计算出井巷末端风流的温度和相对湿度。
第四节 矿井降温的一般技术措施
当矿井气候值超过标准而出现热害时，就必须采取降温措施加以改善。矿井降温的一般技术措施是指除了矿井空调技术外，其他各种用于调节和改善矿井气候条件的措施。它主要包括：通风降温、隔热疏导、个体防护等，本节仅介绍其中几种主要措施。
一、通风降温
加强通风是矿井降温的主要技术途径。通风降温的主要措施就是加大矿井风量和选择合理的矿井通风系统。
1．加大风量
实践证明，在一定的条件下（如原风量较小），增加风量是高温矿井最经济的降温手段之一。加大风量不仅可以排出热量、降低风温，而且还可以有效地改善人体的散热条件，增加人体舒适感。所以在高温矿井采用通风降温是矿井降温的基本措施之一。
但增风降温并不总是有效的。当风量增加到一定程度时，增风降温的效果就会减弱。同时增风降温还受到井巷断面和通风机能力等各种因素的制约，有一定的应用范围。
2．选择合理的矿井通风系统
从降温角度出发，确定矿井通风系统时，一般应考虑下列原则： （1）尽可能减少进风路线的长度 （2）尽量避免煤流与风流反向运行 （3）回采工作面采用下行风 二、隔热疏导
所谓隔热疏导就是采取各种有效措施将矿井热源与风流隔离开来，或将热流直接引入矿井回风流中，避免矿井热源对风流的直接加热，从而达到矿井降温的目的。隔热疏导的措施主要有：
1．巷道隔热
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2．管道和水沟隔热
3．井下发热量大的大型机电硐室应独立回风 三、个体防护
对个别气候条件恶劣的地点，由于技术或经济上的原因，如不能采取其他降温措施时，对矿工进行个体防护也是一种有效的方法。矿工个体防护的主要措施就是让矿工穿戴轻便、冷却背心或冷却帽，其作用是防止环境热对流和热辐射对人体的侵害；同时使人体自身的产热量传给冷却服或冷却帽中的冷媒。国外一些国家已研制出了许多种适合井下使用的矿工冷却服和冷却帽，例如南非加尔德-来特公司研制生产的一种干冰冷却背心，干冰用量为4Kg，冷却功率为106～80W，冷却时间可达6～8h。再如由原西德米塔尔公司生产一种冰水冷却背心，其用冰量为5Kg，没有冷媒循环系统和运动部件，在冷却功率为220W的条件下，持续工作时间可达2.5h以上。近年国内一些科研单位也研制出了同类产品，在煤矿井下试用也取得较好效果。
除了上述措施之外，还有其它一些措施诸如煤层注水预冷煤体、在进风巷道放置冰块、利用调热圈巷道进风等都可起到一定的降温作用。
由于矿井的高温原因各不相同，热害程度也轻重不一。因此，在作矿井降温设计时，应对具体问题作具体分析，要因地制宜、有针对性地采取降温措施，才能受到良好效果。
第五节 矿井空调系统设计简介
当采用一般的矿井降温措施，不能有效地解决采掘工作面的高温问题时，就必须采用矿井空调技术。所谓矿井空调技术就是应用各种空气热湿处理手段，来调节和改善井下作业地点的气候条件，使之达到规定标准的一门综合性技术。本节将简单介绍矿井空调系统设计的基本原理和一般方法。
一、矿井空调系统设计的依据
矿井空调系统设计的主要依据是行业法规（如《煤矿安全规程》等）和上级主管部门的书面批示。此外还必须收集下列资料或数据：
(1)矿区常年气候条件，如地表大气的月平均温度、月平均相对湿度和大气压力等； (2)矿井各生产水平的地温资料和等地温线图；
(3)矿井设计生产能力、服务年限、开拓方式、采区布置和年度计划等； (4)采掘工程平（剖）面图、通风系统图和通风网路图；
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(5)矿井通风系统阻力测定与分析数据，如井巷通风阻力、风阻、风量等；
(6)井巷所穿过各岩层的岩石热物理性质，如导热系数、导温系数、比热和密度等； (7)矿井水温和水量。 二、设计的主要内容与步骤
矿井空调系统设计是一项非常复杂的工作，其主要设计内容和步骤如下：
(1)矿井热源调查与分析，查明矿井高温的主要原因及热害程度，并对矿井空调系统设计的必要性作出评价；
(2)根据实测或预测的风温，确定采掘工作面的合理配风量，并计算出采掘工作面的需冷量，做到风量与冷量的最优匹配，以减少矿井空调系统的负荷；
(3)根据采掘工作面的需冷量、已采取的一般矿井降温措施及生产的发展情况，确定全矿井所需的制冷量，并报请有关部门核准；
(4)根据矿井具体条件，拟定矿井空调系统方案，包括制冷站位置、供冷排热方式、管道布置、风流冷却地点的选择等，并进行技术经济比较，确定最佳方案；
(5)根据拟定的矿井空调系统方案，进行供冷、排热设计，并进行设备选型； (6)进行制冷机站（硐室）的土建设计，选取合理的布置方式；
(7)制冷机站（硐室）内自动监控与安全防护设施的设计，制定设备运行、维护的管理机制；
(8)概算矿井空调的吨煤成本和其它经济性指标。
上述设计内容非常广泛，它涉及到采矿、通风、空调、制冷、土建等相关学科。设计中即要注意采用先进的技术和设备，又不能忽视实际经验，更要适合当前我国的技术经济条件和可能的发展趋势，只有这样才能做好一个大型的矿井空调系统设计。
三、矿井空调系统的基本类型 1．地面集中式空调系统
它将制冷站设置在地面，冷凝热也在地面排放，而在井下设置高低压换热器将一次高压冷冻水转换成二次低压冷冻水，最后在用风地点上用空冷器冷却风流。其结构如图8-5-2所示。这种空调系统还可有另外两种形式，一种是集中冷却矿井总进风，这种形式，在用风地点上空调效果不好，而且经济性较差；另一种是在用风地点上采用高压空冷器，这种形式安全性较差。实际上后两种形式在深井中都不可采用。
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