第八章 礦井空氣調節概論
礦井空氣調節是改善礦內氣候條件的主要技術措施之一。其主要內容包括兩方麵：一是對冬季寒冷地區，當井筒入風溫度低於2℃時，對井口空氣進行預熱；二是對高溫礦井用風地點進行風溫調節，以達到《規程》規定的標準。
第一節 井口空氣加熱
一、井口空氣加熱方式
井口一般采用空氣加熱器對冷空氣進行加熱，其加熱方式有兩種。
1.井口房不密閉的加熱方式
當井口房不宜密閉時，被加熱的空氣需設置專用的通風機送入井筒或井口房。這種方式按冷、熱風混合的地點不同，又分以下三種情況：
（1）冷、熱風在井筒內混合: 這種布置方式是將被加熱的空氣通過專用通風機和熱風道送入井口以下2m處，在井筒內進行熱風和冷風的混合，如圖8-1-1所示。
（2）冷、熱風在井口房內混合: 這種布置方式是將熱風直接送入井口房內進行混合，使混合後的空氣溫度達到2℃以上後再進入井筒，如圖8-1-2所示。
（3）冷、熱風在井口房和井筒內同時混合
這種布置方式是前兩種方式的結合，它將大部分熱風送入井筒內混合，而將小部分熱風送入井口房內混合，其布置方式如圖8-1-3所示。以上三種方式相比較，第一種方式冷、熱風混合效果較好，通風機噪聲對井口房的影響相對較小，但井口房風速大、風溫低，井口作業人員的工作條件差，而且井筒熱風口對麵井壁、上部罐座和罐頂保險裝置有凍冰危險；第二種方式井口房工作條件有所改善，上部罐座和罐頂保險裝置凍冰危險減少，但冷、熱風的混合效果不如前者，而且井口房內風速較大，尤其是通風機的噪聲對井口的通訊信號影響較大；第三種方式綜合了前兩種的優點，而避免了其缺點，但管理較為複雜。
2.井口房密閉的加熱方式
當井口房有條件密閉時，熱風可依靠礦井主要通風機的負壓作用而進入井口房和井筒，而不需設置專用的通風機送風。采用這種方式，大多是在井口房內直接設置空氣加熱器，讓冷、熱風在井口房內進行混合。
對於大型礦井，當井筒進風量較大時，為了使井口房風速不超限，可在井口房外建立冷風塔和冷風道，讓一部分冷風先經過冷風道直接進入井筒，使冷、熱風即在井口房混合又在井筒內混合。采用這種方式時，應注意防止冷風道與井筒聯接處結冰。
井口房不密閉與井口房密閉這兩種井口空氣加熱方式相比，其優缺點見表8-1-1。
二、空氣加熱量的計算
1.計算參數的確定
(1)室外冷風計算溫度的確定。井口空氣防凍加熱的室外冷風計算溫度，通常按下述原則確定：立井和斜井采用曆年極端最低溫度的平均值；平硐采用曆年極端最低溫度平均值與采暖室外計算溫度二者的平均值。
(2)空氣加熱器出口熱風溫度的確定。通過空氣加熱器後的熱風溫度，根據井口空氣加熱方式按表8-1-2確定。
2.空氣加熱量的計算
井口空氣加熱量包括基本加熱量和附加熱損失兩部分，其中附加熱損失包括熱風道、通風機殼及井口房外圍護結構的熱損失等。
基本加熱量即為加熱冷風所需的熱量，在設計中，一般附加熱損失可不單獨計算，總加熱量可按基本加熱量乘以一個係數求得。
即總加熱量Q，可按公式（8-1-1）計算：
，KW (8-1-1)
M─井筒進風量，Kg/s；CP─空氣定壓比熱，Cp=1.01 KJ/（Kg·K）。α─熱量損失係數，井口房不密閉時α=1.05～1.10，密閉時α=1.10～1.15；th─冷、熱風混合後空氣溫度，可取2℃；tl─室外冷風溫度，℃；
三、空氣加熱器的選擇計算
1.基本計算公式
(1) 通過空氣加熱器的風量
，Kg/s （8-1-3）
M1─通過空氣加熱器的風量，Kg/s；th0─加熱後加熱器出口熱風溫度，℃，按表8-1-2選取；其餘符號意義同前。
(2)空氣加熱器能夠供給的熱量
Q‘＝kS△tp， KW (8-1-4)
Q＇─空氣加熱器能夠供給的熱量，KW； K ─空氣加熱器的傳熱係數，KW/（m2·K）；S ─空氣加熱器的散熱麵積，m2；△tp─熱媒與空氣間的平均溫差，℃。
當熱媒為蒸汽時：△tp=tv-(tl+th0)/2,℃ (8-1-5)
當熱媒為熱水時：△tp=(tw1+tw2)/2-(te+tho)/2，℃ (8-1-6)
tv─飽和蒸汽溫度，℃；tw1、tw2─熱水供水和回水溫度，℃； 其餘符號意義同前。
空氣加熱器常用的在不同壓力下的飽和蒸汽溫度，見表8-1-3
2.選擇計算步驟
空氣加熱器的選擇計算可按下述方法和步驟進行：
初選加熱器的型號
初選加熱器的型號首先應假定通過空氣加熱器的質量流速(vρ)’，一般井口房不密閉時(vρ)‘可選4～8Kg/m2.s,井口房密閉時(vρ)’可選2～4Kg/m2.s。然後按下式求出加熱器所需的有效通風截麵積S＇：
S＇＝M1/(vρ)＇，m2 (8-1-7)
在加熱器的型號初步選定之後，即可根據加熱器實際的有效通風截麵
積，算出實際的(vρ)值。
（2）計算加熱器的傳熱係數
表8-1-4中列舉了部分國產空氣加熱器傳熱係數的實驗公式，供學習時參考，更詳細的資料請查閱有關手冊。如果有的產品在整理傳熱係數實驗公式時，用的不是質量流速（vρ），而是迎麵風速vy,則應根據加熱器有效截麵積與迎風麵積之比α值（α稱為有效截麵係數），使用關係式，由vρ求出vy後，再計算傳熱係數。
如果熱媒為熱水，則在傳熱係數的計算公式中還要用到管內水流速VW。加熱器管內水流速可按下式計算：
m/s (8-1-8)
VW─加熱器管內水的實際流速，m/s；Sw─空氣加熱器熱媒通過的截麵積，m2； C─水的比熱，C ＝ 4.1868KJ/Kg·K。
其餘符號意義同前。
（3）計算所需的空氣加熱器麵積和加熱器台數
空氣加熱器所需的加熱麵積可按下式計算：
m2 (8-1-9)
式中符號意義同前。
計算出所需加熱麵積後，可根據每台加熱器的實際加熱麵積確定所需加熱器的排數和台數。
(4)檢查空氣加熱器的富餘係數，一般取1.15～1.25。
(5)計算空氣加熱器的空氣阻力△H，計算公式見表8-1-4。
(6)計算空氣加熱器管內水阻力△h，計算公式也見表8-1-4。
第二節 礦井主要熱源及其散熱量
要進行礦井空調設計，首先就必須了解引起礦井高溫熱害的主要影響因素。能引起礦井氣溫值升高的環境因素統稱為礦井熱源。
一、井巷圍岩傳熱
1．圍岩原始溫度的測算
圍岩原始溫度是指井巷周圍未被通風冷卻的原始岩層溫度。由於在地表大氣和大地熱流場的共同作用下，岩層原始溫度沿垂直方向上大致可劃分為三個層帶：
變溫帶：在地表淺部由於受地表大氣的影響，岩層原始溫度隨地表大氣溫度的變化而呈周期性地變化，稱為變溫帶。
恒溫帶：隨著深度的增加，岩層原始溫度受地表大氣的影響逐漸減弱，而受大地熱流場的影響逐漸增強，當到達某一深度處時，二者趨於平衡，岩溫常年基本保持不變，這一層帶稱為恒溫帶，恒溫帶的溫度約比當地年平均氣溫高1～2℃。
增溫帶：在恒溫帶以下，由於受大地熱流場的影響，在一定的區域範圍內，岩層原始溫度隨深度的增加而增加，大致呈線性的變化規律，這一層帶稱為增溫帶。
地溫率：在增溫帶內，岩層原始溫度隨深度的變化規律可用地溫率或地溫梯度來表示。地溫率是指恒溫帶以下岩層溫度每增加1℃，所增加的垂直深度，即：
m/℃ (8-2-1)
地溫梯度：指恒溫帶以下，垂直深度每增加100m時，原始岩溫的升高值，它與地溫率之間的關係為：
Gr=100/gr ℃/100m (8-2-2)
gr─地溫率，m/℃；Gr─地溫梯度，℃/100m；
Z0、Z─恒溫帶深度和岩層溫度測算處的深度，m；tr0、tr─恒溫帶溫度和岩層原始溫度，℃。若已知gr或Gr及Z0、tr0，則對式（8-2-1）、式（8-2-2）進行變形後,即可計算出深度為Zm的原岩溫度tr。
2．圍岩與風流間傳熱量
井巷圍岩與風流間的傳熱是一個複雜的不穩定傳熱過程。井巷開掘後，隨著時間的推移，圍岩被冷卻的範圍逐漸擴大，其所向風流傳遞的熱量逐漸減少；而且在傳熱過程中由於井巷表麵水分蒸發或凝結，還伴隨著傳質過程發生。為簡化研究，目前常將這些複雜的影響因素都歸結到傳熱係數中去討論。因此，井巷圍岩與風流間的傳熱量可按下式來計算：
Qr＝KτUL(trm-t)， KW (8-2-5)
Qr─井巷圍岩傳熱量，KW；
Kτ─圍岩與風流間的不穩定換熱係數，KW/(m2·℃)；
U─井巷周長，m； L─井巷長度，m；
trm─平均原始岩溫，℃； t─井巷中平均風溫，℃。
圍岩與風流間的不穩定傳熱係數Kτ是指井巷圍岩深部未被冷卻的岩體與空氣間溫差為1℃時，單位時間內從每m2巷道壁麵上向空氣放出(或吸收)的熱量。它是圍岩的熱物理性質、井巷形狀尺寸、通風強度及通風時間等的函數。由於不穩定傳熱係數的解析解相當複雜，在礦井空調設計中大多采用簡化公式或統計公式計算。
二、機電設備放熱
1.采掘設備放熱
采掘設備運轉所消耗的電能最終都將轉化為熱能，其中大部分將被采掘工作麵風流所吸收。風流所吸收的熱能中小部分能引起風流的溫升，其中大部分轉化成汽化潛熱引起焓增。
采掘設備運轉放熱一般可按下式計算：
Qc＝ψN， KW (8-2-6)
Qc─風流所吸收的熱量，KW；
ψ─采掘設備運轉放熱中風流的吸熱比例係數；ψ值可通過實測統計來確定。
N─采掘設備實耗功率，KW。
2.其它電動設備放熱
電動設備放熱量一般可按下式計算：
Qe＝(1-ηt)ηmN， KW (8-2-7)
Qe─電動設備放熱量，KW；N─電動機的額定功率，KW；
ηt─提升設備的機械效率，非提升設備或下放物料ηt=0；
ηm─電動機的綜合效率，包括負荷率、每日運轉時間和電動機效率等因素。
三、運輸中煤炭及矸石的放熱
在以運輸機巷作為進風巷的采區通風係統中，運輸中煤炭及矸石的放熱是一種比較重要的熱源。運輸中煤炭及矸石的放熱量一般可用下式近似計算：
KW (8-2-8) Qk─運輸中煤炭或矸石的放熱量，KW；
m─煤炭或矸石的運輸量，Kg/s；
Cm─煤炭或矸石的比熱，KJ/(Kg·℃)；
Δt ─煤炭或矸石與空氣溫差，℃。可由實測確定，也可用下式估算：
℃ (8-2-9) L─運輸距離，m； tr─運輸中煤炭或矸石的平均溫度，一般較回采工作麵的原始岩溫低4～8℃；
twm─運輸巷道中風流的平均濕球溫度，℃。
四、礦物及其它有機物的氧化放熱
井下礦物及其它有機物的氧化放熱是一個十分複雜的過程，很難將它與其它熱源分離開來單獨計算，現一般采用下式估算：
KW (8-2-10)
式中 Q0─氧化放熱量，KW
V─巷道中平均風速，m/s；
q0─V＝1m/s時單位麵積氧化放熱量，KW/m2；在無實測資料時， 可取3～4.6×10-3 KW/m2。
其餘符號意義同前。
五、人員放熱
在人員比較集中的采掘工作麵，人員放熱對工作麵的氣候條件也有一定的影響。人員放熱與勞動強度和個人體質有關，現一般按下式進行計算：
KW (8-2-11)
Qw0─人員放熱量，KW
n─工作麵總人數；
q─每人發熱量，一般參考以下數據取值：靜止狀態時取0.09～0.12KW；輕度體力勞動時取0.2kw；中等體力勞動時取0.275kw；繁重體力勞動時取0.47kw。
六、熱水放熱
井下熱水放熱主要取決於水溫、水量和排水方式。當采用有蓋水溝或管道排水時，其傳熱量可按下式計算：
KW (8-2-12)
Qw─熱水傳熱量，KW；
Kw─水溝蓋板或管道的傳熱係數，KW/(m2·℃)；
S─水與空氣間的傳熱麵積。水溝排水:S＝BwL，m2；管道排水:S＝πD2L，m2；
Bw─水溝寬度，m；D2─管道外徑，m；L─水溝長度，m；
tw ─水溝或管道中水的平均溫度，℃；
t─巷道中風流的平均溫度，℃。
水溝蓋板的傳熱係數可按下式確定：
KW/(m2·℃) (8-2-13)
管道傳熱係數可按下式確定：
KW/(m2·℃) （8-2-14）
α1─水與水溝蓋板或管道內壁的對流換熱係數，KW/(m2·℃)；
α2─水溝蓋板或管道外壁與巷道空氣的對流換熱係數，KW/(m2·℃)；
δ─蓋板厚度，m；
λ─蓋板或管壁材料的導熱係數，KW/(m2·℃)；
D1─管道內徑，m；
D2─管道外徑，m。
第三節 礦井風流熱濕計算
礦井風流熱濕計算是礦井空調設計的基礎，是采取合理的空調技術措施的依據。
一、地表大氣狀態參數的確定
地表大氣狀態參數一般按下述原則確定：
溫度采用曆年最熱月月平均溫度的平均值；
相對濕度采用曆年最熱月月平均相對濕度的平均值；
含濕量采用曆年最熱月月平均含濕量的平均值。
這些數值均可從當地氣象台、站的氣象統計資料中獲得。
二、井筒風流的熱交換和風溫計算
研究表明，在井筒通過風量較大的情況下，井筒圍岩對風流的熱狀態影響較小，決定井筒風流熱狀態的主要因素是地表大氣條件和風流在井筒內的加濕壓縮過程。根據熱力學第一定律，井筒風流的熱平衡方程式為：
(8-3-1)
在一定的大氣壓力下，風流的含濕量與風溫呈近似的線性關係：
g/Kg (8-3-2)
式中 φ─風流的相對濕度，％；
t─風流溫度，℃；
P─大氣壓力，Pa；
b、ε＇、Pm─與風溫有關的常數，由表8-3-1確定。
令 ：
則： (8-3-3)
將式(8-3-3)代入式(8-3-1)可解得：
℃ (8-3-4)
組合參數(隻是為了簡化公式而設的，沒有任何物理意義)：
E1＝2.4876A1；E2＝2.4876A2
A1＝622b/(P1-Pm)；A2＝622b/(P2－Pm)；
F＝(Z1－Z2)/102.5－(E2－E1)ε＇。
(8-3-4)即為井底風溫計算式。
P1、P2─井口、井底的大氣壓力，對於井底大氣壓力可近似
按式（8-3-5）推算：
P2＝P1＋gp(Z1-Z2)，Pa (8-3-5)
gp─壓力梯度，其值為11.3～12.6，Pa/m；
φ1、φ2── 井口、井底空氣的相對濕度，％。
當井筒中存在水分蒸發時，由於水分蒸發吸收的熱量來源於風流下行壓縮熱和風流本身，這部分熱量將轉化為汽化潛熱，所以當風流沿井筒向下流動時，有時井底風溫不僅不會升高，反而還可能有所降低。
三、巷道風流的熱交換和風溫計算
風流經過巷道時，由於與巷道環境間發生熱濕交換，使風溫隨距離逐漸
上升。其熱平衡方程式為：
(8-3-6)
式中 Mb─風流的質量流量，Kg/s；
Kτ─風流與圍岩間的不穩定換熱係數，KW/(m2·℃)；
U─巷道周長，m； tr─原始岩溫，℃；
Kt、Kx─分別為熱、冷管道的傳熱係數，KW/(m2·℃)；
Ut、Ux─分別為熱、冷管道的周長，m；
tt、tx─分別為熱、冷管道內流體的平均溫度，℃；
Kw─巷道中水溝蓋板的傳熱係數，KW/(m2·℃)；
Bw─水溝寬度，m；
tw ─水溝中水的平均溫度，℃；
∑Qm─巷道中各種絕對熱源的放熱量之和，KW；
L─巷道的長度，m。
式(8-3-6)通過變換整理可改寫成：
(R＋E)t2＝(R＋E－N)t1＋M＋F (8-3-7)
由式(8-3-7)可解得：
，℃ (8-3-8)
其中組合參數：
E＝2.4876A；
； ； ；
；N＝Nτ＋Nt＋Nx＋Nw；R＝1＋0.5N；
M＝Nτtr＋Nttt＋Nxtx＋Nwtw； ；
。
如果巷道中的相對熱源隻有圍岩放熱，則式(8-3-8)還可簡化為：
，℃ (8-3-9)
四、采掘工作麵風流熱交換與風溫計算
1.采煤工作麵
風流通過采煤工作麵時的熱平衡方程式可表示為
(8-3-10)
式中 Qk─運輸中煤炭放熱量，KW；其餘符號意義同前。
將式(8-2-6)和式(8-3-3)代入式(8-3-10)，經整理即可得出采煤工
作麵末端的風溫計算式，其形式和式(8-3-9)完全一樣，隻是其中的組合
參數略有不同。
對於采煤工作麵：
；
式中 m─每小時煤炭運輸量， ，t/h；
A─工作麵日產量，t；
τ─每日運煤時數，h。
當要求采煤工作麵出口風溫不超過《規程》規定時，其入口風溫可按
下式確定：
，℃ (8-3-11)
2.掘進工作麵
風流在掘進工作麵的熱交換主要是通過風筒進行的，其熱交換過程一般可視為等濕加熱過程。現以如圖8-3-1所示的壓入式通風為例進行討論。
(1)局部通風機出口風溫確定
風流通過局部通風機後，其出口風溫一般可按下式確定：
，℃ (8-3-12)
Kb ─局部通風機放熱係數，可取0.55～0.7；
t0 ─局部通風機入口處巷道中的風溫；℃；
Ne ─局部通風機額定功率，KW；
Mb1 ─局部通風機的吸風量，Kg/s。
(2)風筒出口風溫的確定：
根據熱平衡方程式，風流通過風筒時，其出口風溫可按下式確定：
，℃ (8-3-13)
其中：
對於單層風筒：
KW/m2·℃ (8-3-14)
對於隔熱風筒：
KW/m2·℃ (8-3-15)
式中 tb ─風筒外平均風溫，℃；
Z1 ─風筒入口處標高，m；
Z2 ─風筒出口處標高，m；
Kt ─風筒的傳熱係數，KW/(m2·℃)；
St ─風筒的傳熱麵積，m2；
p ─風筒的有效風量率,；
Mb2 ─風筒出口的有效風量，Kg/s；
α1─風筒外對流換熱係數，KW/(m2·℃)；
(8-3-16)
α2─風筒內對流換熱係數，KW/m2·℃；
(8-3-17)
D 1─隔熱風筒外徑，m；
D2 ─風筒內徑，m；
λ ─隔熱層的導熱係數，KW/m·℃；
Vb ─巷道中平均風速；
，m/s (8-3-18)
Vm ─風筒內平均風速；
，m/s (8-3-19)
S ─掘進巷道的斷麵積，m2。
(3)掘進頭風溫確定
風流從風筒口射出後，與掘進頭近區圍岩發生熱交換，根據熱
平衡方程式，掘進頭風溫可按下式確定：
，℃ (8-3-20)
其中： ； ； ；
式中 Kτ3 ─掘進頭近區圍岩不穩定換熱係數，KW/m2·℃；
S3 ─掘進頭近區圍岩散熱麵積，m2；
∑Qm3─掘進頭近區局部熱源散熱量之和，KW。
其餘符號意義同前。
掘進頭近區圍岩不穩定換熱係數可按下式確定：
，KW/m2·℃ (8-3-21)
其中： ； ； ； 。
λ─岩石的導熱係數，KW/m·℃；a─岩石的導溫係數，m2/h；τ3─掘進頭平均通風時間，h；l3─掘進頭近區長度，m。
五、礦井風流濕交換
當礦井風流流經潮濕的井巷壁麵時，由於井巷表麵水分的蒸發
或凝結，將產生礦井風流的濕交換。根據濕交換理論，經推導可得
出井巷壁麵水分蒸發量的計算公式為：
，Kg/s (8-3-22)
式中 α─井巷壁麵與風流的對流換熱係數；
，KW/m2·℃ (8-3-23)
γ─水蒸氣的汽化潛熱，2500 KJ/Kg；
t─巷道中風流的平均溫度，℃；
ts─巷道中風流的平均濕球溫度，℃；
U─巷道周長，m；
L─巷道長度，m；
P─風流的壓力，Pa；
P0─標準大氣壓力，101325Pa，Vb─巷道中平均風速，m/s；
εm─巷道壁麵粗糙度係數，光滑壁麵εm=1；主要運輸大巷
εm =1.00～1.65；運輸平巷εm =1.65～2.5；工作麵εm =2.5～3.1。
由濕交換引起潛熱交換，其潛熱交換量為：
，KW (8-3-24)
式中符號意義同前。
必須指出：公式(8-3-22)是在井巷壁麵完全潮濕的條件下導出的，所以
由該式計算出的是井巷壁麵理論水分蒸發量。實際上，由於井巷壁麵的潮濕程度不同，其濕交換量也有所不同，故在實際應用中應乘以一個考慮井巷壁麵潮濕程度的係數，稱為井巷壁麵潮濕度係數，其定義為：井巷壁麵實際的水分蒸發量與理論水分蒸發量的比值，用f表示，即：
(8-3-25)
該值可通過實驗或實測得到。求得井巷壁麵的潮濕度係數後，即可求得
風流通過該段井巷時的含濕量增量：
(8-3-26)
由含濕量增量，即可求得該段井巷末端風流的含濕量和相對濕度：
(8-3-27)
(8-3-28)
式中 Pv ─水蒸氣分壓力，可用下式計算：
Pa (8-3-29)
Ps ─飽和水蒸氣分壓力，可用下式計算：
Pa (8-3-30)
第四節 礦井降溫的一般技術措施
它主要包括：通風降溫、隔熱疏導、個體防護等，本節僅介紹其中幾種主要措施。
一、通風降溫
1．加大風量
2．選擇合理的礦井通風係統
二、隔熱疏導
所謂隔熱疏導就是采取各種有效措施將礦井熱源與風流隔離開來，或將熱流直接引入礦井回風流中，避免礦井熱源對風流的直接加熱，從而達到礦井降溫的目的。隔熱疏導的措施主要有：
１．巷道隔熱
2．管道和水溝隔熱
3．井下發熱量大的大型機電硐室應獨立回風
三、個體防護
第五節 礦井空調係統設計簡介
當采用一般的礦井降溫措施，不能有效地解決采掘工作麵的高溫問題時，就必須采用礦井空調技術。所謂礦井空調技術就是應用各種空氣熱濕處理手段，來調節和改善井下作業地點的氣候條件，使之達到規定標準的一門綜合性技術。
一、礦井空調係統設計的依據
礦井空調係統設計的主要依據是行業法規（如《煤礦安全規程》等）和上級主管部門的書麵批示。此外還必須收集下列資料或數據：
(1)礦區常年氣候條件，如地表大氣的月平均溫度、月平均相對濕度和大氣壓力等；
(2)礦井各生產水平的地溫資料和等地溫線圖；
(3)礦井設計生產能力、服務年限、開拓方式、采區布置和年度計劃等；
(4)采掘工程平（剖）麵圖、通風係統圖和通風網路圖；
(5)礦井通風係統阻力測定與分析數據，如井巷通風阻力、風阻、風量等；
(6)井巷所穿過各岩層的岩石熱物理性質，如導熱係數、導溫係數、比
熱和密度等；
(7)礦井水溫和水量。
二、設計的主要內容與步驟
礦井空調係統設計是一項非常複雜的工作，其主要設計內容和步驟如下：
(1)礦井熱源調查與分析，查明礦井高溫的主要原因及熱害程度，並對礦井空調係統設計的必要性作出評價；
(2)根據實測或預測的風溫，確定采掘工作麵的合理配風量，並計算出采掘工作麵的需冷量，做到風量與冷量的最優匹配，以減少礦井空調係統的負荷；
(3)根據采掘工作麵的需冷量、已采取的一般礦井降溫措施及生產的發展情況，確定全礦井所需的製冷量，並報請有關部門核準；
(4)根據礦井具體條件，擬定礦井空調係統方案，包括製冷站位置、供冷排熱方式、管道布置、風流冷卻地點的選擇等，並進行技術經濟比較，確定最佳方案；
(5)根據擬定的礦井空調係統方案，進行供冷排熱設計，並進行設備選型；
(6)進行製冷機站（硐室）的土建設計，選取合理的布置方式；
(7)製冷機站（硐室）內自動監控與安全防護設施的設計，製定設備運行、維護的管理機製；
(8)概算礦井空調的噸煤成本和其它經濟性指標。
三、礦井空調係統的基本類型
目前國內外常見的冷凍水供冷、空冷器冷卻風流的礦井集中空調係統的基本結構模式如圖8-5-1所示。它是由製冷、輸冷、傳冷和排熱四個環節所組成。由這四個環節的不同組合，便構成了不同的礦井空調係統。這種礦井空調係統，若按製冷站所處的位置不同來分，可以分為以下三種基本類型：
1．地麵集中式空調係統
它將製冷站設置在地麵，冷凝熱也在地麵排放，而在井下設置高低壓換熱器將一次高壓冷凍水轉換成二次低壓冷凍水，最後在用風地點上用空冷器冷卻風流。其結構如圖8-5-2所示。
2．井下集中式空調係統
井下集中式空調係統如按冷凝熱排放地點不同來分，又有兩種不同的布置形式： 一是製冷站設置在井下，並利用井下回風流排熱，如圖8-5-3所示。這種布置形式具有係統比較簡單，冷量調節方便，供冷管道短，無高壓冷水係統等優點 ;二是製冷站設置在井下， 但冷凝熱在地麵排放，如圖8-5-4所示。這種布置形式雖可提高冷凝熱的排放能力，但需在冷卻水係統增設一個高低壓換熱器，係統比較複雜。
3．井上、下聯合式空調係統
這種布置形式是在地麵、井下同時設置製冷站，冷凝熱在地麵集中排
放，如圖8-5-5所示。它實際上相當於兩級製冷，井下製冷機的冷凝熱是
借助於地麵製冷機冷水係統冷卻。
上述三種集中式礦井空調係統相比，在技術上的優缺點見表8-5-1
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