矿井热害是继顶板、瓦斯、火、水、粉尘五大灾害之后的第六大灾害,与粉尘、噪声、有毒有害气体,同列为煤矿四大职业危害因素,严重威胁矿工生命安全和身体健康。随着矿井开采深度增加,地温增高,围岩温度增加,尤其是夏季地面气温高,导致井下工作地点温度增加,热害程度加剧,现有降温方法均难以满足要求。本文通过对山东巨野矿区热害矿井大量现场调研与测试,掌握一年地面气候变化对井下气候的影响规律,发现了矿井季节性热害形成特征及其影响因素。为了掌握矿井季节性热害形成原因及其治理方法,论文开展季节性风温作用下围岩非稳态温度场数值分析、风温预测及其降温方法研究,取得如下主要创新成果:采用激光导热仪实验测试了8组煤、岩体和风筒在温度为10~60℃的导热系数,为围岩温度场预测提供了基础参数。根据矿井风流温度与围岩温度场存在相互影响作用关系,建立了非稳态风温作用下井巷温度场分布数学模型。采用有限差分法求解调热圈温度场,并编制了相应分析软件,模拟计算季节性风温作用下井巷围岩调热圈温度场。采用分布式光纤测温系统测试了围岩温度场,实测结果和数值模拟结果基本吻合。基于季节性风温变化下调热圈温度场变化规律,揭示出矿井季节性热害形成机理,为在地面井口对入井风量实施降温除湿提供了理论依据。为准确掌握季节性气候下井下风流的温度、湿度,预测矿井热害分布状况,基于对多种热源作用下风温预测模型分析,提出了以矿井全风网解算为基础的风流温、湿度预测方法。针对单一井巷风温预测模型中风量已知,而矿井风网中由于温差形成自然风压影响风量分配的问题,建立了风温与风量之间的耦合作用模型。研发了基于ObjectARX的井下巷道风流温度、湿度计算分析软件,对赵楼煤矿通风网络模拟计算。实测1307采面、3303采面2条通风路线温度与湿度,结果与预测数据基本吻合。通过矿井风流温度、湿度预测,为矿井季节性热害程度分析和降温系统设计提供了依据。根据矿井季节性热害形成特点,将夏季高温进风风流热、湿留在地面井口,消除夏季矿井高温热害,提出了矿井全风量井口降温新方法。针对矿井总进风量大(20000m3/min),设计了以矿井主要通风机为动力的大风量空气换热系统工艺,换热器风阻24~45Pa,平均漏风率8~9%。针对入风井口为运输通道难以封闭问题,采用自动门闭锁的井口房封闭方法,形成主、副井口降温气室,实现了入井风流的降温。在巨野矿区赵楼煤矿应用研究表明,系统将主、副井全部入井风温降低10~15℃,在进风路线上温度降低4~5℃,相对湿度降幅15%,井下工作面进风26℃以下,显著改善了劳动生产环境,解决了深井开采季节性高温热害问题。论文研究为高温矿井降温提供了新思路和新方法,对其它类型高温矿井热害治理也具有一定的指导意义。