对于开采深度较大的矿井,采掘工作面的环境温度高、湿度大。这种高温高湿热环境在很大程度上影响了矿井生产效率,且危害井下工作人员身体健康。随着矿井开采深度的增大,矿井热灾害问题趋于严重。鉴于此,《煤矿安全规程》要求高温矿井生产必须采取降温措施。在中国北方地区,高温矿井在夏季需要供应大量的冷能以满足井下热环境控制需求;在冬季需要供应大量的热能来满足矿井防冻、建筑采暖的热负荷需求,从而导致高温矿井能耗量较高。中国2030年“碳达峰”行动方案对高温矿井低碳生产提出了更高的要求。高温矿井冷热能综合高效利用是实现高温矿井低碳化生产的关键,但相关研究尚不充分,亟待系统深入研究。高温矿井的空调负荷通常具有负荷密度大、热湿比小,且全新风,这显著区别于民用建筑空调负荷。本文首先剖析了高温矿井冷、热负荷构成及分布特点;其次,根据总能系统理论,结合高温矿井废热特点以及冷热负荷需求特征提出了三种高温矿井冷热能综合利用系统工艺;然后,建立高温矿井冷热能综合利用系统热力学模型、热力性能评价模型及指标;最后,分析几种工艺系统的热力性能及节能环保效益,揭示高温矿井冷热能综合利用系统优化配置规律,并结合案例分析高温矿井冷热能综合利用新工艺的综合效益,探讨其适用条件。目前,高温矿井的常规冷热能利用系统工艺为系统工艺一,主要采用电压缩式制冷机、煤矸石电厂以及水-水换热器来满足供冷供热需求。本文所提出的三种高温矿井冷热能综合利用系统新工艺分别为系统工艺二、系统工艺三和系统工艺四。系统工艺二主要采用双效溴化锂吸收式制冷机和水-水换热器;系统工艺三主要采用双效溴化锂吸收式热泵、单效溴化锂吸收式热泵和水-水换热器;系统工艺四主要采用双效溴化锂吸收式热泵、单效溴化锂吸收式热泵、除湿溶液再生机组和水-水换热器。本文结合案例从热力学角度对四种系统工艺进行了对比分析。结果表明,系统工艺一的热力性能较差;当电厂低温热能输送距离为25 km时,相对于系统工艺一,系统工艺二、三和四的年ASCOP分别提高了30.10%、74.54%和169.73%,三种系统工艺的年系统产品（火用）效率分别提高了19.77%、15.87%和91.44%。其中,系统工艺四的热力性能最高。相对于系统工艺一,系统工艺二、三和四的节能潜力分别为49.64%、55.44%和74.60%,其中系统工艺四的节能潜力最大。从热力学角度来看,系统工艺四采用双效溴化锂吸收式热泵、单效溴化锂吸收式热泵、水-水换热器以及溶液除湿机组对电厂热能进行梯级高效利用,大幅降低了能量转换与传递过程的不可逆损失,显著提高了热力性能,因此其系统配置最优。案例分析表明,当电厂热能输送距离相同时,系统工艺四的供能成本最低,投资回收期最短。当电厂热能热价为50元/GJ和电厂热能输送距离为25 km时,系统工艺一、二、三和四的供冷/供热成本分别为81.44/71.11元/GJ、81.44/71.11元/GJ、82.85/68.01元/GJ和76.17/60.01元/GJ,其投资回收期分别为3.92年、3.59年、3.23年、2.75年。当电厂热价为50元/GJ且以基准投资年限为4年时,四种系统工艺的经济输热距离分别为17.9 km、19.5 km、20.5 km、25.0 km。从经济效益角度来看,系统工艺四系统配置也最优。综上所述,系统工艺四的热力性能较高、经济效益较好,因此其梯级用能工艺先进,系统配置最优。本文所提出的系统工艺四为中国北方地区的高温矿井低碳化生产提供了新思路、新方案。