黄金生产对经济发展具有重要意义,近年来各国对黄金的需求量不断提高,随着浅层黄金资源开采殆尽,深井采矿技术越来越受到人们关注。随着矿山开采深度的增加,地压增大、岩温增高,矿山提升、排水、支护、通风等方面面临的技术困难也随之增大。其中,热害问题是制约深井开采的关键,其直接影响矿井生产效率和人员设备安全。本文以对山东某金矿的实地调研与测试为基础,首先对矿井开采的最小单位独头采场内空气的流动与降温特性进行模拟分析,提出并验证了新的评价标准:PMV(Predicted Mean Vote,预测平均评价)、PPD(Predicted Percentage Dissatisfied,预计不满意百分率)和空气龄在独头采场环境评价中的作用,并以此为基础研究了充填回风井、风管截面大小以及双风管通风结构的通风效果。其次,简化并建立了多独头采场串联通风模型,通过数值模拟的方法对实际采用的无充填回风井通风模式和充填回风井单独回风模式进行流动和降温特性的比较研究,根据研究结果提出充填回风井辅助回风模式并应用矿用空气幕对其进行通风效果优化。最后,纯通风模式下深井新风温度会出现高于环境设定温度的情况,导致通风无法达到要求的降温效果,因此必须建立深井冷却系统冷却新风以保障井下通风降温效果,于是本文针对所调研矿山的实际井下开采与通风结构,以中段为单位对井下热源进行了详细的分析与计算,并对冷却水输送系统、冷冻水输送系统及冰输送系统的经济性进行了定量的计算与分析。研究结果表明,PMV和空气龄准则可以有效反应独头采场内环境热舒适性和空气流动特性,常见的独头采场单侧通风会在风管侧形成严重涡流区,导致该侧PMV值分布和空气龄明显高于另一侧,即风管侧的热舒适性和空气品质均较差,双风管异侧通风可以有效改善这一问题。对于独头采场串联通风系统,无充填回风井通风模式降温效果最差,充填回风井单独回风模式系统阻力最高,充填回风井辅助回风模式介于两者之间,并且通过增设矿用空气幕的方式可以有效提高充填回风井回风量,通过调节空气幕风压可以实现系统回风量和阻力的调节,在所研究模型下,空气幕风压从0增加至500Pa,充填回风井回风量变为原先的3.31倍,同时系统阻力增大至原来的3.08倍。在所研究的三种深井制冷系统中,开式冷却水系统设备初投资最低,冷冻水输送系统在系统功率上有较大的优势,若系统全天运行则只需要283天即可弥补与开式冷却水系统初投资的差距,而冰输送系统由于井上设备复杂且制冰机COP太低导致单位制冷量功率过大,在给定的计算条件下无论是系统投资或系统功率都没有优势。