随着浅部金属矿产资源的枯竭,矿井深部开采已成为大势所趋。在“十三五”规划期间,我国启动了多个金属矿井深部开采计划,预计未来十年内,我国将有30%的金属矿井开采深度超过1000m。在深井开采的过程中,矿井高温热害问题成为威胁人员身体健康和矿井安全生产的重要因素。采取有效措施来防治矿井热害,为井下工作者提供舒适的工作环境对矿井生产具有重大意义。云南毛坪铅锌矿当前开采工作面热害严重,针对其深部开采的各种热源放热特性分析及计算,对于主采区760中段、670中段工作面进行风流温、湿度测定,发现两中段工作面皆处于高温高湿状态。鉴于该矿当前仅靠通风无法解决高温热害问题,因此基于毛坪铅锌矿井下涌水充裕、温度低的特点,提出直接利用矿井低温涌水作为冷源与螺旋单管式换热器热交换以对矿井降温的方法。构建了模拟矿井高温、高湿情况下,以螺旋单管式换热器为核心部件的降温系统实验平台,采用毛坪铅锌矿井下低温涌水充当直接利用式冷源。通过对实验数据的分析、讨论,揭示了风量、风温、进水水温、进水流量等因素对螺旋单管式换热器降温效果的影响机制。取风量127.2m~3/h,风温31.5℃,相对湿度91%左右、水温20℃、水流量420L/h的工况进行降温分析,降温后风流温度为23.9℃,降温前后温差为7.6℃,相对湿度升高到99.9%,含湿量降低了5.2g/kg,由此说明冷热流体在换热器中是降温减湿过程。由实验数据分析可得,随着风量增加,换热器降温效率降低;随着风温升高,换热器降温效率升高;随着水温增加,换热器降温效率降低;当冷水流量从60L/h变化为600L/h时,换热器的进出口温差升高1℃左右。基于实验数据拟合多元线性回归方程,以便于预测后续不同工况点的降温情况。通过Solid Works建立螺旋单管式换热器的计算模型,利用FLUENT对影响螺旋单管式换热器降温性能的因素进行探究,比对换热器不同截面的速度云图、温度云图,以便于具体分析壳程入口流速、壳程入口温度、管程入口温度等不同工况下换热器内部的传热情况。对比实验结果和数值模拟结果,发现两者规律吻合,验证了“基于矿井涌水为直用冷源的降温系统”方法的可行性。“直接利用矿井低温涌水作为冷源”的研究不仅有助于解决矿井工作面的热害问题,减少了整个矿井降温系统的降温成本,同时实现了矿井水能利用与矿山热害治理统一,为以后的工程实践提供参考价值。