深凹露天矿山风流场主要受动力与热力两种因素影响,根据相关学者对露天矿采场内风流结构与空间分布的相关研究表明,当地表风速大于1m/s时,热力对风流场影响较小,风流动力作用占主导地位,此时采场内出现复环流结构。复环流结构会阻碍采场内外空气交换,导致污染物浓度升高,威胁矿山的生产安全与工作人员的身体健康。本文采取理论分析、现场实测、相似实验、数值模拟相结合的研究方法,对动力主导下的深凹露天矿内复环流形态演变规律及空间分布特性进行研究。本文根据空间风流场形态特征实验及边坡风向观测实验数据,分析得出露天矿复环流的空间结构包括垂直与水平两个方向的环流,结合相似实验结果提出复环流中心轴为倒“U”型结构。通过数值模拟软件对深凹露天矿及相似实验模型进行数值模拟运算,根据现场实验、相似实验以及数值模拟结果的对比印证,进一步确定复环流中心轴空间结构为倒“U”型。对露天矿深度、边坡角及长轴尺寸等参数对复环流形态分布规律进行的研究,确定了复环流形态演变及空间分布影响因素重要度。在现场实验,相似实验与数值模拟结果的基础上,基于边界层分离理论,揭示出复环流空间形态的动力学因素为露天矿采场中背风坡与迎风坡-坑底之间的压力差,该压力差也是复环流中心轴呈倒“U”型结构的主要原因。根据本文对复环流结构的相关研究,结合涡运动理论与复环流动力学机制,基于数值模拟结果提出以涡通量为判定依据,临界雷诺数与空间位置为筛选条件的复环流影响范围计算方法。在复环流影响范围计算方法的基础上,对不同条件下的深凹露天矿中复环流影响范围及空间位置分布进行计算分析,运用量纲分析法构建深凹露天矿复环流形态演变及空间分布预测模型并对模型进行验证。本文研究成果对完善深凹露天矿通风理论及采场空气污染治理提供理论依据,对提升采场通风能力,合理安排生产规划,改善职工作业环境具有实际意义。