近日，由昆明有色冶金设计研究院股份公司联合中南大学、玉溪矿业有限公司、昆明理工大学共同完成的“深部高温金属矿山通风系统重构与风热协同调控关键技术研究应用”项目，攻克深部矿井高温、高湿、高尘多重热源耦合叠加的行业痛点，在云南玉溪矿业大红山铜矿西部矿段落地示范，为我国矿产资源的高效绿色安全开采筑牢技术底座。

　　突破“干球”误区，首创三维热—湿耦合评价体系

　　“在深部采区，岩体放热、机电散热与爆破毒气交织，尤其是地下水诱发的高湿环境，是造成井下隐蔽热害区频发的‘幕后推手’。”项目核心技术负责人李谢平介绍，矿山行业普遍依赖单一的“干球温度”来评价井下热环境，却忽视了高湿对人体散热的抑制作用，这导致传统“温差法”在计算深部通风排热能力时经常失真。

　　针对这一制约行业发展的技术难点，科研团队首次引入比焓值作为核心指标，构建起覆盖“温度、湿度、比焓”三维度的热－湿耦合气象舒适度评价体系。相较于传统方法，该体系能够精准量化湿空气的热力学特性，将深部矿井潜热负荷的计算精度大幅提升了40％以上，彻底改变了过去对隐性热危害识别不清的局面。

　　理论的突破为工程实践指明了方向，为了让复杂的地下“呼吸网络”清晰可见，项目组进行全域现场数据实测，普查全矿气象参数与地温梯度。利用3DMine与Ventsim软件，团队反向标定阻力系数，搭建出全矿井三维通风网络数字化孪生模型，整体模拟计算误差严格控制在3％以内。基于这一“数字大脑”，团队针对大红山铜矿未来向－20m标高转移的生产接续计划，实现了多工况全生命周期的动态仿真推演，让风流调配有了科学依据。

　　重构“风热网络”，大国重器打通井下“呼吸道”

　　面对深部采区需风量激增与现有系统高阻力之间的矛盾，如何进行系统重构成为摆在团队眼前的第二道难关。“传统的被动式热害治理往往是‘头痛医头’，我们坚持‘充分利旧、分区协同’的战略思路。”项目团队历经多轮技术方案与经济性的量化比选，创新性地开辟出“东西跨矿段协同回风”的最优路径——通过快速掘进东部矿段破碎专用回风天井，巧妙利用东部富余的通风能力分流主回风井压力。

　　为了给这套庞大的网络提供澎湃动力，国内非煤矿山首次在井下引入大功率轴流主扇，利用超大功率轴流主通风机在500m深的北回风竖井井底成功安装并平稳运转。该装备摒弃了低效的多机并联模式，实测运行效率高达85.86％，远超国内同类矿山平均水平。配套首创的防潮防尘封闭式智能电控硐室与高压变频驱动，更是在恶劣的井下环境中实现了风量的无级精确调速。

　　与大流量通风打出“组合拳”的，是全域风热协同调控技术。针对夏季进风源地表温度偏高及沿程增温，该团队在主进风路首创了“四级阶梯式自动喷淋降温预冷体系”，根据温感阈值智能联控，从源头上切断了热流向深部的传导。而针对掘进工作面等散点高温，团队则灵活部署了自主研发的拖行式移动制冷车，通过隔离风幕空间重构与“冰块＋冷风机”相变潜热强化换热，创造出局部温差超10°C的清凉作业环境。

　　兼顾绿色职业健康，微米级水雾消解“水火之争”

　　在传统的井下防尘中，“降温”与“降尘”常常陷入两难，技术团队巧妙利用气固两相流特性，研发出高频超声波雾化抑尘技术。在－60m水平破碎硐室等高浓度产尘点，高频超声波将水激化为微米级的超微雾滴，雾滴在空气中通过布朗运动与粉尘高效碰撞凝聚沉降。这一创新实现了“极低物料增湿”与“极致除尘效果”的平衡，呼吸性粉尘除尘效率≥90.0％，粉尘排放浓度降至2.82mg／m³以下，消解了井下控温与控尘的矛盾，切实保障了一线矿工的职业健康。

　　截至目前，该项目已累计申请及授权专利12项（含高价值发明专利7项）。大红山铜矿西部矿段自2025年4月全面应用该成套技术方案以来，取得显著的综合效益，全矿总风量由540m³／s提升至760m³／s，打破了深部开采的风量瓶颈；西部矿段日产能从6000t直接跃升至7500t，项目自投用以来已累计为企业新增利润达1.184亿元。这一产学研深度协同的成果，成功盘活了我国千米地质深层的优质铜矿资源，为全国有色金属行业深部战略资源的保供创造了可复制、可推广的绿色示范模式。

　　云南网记者 龙彦 通讯员 陈馨