深凹露天矿逆温层是一种由于采场特殊的地形结构和太阳辐射作用形成的大气层结构。逆温层会阻碍矿坑内部粉尘的扩散,造成重大污染,威胁人员健康和生产安全。本文以某深凹露天矿为研究对象,采用现场实验、理论分析和数值模拟相结合的研究方法,对热力作用下的深凹露天矿逆温层空间分布规律及预测进行研究。通过定点观测及气球探空的方法,对冬季和春季实验矿山采场岩壁温度以及内部空气温度进行现场观测。观测结果表明:冬季较春季而言更容易出现逆温;矿坑内部厚度不超过50 m的逆温层占总逆温层数的90%以上;在2～8时强度小于1℃/100 m的逆温层所占比例达49.9%;封闭圈(海拔+80 m)上下在2～8时存在稳定逆温层。以传热学原理为基础,结合现场实验,同时考虑热辐射、热对流和热传导的影响,建立了某深凹露天矿采场四个方向岩壁温度变化的理论模型,且该模型计算结果与现场实测数据一致性较好。采用数字高程模型(DEM),考虑地形因子(坡向和坡度等)对深凹露天矿的影响,利用ArcGIS软件模拟不同季节深凹露天矿采场太阳直射时间、太阳总辐射量、太阳直接辐射量和太阳散射辐射量的分布。运用大气热力学和气固传热学理论,建立深凹露天矿逆温层形成的理论模型和低层大气的基本方程。采用现场实验和数值模拟的方法,研究深凹露天矿逆温层的概率和强度分布,分析不同高度范围内逆温层出现的概率与平均温度、相邻高度范围的平均温差间的关系,构建露天矿逆温层空间分布概率的预测模型。本论文的研究成果不仅可以用于指导实验矿山合理安排生产,保障采场内作业环境,而且可以补充和完善露天矿通风理论,为露天矿采场的污染预测提供技术参数。