随着经济的发展,全社会对环境的要求越来越高。在露天矿生产过程中,穿爆采运排各个环节都会产生大量粉尘。既损害矿坑内作业人员的身体健康,又对内部采矿作业的效率有不利影响,粉尘扩散到矿坑外还会影响周边环境。为了有针对性地治理露天矿粉尘污染,论文综合运用颗粒物微观力学分析、计算流体力学分析、Fluent数值模拟计算、现场实验、数理统计和数据分析、经济技术分析等方法,系统研究露天矿粉尘的起尘机理、分布和扩散规律、主要影响因素等有关露天矿粉尘污染控制和治理的主要问题。研究了露天煤矿粉尘的主要来源和分类;根据不同类型粉尘的特点分析了各自的起尘机理;以卡车运输过程中的卡车扬尘为例,通过宏观受力分析研究了物理扰动类型尘源的起尘机理;研究了逆温层对露天矿粉尘聚集的影响,并基于Froude数分析了逆温影响下的粉尘聚集的主要影响因素;基于流体力学分析,以Ansys旗下的Fluent流体计算软件为平台,建立三维模型模拟研究了露天煤矿粉尘聚集机理和扩散机理;模拟研究了风速、风向、矿坑帮坡角、矿坑深度和排土场加高对粉尘聚集扩散的影响;基于随机森林模型分析了粉尘污染的影响因素,通过计算影响因素的权重,得到了所有影响因素的权重的大小,排序得到了露天矿粉尘主要影响因素。通过在哈尔乌素露天煤矿组织现场粉尘监测,探索出β射线粉尘检测仪和激光粉尘监测仪混合组网的露天矿粉尘在线监测系统,既能满足监测精度的要求,又可以尽可能降低组网成本。通过分析哈尔乌素露天煤矿粉尘监测数据,基本摸清了哈尔乌素露天矿粉尘的区域分布规律和扩散规律;基于马尔科夫模型,建立了露天矿粉尘排放强度评价模型,处理监测系统得到的时间序列数据,该模型不仅能处理平稳数据,还能处理露天矿粉尘排放的突变数据。基于粉尘逸散率研究了露天矿坑内产生的粉尘对外部环境的影响,研究表明并不是所有的颗粒物都能扩散到矿坑外,影响因素主要有颗粒粒径、风速、风向等,因此不能采用累加矿坑内尘源粉尘排放量的方法计算露天矿的粉尘排放量;基于经济成本分析,研究了粉尘对露天矿内部作业效率的影响;建立了粉尘对卡车运输系统作业效率影响评价模型,通过成本分析,建立了露天煤矿粉尘治理措施投入决策模型。总结了物理抑尘和化学抑尘的主要方法,实验研究了固化剂类抑尘剂需要达到的技术指标。综上,本文通过理论分析和数值模拟研究总结粉尘发生、聚集和扩散的规律,然后有针对性的开展露天矿实地监测实验,在分析实验数据的基础上,进一步总结和完善露天矿粉尘分布和运移机理,为露天矿降尘抑尘打下理论基础,推动了露天矿绿色开采的发展。