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金属矿床地下开采形成的大量采空区不仅危及矿山的安全，而且对资源的充分回收造成严重的困难。因此，以先进的空区探测系统为手段，开展以空区精密探测为基础的相关技术的研究与应用，已经成为我国金属矿山安全生产所面临的重大前沿研究课题。本文综合运用理论分析、现场探测、数值模拟等方法，采用采空区精密探测系统(CMS)、矿业软件Surpac、Datamine、Gocad及数值模拟软件Phase~2等工具，紧密结合《采空区激光精密探测技术应用研究》和《基于空区精密探测矿床开采贫损控制与矿柱回采中深孔优化设计技术研究》科研课题，针对冬瓜山铜矿及铜坑矿的具体工程实际，开展基于CMS探测的采空区三维模型构建技术的研究，并以此为基础，开展采场边界超欠挖量计算方法、基于空区实测的采矿贫损测定技术、基于空区实测的复杂边界矿柱回采Surpac爆破设计方法及基于实测采空区回采过程数值模拟分析等相关衍生技术的研究。针对CMS系统后处理软件构建空区三维模型可视化程度低、可编辑能力差等弱点，研究提出了基于实际探测数据的采空区三维实体模型构建技术。在采用CMS数据预处理软件CMSPosProcess对探测数据进行处理的基础上，运用CAD、Surpac、Datamine及Gocad等软件实现了采空区三维模型的构建。结合冬瓜山矿山工程实际，以实测空区模型为基础，研究形成了一种精确计算采场周边超欠挖量的方法。研究形成了一种适合冬瓜山矿实际情况的准确测定采场贫损指标的方法，完成了冬瓜山矿52-2~#、52-6~#、52-8~#和52-10~#采场的开采贫损指标的精确测定；结合铜坑矿开采实际，研究形成了基于空区实测的具有复杂边界矿柱回采Surpac中深孔爆破设计技术，并在Surpac软件中完成了铜坑矿T505-T506矿柱回采中深孔爆破设计；研究提出了基于实测的空区回采过程数值模拟分析Surpac与Phase~2耦合方法，并成功地应用于冬瓜山矿采场回采过程的数值模拟分析中。研究成果已经在有关矿山的工程实践中获得了良好的应用效果。