如何以先进的采空区精密探测技术为手段,开展以采空区精密探测为基础的采空区安全分析、采场回采质量综合评价,复杂边界矿柱安全高效回采等相关技术的研究与应用,已经成为我国深井开采金属矿山所面临的重要研究课题。本文综合运用理论分析、现场探测、综合评价、数值模拟等方法,以采空区精密探测技术为基础,以矿业建模型软件Surpac及数值分析软件RFPA等工具为手段,紧密结合“采空区激光精密探测技术应用研究”大型工程科研课题,针对冬瓜山铜矿的具体工程实际,开展空区安全分析,采场回采质量评价指标体系建立及回采质量综合评价,复杂边界矿柱安全高效回采设计,以及矿柱回采过程数值模拟等方面的研究。运用空区激光精密探测系统CMS对冬瓜山铜矿采空区进行现场探测,以实测数据为基础,采用Surpac软件建立了采空区的三维可视化模型,准确获得了采空区的三维空间形态、实际边界等相关信息,以此为基础开展了采空区相关安全分析,包括采空区顶板巷道安全性分析、矿柱边界安全状况分析和空区变形动态监测安全分析等。以采空区实测三维模型为基础,运用Surpac软件对模型进行处理,计算获得了采场超挖量、欠挖量、存留矿量、贫化率与损失率等采场回采主要技术指标,建立起了冬瓜山铜矿采场回采质量评价技术指标体系,运用层次分析-模糊综合评价方法对采场回采质量进行了综合评价分析,为矿山优化回采方案,降低生产成本提供了重要的基础性依据。结合冬瓜山铜矿52-9~#矿柱的工程实际,以实际探测获取的采空区三维模型为基础,建立了具有复杂边界的矿柱三维可视化实体模型,通过对模型的剖切,准确获得了复杂边界矿柱剖面,设计了两套矿柱回采爆破方案,并对方案进行了对比分析,提出了推荐方案。运用数值分析软件RFPA对矿柱回采过程进行数值模拟,通过分析矿柱回采过程中周边充填体及围岩的应力应变状态,进一步验证了所提出的矿柱回采推荐方案的可行性。