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龙图腾网获悉中国矿业大学(北京)申请的专利一种基于地表变形指标的煤矿“充-留”尺寸和充填率的确定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115788436B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211555727.7，技术领域涉及：E21C41/18；该发明授权一种基于地表变形指标的煤矿“充-留”尺寸和充填率的确定方法是由阎跃观;朱元昊;张琰君;滕永佳;刘泽祺;戴旭东;王君瑶设计研发完成，并于2022-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于地表变形指标的煤矿“充-留”尺寸和充填率的确定方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于地表变形指标的煤矿“充‑留”尺寸和充填率的确定方法，包括如下步骤：根据受护对象自身结构特点及其保护要求，确定地表临界变形指标；根据地表临界变形指标与煤层赋存参数，计算采空区最大允许采厚；基于Wilson两区约束理论和地表非充分采动原理，分别测算充填面和留设煤柱的宽度；根据充填体侧护作用，调整充填面和留设煤柱的宽度；根据采空区允许最大采厚、煤柱和充填面宽度，确定“充‑留”开采的最小充填率。本发明有效解决了现有技术中片面注重地下煤柱和充填体稳定的问题，提供了地表变形量化指标条件下“充‑留”开采关键参数的计算方法。

本发明授权一种基于地表变形指标的煤矿“充-留”尺寸和充填率的确定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于地表变形指标的煤矿“充-留”尺寸和充填率的确定方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：根据受护对象自身结构特点和保护要求，确定地表临界变形指标； 步骤2：根据地表临界变形指标与煤层赋存参数，计算采空区最大允许采厚； 步骤3：基于Wilson两区约束理论和地表非充分采动原理，分别测算充填面宽度和煤柱留设宽度； 步骤4：根据充填体侧护作用，调整充填面宽度和煤柱留设宽度，确定充填面最终设计宽度和煤柱留设最终宽度； 步骤5：根据采空区允许最大采厚、煤柱和充填面宽度，确定“充-留”开采的最小充填率； 步骤1中： ①对于高耸建筑物:选择损坏等级Ⅱ级的倾斜变形值im作为地表临界变形指标； ②对于连片的大跨度厂房：选择损坏等级Ⅲ级的曲率变形值km作为地表临界变形指标； ③对于普通民房：选择损坏等级Ⅱ级的拉伸变形值εm作为地表临界变形指标； 步骤2中： ①对于高耸建筑物：采空区最大允许采厚的计算公式为： ； ②对于连片的大跨度厂房：采空区最大允许采厚的计算公式为： ； ③对于普通民房：采空区最大允许采厚的计算公式为： ； 上述公式中，r为主要影响半径，n1为工作面沿走向的采动程度系数，n3为工作面沿倾向的采动程度系数；α为煤层倾角，q为工作面充分采动时地表下沉系数；b为水平移动系数； i m、km、εm和r的计算公式分别为： ；；；； 其中，；；，； 上述公式中，H为煤层采深，M为煤层采厚，θ为主要影响角，η为工作面非充分开采时地表下沉率；n1和n3的取值范围为[0,1],若计算结果大于1则取1；D1为工作面倾向长度，D3为工作面走向长度，当多个工作面相邻开采时D1和D3则分别为该方向上的累计长度；f为覆岩岩性系数：软岩取0.9，中硬岩取0.8，硬岩取0.7； 步骤3中，煤柱留设宽度a1的计算公式为： ；； 公式中，ρr为煤柱保持稳定的核区率，取值范围为[0.65,1；μ为煤柱安全系数，取值为1.5～2.0； 充填面宽度b1的计算公式为：； 公式中，λ为非充分开采工作面的宽深比，取值为0.1～0.3； 步骤4中，充填面宽度和煤柱留设宽度的调整值Δ的计算公式为： 公式中，ρ为充填体密度；σ为煤柱单轴抗压强度，σ＇为煤柱三轴抗压强度；φ1为煤柱内摩擦角，φ2为充填体内摩擦角； 则充填面最终设计宽度a2的计算公式为：a2=a1-Δ； 煤柱留设最终宽度b2的计算公式为：b2=b1+Δ； 步骤5中： ①以倾斜变形值im作为地表临界变形指标时，“充-留”开采的最小充填率C0的计算公式为： ； ②以曲率变形值km作为地表临界变形指标时，“充-留”开采的最小充填率C0的计算公式为： ； ③以拉伸变形值εm作为地表临界变形指标时，“充-留”开采的最小充填率C0的计算公式为： ； 上述公式中，k为煤体的碎胀系数，取值1.05～1.4；β为充填体的压缩率。

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