2005年,辽宁海州露天煤矿因资源枯竭停产,在城市中心区遗留下一个长约4 km、宽约2 km、深达350 m的人工矿坑。由于海州南部边帮裸露的煤层不断发生自燃、继而导致耗巨资在南侧边帮修建的台阶垮塌殆尽,形成一面高角度的巨大斜坡,严重地损害了城市形象和公众安全、造成了环境污染。本文以海州露天南帮高陡边坡为研究背景,研究多功能螺旋钻充填开采南部闲置端帮煤炭资源。将闲置的端帮煤采出并置换成不易燃的充填物,在一定程度上抑制了煤炭自燃的问题。以南帮工程地质资料为依据,分析确定南帮潜在滑坡模式为圆弧型滑坡。结合南帮削坡治理工程,设计多功能螺旋钻机充填开采方案,包括钻采顺序与台阶布置、螺旋钻充填开采工艺、喷浆挂网封闭露头煤措施。通过分析各充填材料特性,研究在不同水泥质量分数下的粉煤灰与矸石对于充填材料强度的关系。最终确定满足工程需要的最优配比:水泥、粉煤灰、矸石、水:1、1.25、2.75、3.5。针对削坡工程后的南帮边坡形态,采用二维刚体极限平衡分析法确定安全稳定系数较低S1的区域。对S1区域进行三维数值模拟,分析在开挖钻孔时几种留煤柱方案下的S1数值模拟的边坡稳定性及破坏规律。通过分析充填后边坡稳定性,最终确定保护煤柱宽度0.8 m的方案三为最优方案。