(1)计算剖面确定
对于逆倾煤层，目前的研究很不够，一般认为其滑落沿近似圆弧滑面产生追踪式破坏。随着开采深度增加，逆倾边坡滑坡也时有发生。研究此类边坡的稳定性已成为生产实践中亟待解决的问题。本节以海州矿南帮逆倾露天井工联合开采边坡为例，沿全长范围划分剖面，开展边坡稳定性研究。
海州矿以往治理工作均集中于北帮，南帮尚未开展治理，导致南帮地质严重，滑坡与地表变形、地表沉陷、地裂缝、残煤自燃等灾害发育、危害严重，严重影响着人们生活和生产。
图6-10为海州露天南帮现状全貌。
图6-10 未治理的海州露天矿南帮现状边坡
为对海州矿南帮露天井工联合开采边坡开展全面治理工作，在南帮全长范围内，综合考虑露天边坡三维扫描成图、井工开采采空区、地质勘探地层、总边坡角和坡高等因素，以边坡变形体或滑体的主要蠕动变形滑移方向为剖切线，确定12个计算剖面:W7、W5、W3、E1、E5、E7、E10、E13、E17、E19、E23、E25。
剖析各剖面的岩层构造特征为:W3～E4剖面700m长边坡处于背斜轴北翼，煤层顺逆层特征转换明显;E2和E4剖面被太平中部1号断层切割(属逆向断层);E8和E10剖面被太平中部3号断层切割(属逆向断层);E16、E18剖面被太平东部1号断层切割(属逆向断层);E20剖面被高德1号和2号断层切割(属顺向断层)。
取全坡高进行分析，模拟总高度约400～450m;水平范围根据各剖面形状进行截取:南端坐标取至-600m处，总长度取为700～1100m不等。为真实反映边坡的整体稳定特征，据最新测量的三维扫描测绘地形图，核对南帮边坡范围内小煤矿开采资料，确定出各计算剖面的地形、岩层、煤层、断层、巷道和采空区。
根据南帮各剖面处的工程地质勘察结果，细化输入物理力学参数值，进行稳定性分析。剖面中的第四系土层、煤层、采空区、平巷、断层均按实际剖面的材料参数真实模拟。计算结果能较真实地反映出现场南帮各剖面的安全系数指标。
(2)加固前分析
建立海州矿南帮12个剖面的计算模型，计算各剖面现状边坡安全系数，结果见图6-11，结果汇总见表6-5。
图6-11
图6-11
图6-11
图6-11 剖面现状
表6-5 W7～E25剖面现状边坡安全系数
由计算结果可见，W3～E17安全系数处于1.0～1.15之间，与安全系数限值差距较大。W3～E1区域，是滑坡最危险地带。从计算结果可见，该剖面下半部边坡弱面具有明显的顺层特征，易产生局部滑坡;上半部边坡则为现场火点密集分布区。其中，E1剖面的现状安全系数仅为Fs=1.002，远小于1.30，在其他因素影响下极易诱发滑坡。
(3)加固后分析
削坡、压脚方法:
1)坑顶:在满足道路和安全距离的前提下，坑顶削坡线尽量靠近现有铁路线和厂区。
2)坑底:压脚回填标高设定为-90m，该标高也设定为坑底起削点标高，由此向坑顶的削坡宽度逐渐增大，并推进到坡顶设计削坡线。若坑底现状标高高于-90m，以此标高为准。
3)坡面:各台阶段高10m，平盘宽3～5m;经核算，中部E1～E17的危险区域，削坡后的总边坡角34°～37°。
4)采空区:采用水砂充填方法治理。
按上述原则设计各剖面削坡、压脚、采空区治理方案，建模并输入物理力学参数后，进行安全系数计算，见图6-12。结果反映在表6-6中。
表6-6 W7～E25剖面削坡后安全系数计算结果
图6-12
图6-12
图6-12
图6-12 剖面稳定计算结果
由计算结果可见，加固后计算各剖面的安全系数均有所提高，满足最小安全系数要求。
(4)结论
对各剖面的极限平衡计算结果表明，现状海州矿南帮的整体边帮和局部边坡不能保证安全系数要求，必须进行治理;在边坡削坡压脚治理设计中，把握削坡尽量最浅、费用最低的原则拟定加固方案;对现状边坡和削坡治理后边坡进行稳定验算，剖析南帮全长范围的稳定规律，并提出削坡压脚设计方案。
1)从三维边坡数值模拟云图可知，变形最大主要集中在标高0～-150m区域，分析原因是受中间层和太平上层煤层开采及采动影响。
2)W3～E17安全系数处于1.0～1.15之间，与安全系数限值差距甚大，必须治理。尤其是W3～E1区域，是滑坡最危险地带。
3)W7～W5、E23～E25安全系数满足要求，不必削坡。
4)W3～E4区段，若剥离量过大，将露出煤层褶皱的下部顺层区域，建议该区段削坡和回填相结合，尽量减少削坡量。
5)必须削坡范围定为南帮W4～E22范围，总长2600m;其余区域，建议进行适当坡面整形，实现与W4～E22区域平盘的顺利衔接即可。
6)计算时，坑底回填标高定为-90m，该标高也是底部起削点的位置。设计中，将-90m作为坑底压脚应达到的最低标高值，整个坑底回填压脚标高均不得低于该值。
7)建议削坡设计参数:台阶高10m，平盘宽3～5m;各台阶坡面角小于46°;总体边坡角小于38°，这与海州矿建矿伊始给定的南帮总边坡角38°38′理念是基本吻合的。