排土场的失稳可影响到露天采场和排土场的正常生产、人员及设备的安全。露天矿排土场经常受征地影响,按设计要求无法满足生产需要。以魏家峁露天矿为研究背景,考虑采用西南外排土场与内排土场相贯通的方式增加内排量,以减少外排征地困难及费用影响。本研究拟设计内排土场增高至外排土场水平而与之协调排土的排土方案,为确保内排土场的边坡稳定性,针对魏家峁露天矿内排土场增高后的边坡稳定性问题,根据实际工程地质现状,综合运用理论分析、刚体极限平衡分析方法及三维数值模拟方法,对首采区增高内排土场东帮破碎机区域、北帮排洪渠区域边坡稳定性及其相关问题进行了较为深入的研究,进而解决排土场空间不足问题。通过试验并结合研究经验,确定了排弃物料的物理力学指标;根据工程地质条件,分析影响魏家峁露天煤矿内排土场边坡稳定性的因素主要有坡高、坡角及岩土体物理力学性质。通过理论分析魏家峁露天煤矿内排土场边坡潜在滑坡模式为排土场边坡内部滑面发生的圆弧形滑坡。根据设计规范,选择安全储备系数为1.30。应用极限平衡分析法,选取1-1剖面、2-2剖面、3-3剖面和4-4剖面对增高前、增高后边坡进行稳定性计算,增高前后边坡稳定系数均大于安全储备系数1.3,表明边坡处于稳定状态,并优化了内排土场的边坡形态,确定了1208平盘宽度为35m即可满足要求;应用FLAC^3D数值模拟软件,分别建立了内排土场东帮和北帮边坡三维数值模型,分析了边坡失稳过程中的应力、位移和塑性区分布特征,从数值模拟结果的位移云图和应力云图可以表明,坡肩处岩土体表现的位移最大,且滑体的位移以水平为主,边坡发生了圆弧滑坡,计算两个模型的稳定性系数为1.58和1.46,满足安全储备系数要求,与刚体极限平衡法计算结果基本一致。综上分析结果表明内排场高度可以增高达到1280水平,增高后边坡高度达到260m,可以实现内外排土场协调排土。本研究为解决排土空间不足问题提供了新途径,所采用的研究方法及所得到研究结论对类似工程条件的露天煤矿案例具有很强的理论指导及实践应用价值。