黑岱沟露天矿首采区的西南帮下的大量煤炭资源已不能再用露天方法开采,为了提高煤炭资源的回采率,制定了端帮煤井工开采方案。由于黑岱沟露天矿所处季节性冻土区,端帮煤井工开采井筒外设明硐设置在内排土上,易受到冻胀影响,并且内排土的冻胀性研究极少,为此对井筒外设明硐产生的冻胀影响进行了研究。对其他类似工程起到指导性作用。工业广场和井筒外设明硐布置在露天矿的内排土上,为此在实验室对内排土的冻胀性进行了实验研究。研制了土体冻胀实验装置,分析了不同干密度、含水率、冻结速率情况下土体的冻胀性。实验结果表明:土体的冻结温度与土体的含水率有关,也与温度的下降速度有关,当土体的含水率增加时,土体的冻结温度增加,造成这种现象的主要原因是土体在不饱和状态时,水分流动性较好;土体的含水率对土体的冻胀影响显著,而干密度影响较小,土体的含水率越高,在相变时体积的膨胀越大,冻胀率越大。井筒外设明硐的稳定性主要是受到内排土冻胀变形与井筒自身变形的影响,利用数值模拟分别对内排土体的冻胀、井筒外设明硐进行应力场与变形场的分析。结果表明:根据黑岱沟露天矿实际情况,内排土在冻胀状态下,井筒有一部分被破坏并给出了破坏的具体位置,提出了解决方案。