采煤沉陷区铁路输煤专线路堤在采动地表下沉过程中用煤矸石填料不断抬高加宽，在采动、降雨和水位骤降条件下，路堤边坡面临稳定性问题。本文以淮南某采动区铁路输煤专线抬高加宽工程及当地工程地质条件为研究背景，以淮南某矿区煤矸石填料为研究及应用材料。通过煤矸石物理力学试验、FLAC3D数值模拟、灰色关联度分析及工程应用相结合的研究方法，系统地研究了铁路输煤专线煤矸石路堤边坡的水稳定特性，找到了影响路堤边坡稳定性的最不利组合，提出了合理的路堤边坡断面形式，并将计算结果应用于工程实际，对不满足稳定性要求的路堤边坡提出合理的加固方案。取得如下主要成果：（1）路堤煤矸石填料渗透性较好，为k=1.06×10-4cm/s；当压实度在一定范围内时，煤矸石填料渗透系数与填料的压实度和孔隙比呈指数函数关系。（2）泡水条件下，煤矸石填料物理力学参数发生变化，随着泡水时间增长，填料逐渐达到饱和状态，各参数趋于稳定值，其中c下降76.15%，υ和E基本不变。（3）影响输煤专线路堤边坡稳定性的因素主要有采动条件、降雨条件和水位骤降条件，其中采动地基土扰动和降雨条件构成影响因素的最不利组合。（4）最不利组合条件下，粘土地基和粉质粘土地基路堤边坡稳定性较好，软土地基路堤边坡稳定性主要由地基土力学特性控制，稳定性较差，采用“抗滑桩、筋带+反压护道”的加固措施可有效改善软土地基段路堤边坡稳定性。