以两淮高潜水位矿区为代表的我国东部大量采煤沉陷积水区的形成，严重影响了煤炭资源型城市的可持续发展，特别是城中采煤沉陷区水土资源撂荒、生态系统紊乱、人居环境恶化已成为制约城市建设的三大瓶颈，严重阻碍了经济社会发展和生态文明建设。为解决煤炭资源型城市生态修复与可持续发展问题，通过分析高潜水位采煤沉陷区地表沉陷积水演化规律和生态损害特征，基于开采沉陷原理和“采复一体化”理论，提出了地表沉陷积水动态预测方法，构建了沉陷区地形改造分区重构数学模型；研发了沉陷区边采边复施工、水循环与水资源调控、建筑分区设计、水土流失控制与基质改良、水陆复合生态系统重构等关键技术；探索了城中采煤沉陷区人居环境与生态一体化治理新模式，并以淮北绿金湖沉陷区为工程背景，开展了工程实践。研究表明：① 融合Knothe时间函数和水量平衡模型参数，可实现开采任意时刻地表沉陷积水深度、积水面积、积水体积和最大库容的精准预测，最大相对误差为9.7%；② 依据土方量平衡条件，建立了采前地形重构数学模型，将沉陷治理区划分为以地表沉陷盆地中央为中心、两侧对称的中央挖深、边界垫浅4个特征区域，土地闲置时间由14个月缩短至8个月，为高潜水位采煤沉陷区“挖深垫浅”超前治理提供了理论依据；③ 研发了环保疏浚退水及人工湿地尾水处理系统、底泥一体化机械深度干化系统、高填筑围埝多级装配式退水系统等成套施工关键技术，退水效率提高了17%，节约排泥场面积5 260 ㎡；④提出了“平整地建筑-斜坡地水土保持-浅水区水生植被-深水区生态渔业”沉陷区分区治理技术，实现了沉陷区水土资源的100%高效利用；⑤ 与引江济淮、生态走廊、绿金城市等重大民生工程相结合，探索了集市场运作、科学修复、可持续运营于一体的沉陷区综合治理新模式，为城中采煤沉陷区生态环境治理和可持续发展提供了理论依据和技术参考。