摘要：河南作為中原地區產煤和產糧大省，煤炭安全高效開采與耕地保護、糧食增產的矛盾較為突出。如何修復因開采煤炭導致損毀的耕地、保護礦區未損毀的耕地，同時穩定煤炭產能，是中部礦糧復合區目前面臨的重大難題之一。本文在分析了中部礦糧復合區典型特征與其面臨的瓶頸問題基礎上，從采動覆巖與含(隔)水層破壞、采動地表沉陷規律與土壤退化、礦區耕地損毀及農作物長勢、源頭減沉控損與土地損毀修復技術等四個方面分析了采煤沉陷及耕地損毀問題的研究發展歷程，包括采動覆巖含(隔)水層破壞及結構失穩、采動覆巖破壞充分采動定義及判據、采動地表沉陷與覆巖破壞整體響應行為、地表沉陷對土壤退化與耕地損毀影響、沉陷區耕地損毀識別與農作物長勢監測、煤礦開采損毀土地修復技術等;在現有成果分析的基礎上，展望了中部礦糧復合區采煤沉陷及耕地損毀的四個發展方向：采動覆巖結構失穩與含(隔)水層破壞傳導機理、采動地表沉陷規律與土地損毀作用機理、礦區耕地損毀及農作物長勢時空演變規律與源頭減沉控損與耕地損毀高效協同修復技術，以便揭示“覆巖破壞地表沉陷耕地損毀作物響應”傳導驅動機制，形成中部礦糧復合區源頭減沉控損與耕地損毀高效協同修復的綜合技術體系，為煤礦綠色開采與保障糧食安全提供理論和技術支撐。
關鍵詞：中部礦糧復合區;覆巖破壞;地表沉陷;耕地損毀;作物響應
糧食安全和能源安全是國家安全戰略體系的重要組成部分。煤炭作為我國能源結構的主體將在未來相當長一段時間內難以改變，2020年我國煤炭產量為39億t，煤炭消費量占我國能源總消費的58%。煤炭開采在促進國民經濟發展的同時，帶來覆巖(含水層)破壞、地下水位下降、地表沉陷、耕地損毀、土壤墑情與肥力下降等一系列問題，對區域糧食生產造成了嚴重影響。我國人均占有土地面積約0.93ha，人均耕地面積0.087ha。據預測，我國受開采影響的土地損毀面積約為303萬ha，并以每年約7萬ha的速度增加[1]。
上述問題已引起政府、學術界的高度關注，習近平總書記在中央財經領導小組研究我國能源發展戰略時，明確要求“對煤炭的關注度不能放松，要加強煤炭開發對水資源的破壞和地表生態影響的研究”。河南作為中原地區的主體，既是我國13個糧食核心區之一，也是我國8個超億噸產煤大省之一，屬于中部礦糧復合區，煤炭開采造成的地表沉陷、土地損毀與耕地產能提升矛盾突出。如何修復因采煤已損毀的耕地、保護礦區未損毀耕地，同時穩定煤炭產能，是礦糧復合區目前面臨的重大難題之一。
目前對采動覆巖破壞與地表沉陷問題的研究較多，對采煤引起耕地損毀機理與控制修復需要進行協同和系統性研究，在此基礎上，并將沉陷區內作物響應問題考慮在內。因此，十分有必要回顧上述三方面的研究發展歷程，對以往有關采動覆巖與含(隔)水層破壞、地表沉陷與土壤退化、耕地損毀與作物長勢、土地損毀修復技術的研究內容和方法進行總結，本文就該領域目前研究存在的問題進行了分析和展望。
1中部礦糧復合區概況
河南是我國唯一地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域的省份，其地形地貌和水資源分布是中國的一個縮影。其糧食產量6828萬t(2020)位居全國第2，以全國6.6%的耕地產出全國10.2%的糧食，同時煤炭產量10490.6萬t(2020)位居全國第8，因此河南屬于典型的中部礦糧復合區。目前，河南省煤炭開采主要分布于豫北、豫西和豫東地區，擁有鄭州、平頂山、永夏(永城)、義馬(三門峽)、焦作、鶴壁六大礦區。
省內埋深2000m以內的含煤面積約189萬ha，約占全省耕地面積的23.2%。因煤炭開采造成土地損毀面積達16萬ha，其中耕地占70%以上，造成年減產糧食約73.5萬t，糧食安全保障和礦產資源供給矛盾日益凸顯，對我國的糧食安全和能源安全造成重大影響。 根據河南省統計年鑒數據，進一步分析近十年河南六大礦區煤炭產量與其所在市耕地面積變化，2009—2017年河南六大礦區煤炭產量、耕地面積變化趨勢一致，共同經歷了快速下降、緩慢下降階段。
自2018年后，耕地面積呈現增加趨勢，一方面與煤炭年產量繼續減少相關，另一方面與近幾年政府相關部門加強采煤地表生態管控有關。因此可知，耕地面積受煤炭產量的影響，煤炭年產量減少，對耕地面積的增加有正面影響。盡管2018年河南省耕地面積呈現增加趨勢，但當下采煤損毀耕地的整治修復主要以恢復生產條件為主，部分損毀耕地修復后質量達不到中高產田標準，其根源在于覆巖(含水層)破壞及地表沉陷如何導致耕地損毀與耕地質量下降、損毀傳導耦合驅動機制等科學問題認識不清晰。
再者，煤炭開采因河南省礦區資源稟賦、煤層賦存、水文地質條件不一，開采條件、管理方式迥異，煤炭開采對覆巖與地表的損毀方式、特征、機理各異，損毀耕地整治修復的重點、路徑、模式與技術有較大差異。河南省既要嚴守18億畝耕地紅線不動搖的強烈需求以提高糧食產量，又要穩定煤炭產能，因此亟需從糧食安全和能源供給全過程視角，對以往有關采動覆巖與含(隔)水層破壞、地表沉陷與土壤退化、耕地損毀與作物長勢、土地損毀修復技術的研究內容和方法進行總結分析，為解決采煤沉陷導致的耕地損毀制約糧食增產瓶頸問題指明方向。
2采動覆巖與含(隔)水層破壞研究
2.1采動覆巖破壞及結構失穩
煤炭開采引起地層原巖應力重新分布，導致從頂板到高位巖層直至松散層都發生不同程度的損傷破壞，其中，采動覆巖結構及其失穩判據是巖層控制的核心問題之一。目前國內外學者在采動覆巖破壞結構模型方面開展了大量的研究，提出了“懸臂梁”、“臺階下沉”與“壓力拱”等理論和假說，分別從不同角度揭示了采場上覆巖層結構的形成機理。錢鳴高等建立并分析了采動覆巖“砌體梁”結構模型的形成與失穩條件，并提出了“關鍵層”理論，揭示了基本頂“OX”型破斷機理[2]。宋振騏通過研究受采動破斷巖層之間的接觸狀態，認為破斷巖塊能向采空區內垮落巖塊及煤壁傳遞水平相互作用力進而形成“傳遞巖梁”結構，并在此基礎上能保持自身穩定性[3]。上述研究對采動覆巖破壞結構的研究具有重要理論意義。
相關研究基于不同的采礦地質條件，完善和發展了采動覆巖破壞結構模型。李江華等基于河南趙固煤礦巨厚松散層薄基巖工作面，建立了硬巖復合破斷上覆巖層載荷傳遞力學模型，研究了覆巖載荷傳遞特征[4]。上述成果為采動覆巖結構及其失穩判據的研究做出了重要貢獻。采動覆巖破壞向上擴展至高位巖層，當前對于采動裂縫帶高度的研究較為充分。SydS.Peng院士研究了美國中厚煤層開采裂縫帶高度與采厚和覆巖巖性的關系[5];我國《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》中指出，裂縫帶高度主要與巖性和采高有關。
此外，裂縫帶高度同樣受煤層覆巖巖性組合特征的影響?；诖苏J識，許家林等提出了一種基于關鍵層位置預計裂縫帶高度的方法[6];Rezaei等考慮了幾何參數和地質力學參數，提出了一種基于應變能平衡的長壁開采動態穩定區的非時變分析模型，用于計算裂縫帶高度[7];Majdi等闡述了裂縫帶高度發育機理，提出了估算裂縫帶高度的方法，并與現場測量結果進行了比較和驗證[8];張宏偉等提出了特厚煤層綜放開采裂縫帶高度的理論計算方法[9]。
2.2覆巖破壞充分采動的定義及判據
隨著工作面推進距離的增加，由工作面頂板失穩垮落傳遞至高層位巖層發生懸伸破斷，覆巖破壞高度增加，地表沉陷區逐步增大[11]。
2.3采動含(隔)水層破壞及其判據
煤炭開采導致包括含(隔)水層在內的覆巖變形破壞，采動裂隙貫通隔水層并進入含水層，引發地下水資源流失[13]，采動水資源流失將導致潛水位下降，給土壤墑情和農作物正常生長帶來不利影響[1415]。對于高潛水位礦區，如河南永煤陳四樓煤礦，水資源補給充足，采后地表易形成沉陷積水區，導致農田損毀[16]。
目前，許多學者針對采動含(隔)水層破壞機理展開研究，其中，采動隔水層裂隙發育規律及其貫通性得到了廣泛的關注。郭文兵等揭示了薄基巖厚松散層下充填開采覆巖裂隙高度及其變化規律，指出上行裂隙和下行裂隙綜合作用下隔水層的殘余厚度可作為保水開采安全性判定依據[17];黃慶享提出采動覆巖“上行裂隙”與“下行裂隙”，并指出裂縫帶的導通性決定著覆巖隔水層的隔水性[18]。
另外一些學者聚焦隔水層本身，重點研究采動覆巖移動變形過程中，隔水層的應力、變形和損傷等參數的變化是否超過其破壞閾值，從而判斷隔水層的穩定性[19]。上述研究主要以應力、變形或裂隙作為隔水層的失穩判據，實質是判斷隔水層的結構穩定性，但在量化分析采動水資源流失方面尚不準確。在分析煤炭開采對糧食生產的影響時，不可忽視淺表水資源少量但長期的滲漏對地表農作物和植被的破壞[2021]。基于此認識，余伊河通過室內三軸滲流實驗針對隔水層的滲透性開展了研究[22]。
另外，孟召平等指出采動巖體滲透性主要受應變控制，采空區巖石滲透性則依賴于巖體破壞程度與裂隙開度[23];Adhikary等針對礦區地下滲透性的封隔測試結果表明，采空區上覆巖層滲透性增大3個數量級[24];Sato等研究了主應力對滲透率各向異性發展的影響，指出砂巖和泥巖滲透率各向異性發展規律的區別[25]。
綜上所述，目前對采動覆巖與含(隔)水層破壞從靜態力學分析方面進行了較為充分的研究。隨著工作面的推進，采動頂板失穩類型與基巖含(隔)水層界面處的應力狀態將發生改變，有必要進一步開展采動頂板基巖含(隔)水層破壞的動態力學分析，揭示采動頂板失穩類型轉化機制與基巖含(隔)水層破壞傳導機理(圖7)，為源頭控制采動地表沉陷與土地損毀提供理論基礎。
3采動地表沉陷規律與土壤退化研究
3.1采動地表沉陷規律
煤炭開采影響到地表，致使地表移動變形，改變了地表原有的形態。目前地表移動變形監測方法主要包括建立地表移動觀測站、BDS采空區監測系統及監測基站、與“天空地井”一體化動態監測等方法。不同地質采礦條件下，地表移動和變形規律存在一定的差異。國內外學者對地表沉陷規律進行了大量的研究。
AxelPreusse對美國東部的深部長壁開采、德國等地的硬巖開采下的沉陷規律進行了分析[26];A.Malinowska等用GIS研究開采沉陷對地表建(構)筑物的影響[27];滕永海分析了綜采放頂煤下地表劇烈移動區的沉陷特征[28];徐乃忠等研究了正斷層對地表沉陷的作用機理及影響規律[29];郭廣禮等研究煤炭地下氣化地表移動變形[30];胡炳南分析了充填開采地表沉陷的主控因素及其對地表沉陷的影響規律[31];崔希民等以大同礦區特厚煤層重復開采條件為研究背景，開展了特厚煤層重復開采覆巖與地表移動變形規律研究[32];郭文兵等針對河南厚濕陷表土層礦井進行了相關研究，得到了特定開采條件下地表沉陷特征[33]。
另外，國內外學者對地表沉陷的預測方法和地表非連續變形破壞進行了深入研究。GhabraieB分析了澳大利亞多煤層長壁開采的覆巖沉陷機理，給出地表沉陷預計方法[34];余學義等基于分層傳遞理論，修正了概率積分法模型，并成功應用于厚黃土層煤層開采沉陷預測[35]。
波蘭學者AgnieszkaA.Malinowska利用PSInSAR技術對淺埋煤層開采產生的塌陷坑進行了調查分析[36];吳侃等結合統一強度理論，推導得出了采動地裂縫極限發育深度計算方法[37];戴華陽等通過實測，確定了神東礦區上灣礦地表裂縫拉伸、壓縮、臺階、塌陷4種非連續變形的分區分布主要參數[38]。上述研究對采煤地表沉陷規律、建(構)筑物以及生態修復研究等發揮了重要作用。
3.2采動地表沉陷與覆巖破壞整體響應行為
傳統的巖層移動主要關注在工作面上覆部分巖層移動規律，而開采地沉陷則關注地面移動變形問題，但是這兩個不同的研究方向本質都涉及到工作面回采后上覆巖層和地面表土層的整體移動行為。因此，基于此認識，相關學者針對工作面回采后上覆巖層和地面表土層的整體響應行為進行了研究。
4礦區耕地損毀及農作物長勢研究
4.1沉陷區耕地損毀識別及時空演變規律
大范圍獲取礦區耕地損毀區域，長時序監測沉陷影響耕地的范圍和程度，是進行沉陷區耕地識別及時空變化規律研究的前提。合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)及其衍生技術作為新型主動式地表形變監測技術，以其大范圍、高精度、不受云雨天氣影響的技術優勢，且能克服傳統監測方法的耗時費力、采樣率低、周期長、成本高等局限，已成為精準監測礦區沉陷變化的重要手段之一。近年來國外學者開展了大量基于InSAR衍生技術的礦區地表形變重構和預計研究，發展了行之有效的方法[46]。
國內學者也進行了有益的探索，如改進多時相DInSAR的算法，實現了礦區尺度開采沉陷影響區監測;進一步利用SBASInSAR時序分析技術，從工作面尺度獲得了地表下沉的動態規律等[47]。沉陷造成的耕地退化、地表塌陷和積水還嚴重影響礦糧復合區耕地數量和質量。精準識別提取沉陷區耕地，是進行農作物長勢監測和時空變化規律分析的前提。當前，礦區耕地信息的提取方面，以最大似然、最小距離、決策樹、人工神經網絡、支持向量機等計算機識別方法從遙感影像上自動提取為主。
如Celik將遺傳算法(GA)用于最小化代價函數，對混合高斯模型的參數進行估計，很好地解決了差值影像的二類問題[48];Bazi等運用層集理論尋找影像上對象的最優全局輪廓，與常規方法相比，該方法能更精確地檢測對象的結構和區域，進而抑制虛檢誤差[49]。
然而傳統機器學習與模式識別方法往往受“同物異譜、異物同譜”現象影響，使得分類效果較差。亟需構建并優化多粒度掃描級聯隨機決策森林模型，在特征組合隨機森林的基礎上，改進混合節點分裂;然后通過多輸入自適應模型提高森林規模;級聯森林方面，將多層逐級學習思想引入到隨機森林中構建深度隨機森林模型，提高森林魯棒性和泛化能力。
在沉陷區時空演變監測方面，已經有部分研究，如李晶等利用IFZ與NDVI進行礦區土地利用/覆蓋變化研究，重構礦區森林覆蓋與采礦擾動之間的關系[50]。劉培等基于CAMarkov模型對礦區土地覆蓋進行了遙感動態變化監測，分析了煤礦區熱環境與土地覆蓋變化耦合關系[51]。然而，目前研究主要側重于靜態、短期的沉陷區植被生態變化和土地景觀格局變化，礦糧復合區耕地變化及農作物長勢監測有待深入研究，長時序、高精度損毀耕地及農作物的多時相遙感技術精準監測對耕地保護和糧食安全更具科學價值。
4.2采動影響下沉陷區農作物長勢監測
基于多光譜、高光譜、激光雷達、地物光譜儀遙感技術的采動影響研究，是農作物抗逆研究的熱點。國外關于礦區重金屬脅迫和酸性礦井水脅迫導致植被反射光譜特征、紅邊響應特征變化研究已取得一些進展[52]。
國內學者通過地面采樣實測分析，獲得了開采前后沉陷區土壤pH值、土壤養分、土壤物理性質及其遷移特征[53];開采沉陷對土壤和農作物根系損傷，造成土壤持水能力減弱，進而形成斷根脅迫和干旱脅迫，導致光合作用能力變差，生產力下降等，也取得了研究進展[54]。在此基礎上，需要進行沉陷區生態恢復過程中農作物長勢關鍵指標、土壤理化生特性的時空變化的研究，闡明耕地退化導致農作物功能性損傷和生理指標發生變異的機理，尤其是在土壤退化特征和農作物長勢關鍵生理指標間建立起有機聯系，為沉陷區損毀耕地修復提供理論支持。
根據以上研究成果分析可知：國內外基于農作物長勢關鍵指標的采礦影響遙感機理研究相對薄弱，開采沉陷影響土壤退化及作物損傷的程度、范圍和時間尚需深入研究。亟需從區域尺度和工作面尺度分析采煤活動對地表農作物的影響規律，研究農作物長勢關鍵指標的時空變化規律，闡明直接采損及間接影響下農作物響應機制。
5源頭減沉控損與土地損毀修復技術
5.1源頭減沉控損技術
煤炭開采引起的覆巖和地表移動是礦區耕地損毀的源頭。因此，源頭減沉控損技術是指采取井上下技術措施控制開采引起的覆巖和地表移動，從而在源頭上實現減沉控損的目的。如煤炭開采引起的覆巖和地表移動可以通過開采方法的選擇、開采參數優化以及采用充填材料置換煤炭開采等，減緩覆巖與地表變形是實現源頭減沉控損的有效舉措。
國內外學者在控制覆巖與地表變形方面進行了大量研究。主要有協調開采、充填開采、部分開采、覆巖離層注漿、保水開采等。協調開采是通過調整工作面開采布置方式、開采順序等實現控制地表移動和變形;充填開采主要包括矸石充填、膏體充填、(超)高水充填、膠結充填等[55];部分開采主要有限厚開采、條帶開采、房柱式開采等，留下的煤柱用于控制上覆巖層。
覆巖離層注漿是在地表通過鉆孔將注漿材料注入到覆巖離層空間內，可以對其上覆巖層起到支承作用，阻止和減緩上覆巖層繼續下沉，達到減緩地表沉陷之目的。郭文兵等提出了地下水原位保護技術的兩主要步驟：加固煤柱的條帶開采、留窄煤柱的置換煤柱充填開采[56]。上述這些方法各有優缺點，在不同的條件下均有應用。
5.2煤炭開采損毀土地修復技術
煤炭開采損毀土地修復技術可以分為人工主動修復與自恢復引導技術。自恢復引導技術立足生態系統本身的自恢復力，輔助適當的人工調控，誘導損毀土地主動反饋，逐漸恢復到相對健康狀態，最終實現煤炭資源可持續開采與生態環境保護[57]。由于自恢復引導技術實現受損生態系統的恢復需要很長時間，甚至長達百年，因此它主要適用于自然生態區的損毀土地修復。對于中部礦糧復合區，采取自恢復引導技術修復農業系統時效慢、耗時長，制約糧食增產。
人工主動修復能快速改善礦區土地的破壞，實現土地生產力的恢復，因此，一直以來都是礦區生態修復的研究焦點。對于糧食生產為主要功能的農業區，特別是礦糧復合區，煤炭開采損毀土地修復技術較為單一，主要為挖深墊淺與充填復墾，修復的主要目標是造地復田，緩解耕地減少導致的人地矛盾[58]。
挖深墊淺技術僅適用于中、高潛水位地區地表沉陷較深的耕地恢復。充填修復技術的實施又受限于充填材料的可獲取性，對于中部礦糧復合區而言，一方面，大多煤礦區潛水位較低，地表沉陷較淺;另一方面，充填材料獲取困難，因此，這兩項修復技術在區域內的適用范圍有限。目前，區域內的煤炭開采損毀土地絕大部分仍然處于未治理狀態，影響區域土地持續利用與糧食產能提升。從水土保持的角度，研發科學的土地修復技術是提升中部礦糧復合區沉陷耕地生產力與糧食保障能力的有效手段。
近期，河南理工大學煤礦區土地整治與生態修復團隊初步開展了損毀耕地修復研究，發現：沿采煤工作面走向在沉陷地表布設梯田+灌溉管理的技術模式能有效削弱傾向大坡度導致的水土肥流失，作物產量能夠達到甚至超過正常農田水平[59]。此外，生物碳土壤改良作為近年來土壤修復的前沿技術，具有改善土壤結構、提升土壤水肥條件、防治土壤鹽堿化等優勢，但該技術在沉陷耕地上的應用研究尚未開展。以上兩種水土保持技術，對于中部礦糧復合區煤炭開采損毀耕地的高效修復具有重要參考價值。
綜上所述，礦糧復合區源頭控損技術主要側重于減緩地表沉陷、保護建(構)筑物或水體，需要從損毀耕地修復角度來開展有針對性的源頭控損技術研究。損毀土地修復技術主要側重于以工程措施(挖深墊淺、充填復墾等)為主的土地復墾，需從水土保持的角度來開展基于沉陷地形的耕地修復技術研究。從“地氣水土生”生態系統修復的視角，亟需開展井下源頭控損與土地修復相結合的高效協同修復技術研究，以此為礦糧復合區的煤炭綠色開采、土地可持續利用與耕地產能提升提供理論和技術支撐。
6問題與展望
6.1存在問題
綜合上述國內外研究，圍繞采煤誘發覆巖破壞、地表沉陷、土地損毀及修復等方面已開展了相關研究，但針對中部礦糧復合區典型地質采礦條件采煤沉陷規律、耕地損毀驅動機制及作物響應方面的研究仍有以下幾方面不完善：
(1)河南典型地質采礦條件下采動“頂板覆巖含(隔)水層”破壞傳導機制尚不明晰。目前對采動頂板失穩類型的判斷主要基于靜態力學分析，在采動頂板失穩類型的動態轉化機制及其對覆巖裂隙發育的影響方面研究較少;在采動含(隔)水層破壞機理的研究中，將含(隔)水層的變形直接等同于覆巖的變形，沒有考慮基巖含(隔)水層界面處的應力傳導與破壞驅動機制，以及該機制對采后含(隔)水層滲透性自然或人工修復的影響。
(2)河南典型礦區采動地表沉陷與損毀耕地土壤退化的耦合作用機理尚需進一步研究。不同地質采礦條件地表沉陷規律、土地損毀退化類型、退化程度差異很大，對河南不穩定煤層放頂煤開采、薄基巖厚松散層和高潛水位厚煤層開采礦區的開采沉陷規律分析不足，且缺少覆巖破壞對地表沉陷驅動機理的系統研究。目前研究側重于探討地表沉陷對土壤退化的間接影響，需要進一步揭示地表沉陷土壤侵蝕土壤退化間的作用機理。
(3)中部礦糧復合區農作物長勢時空響應特征尚不明晰。農作物生長對耕地的覆蓋度變化影響顯著，地表物候變化和開采擾動容易導致干涉測量失效，影響了土地沉陷區域的提取精度，傳統的遙感影像分類建模方法難以精準識別損毀耕地，基于沉陷區土壤理化生特征變化，對地表農作物的葉綠素、類胡蘿卜素、氮素等長勢關鍵指標間的響應關系需要進一步研究。
(4)中部礦糧復合區煤炭開采損毀耕地的高效協同修復技術研究亟需開展。源頭控損技術側重于地表減沉、建(構)筑物保護，欠缺耕地保護目標導向的源頭控損技術研究。損毀土地修復技術側重于高成本工程復墾，推廣受限，欠缺基于沉陷地形高效利用的低成本、易推廣的耕地修復技術研究。從“地氣水土生”生態系統修復的視角，亟需開展井下源頭控損與土地修復相結合的高效協同修復技術研究，以此為礦糧復合區的煤炭綠色開采、土地可持續利用與耕地產能提升提供技術支撐。
6.2研究展望
本文通過對采動覆巖與含(隔)水層破壞、地表沉陷與土壤退化、耕地損毀與作物長勢、土地損毀修復技術的研究內容進行了簡要回顧，結合四方面的研究思路總結了中部礦糧復合區采煤沉陷及耕地損毀相關研究成果以及修復關鍵技術，提出以下研究展望：
(1)基于河南典型地質采礦條件，構建采動頂板破斷巖塊結構動態力學模型，闡明頂板破斷巖塊結構時空演化規律，分析基巖頂部與含(隔)水層界面上巖土雙介質破壞驅動與傳導機制，揭示頂板基巖含(隔)水層破壞動力學傳導機理。(2)厘清不同地質采礦條件下覆巖破壞與地表沉陷之間的作用關系，揭示采動覆巖破壞地表沉陷傳導機理;研究不同類型沉陷區損毀耕地的理化和微生物特性之間的變化規律、土壤侵蝕特征及土壤理化特性變化規律，揭示中部礦糧復合區地表沉陷對耕地土壤退化的驅動機制。
(3)探索河南典型地質采礦條件下多時相DInSAR干涉測量技術與方法，從工作面尺度識別沉陷區耕地/非耕地信息、提取采煤影響下農作物關鍵生長期的遙感生態指標，基于此，建立農作物長勢時空變化模型，分析沉陷區損毀耕地農作物長勢響應特征及時空演變規律。(4)針對河南典型地質采礦條件，優化工作面開采參數，提出源頭減沉控損的開采方法，確定源頭減沉控損開采方法的有效控制范圍;研發不同損毀特征耕地土壤修復關鍵技術，構建具有針對性的丘陵、平原區損毀耕地修復模式，形成中部礦糧復合區源頭減沉控損與耕地損毀高效協同修復的綜合技術體系。
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作者：郭文兵1,2，趙高博1,3，白二虎1,2，馬超4，聶小軍4，陳俊杰4，張合兵4
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