陕西是煤炭大省，煤炭主产区位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠过渡地带，气候干旱半干旱，生态环境十分脆弱。高强度煤炭开采加剧了水文生态损伤，使原本脆弱的生态环境进一步恶化，生态环境修复难度更大。通过长期对煤炭开采过程中上覆岩土层、水资源及生态四维全周期观测，发现煤矿区裂隙发育对生态自修复具有类似耕地“松土”的正向驱动作用，发明了裂隙开张-闭合主动生态修复的最佳契机，实现了西部矿区生态修复从被动防治向主动修复的根本性转变；构建起降水-凝结水-土壤水-地下水耦合水资源保护方法与利用技术，建立起识别生态演变阈值、生态水文从被动损伤-主动自适应恢复-自维持主导演替的水资源保护方法与利用技术；发明了干旱煤矿区灌-草-藻-菌-代谢物协调的立体生态修复关键技术体系，促进了人工与自然生态相协调的综合修复；引领并辐射了西部煤炭基地的生态修复工程示范应用，矿区植被覆盖率明显提高，土壤水涵蓄力提升15%，对西部矿区生态修复起明显辐射带动作用，技术和实施成效远超相同气候生态条件的美国怀俄明煤矿区，在国际上处于领先地位，为我国干旱半干旱地区生态修复闯出了一条新路子，可为国际同类条件煤矿区生态修复树立起典范。