以淮北矿区为研究对象,利用3S技术对矿区进行土地破坏及利用情况调查,利用空间分析等工具对矿区土地利用分类及驱动力进行分析；以淮北芦岭煤矿煤矸石为例,依据矸石不同来源将区内煤矸石分为细矸、粗矸和洗矸3类,对不同类型煤矸石的理化性质进行探究。在研究区内建立试验小区,利用矿区不同类煤矸石分别进行充填复垦试验,研究复垦土地的地质环境效应。在复垦地上种植作物,监测复垦重构土壤中重金属在复垦地植被中的分布特征。为芦岭矿乃至全国矿区煤矸石充填复垦区的复垦及复垦地粮食安全性评价工作提供理论依据。研究结果表明： (1)利用3S技术快速、准确、便捷地获取研究区土地利用及覆盖的动态变化：煤炭的持续开采使得矿区大量土地变为塌陷水域,同时在政府和矿业集团对塌陷地进行复垦重利用后,部分损毁土地重新得到高效利用。(2)不同类型煤矸石的理化性质不尽相同,主要不同体现在块度和岩性两方面。细矸和洗矸以小块矸石为主,粗矸块度普遍较大；洗矸主要以粘土矿物较多的泥岩为主,粗矸主要以砂岩、粉砂岩为主。(3)研究区不同类型煤矸石及对照土壤饱和含水率相差很大,表现为对照组土壤>洗矸>细矸>粗矸；同时不同类型煤矸石重构土壤对浅层地下水吸附能力表现为：洗矸>细矸≈粗矸。(4)研究区复垦地重构土壤中重金属向地表植被的迁移及分布具有独特特征,复垦所用三种类型煤矸石Cu、Pb、Zn、Sn、Cd和Cr等7种重金属元素含量均未超过国家土壤环境质量二级标准,富集程度较低；研究区不同区块玉米各器官Cu、Pb、Zn、Sn、 Hg、Cd、Cr等7种重金属元素在果实中富集程度较低,在叶中富集程度较高；研究区同一区块玉米不同器官、不同区块玉米相同器官对重金属富集程度各不相同；研究区玉米各器官和煤矸石中重金属含量之间存在不同程度的相关性,不同器官对重金属存在不同吸收富集能力,叶与煤矸石重金属含量相关性较高,符合植被器官吸收富集重金属的一般规律。(5)研究区煤矸石充填对水体中多数指标的影响较大,细矸对水体中pH、氟化物等水质指标的影响较大；粗矸对水体中铅、锌和氯化物等水质指标的影响较大；洗矸对水体中铜、铅、铁和氯化物等水质指标的影响较大；各类培煤矸石主要通过释放能与钙镁离子化合的碱性阴离子而间接影响水体中的钙镁含量；铜、锌、铁、钙镁和氯化物在水体中的富集效应较弱,铅在水体中有一定的富集效应。