浅埋煤层十多年来开采实践和理论研究表明，地表厚松散层富含潜水浅埋煤层开采造成严重涌水溃沙灾害，对这种灾害防治已经进行了大量研究，而对潜水水位下降引起的矿区荒漠化等环境负效应研究较少。本文以现场地质评价、固液耦合实验、理论分析和数值模拟等方法，对荒漠化防治、地表厚松散层富含潜水浅埋煤层保水开采，保水相关参数的确定、煤柱稳定性以及固液耦合的相互作用规律等问题进行了深入的研究。本文提出了砂基型地质条件不同基岩厚度下保水开采区域的划分方法，成功研制了固液两相相似模拟材料；解决了不同介质材料相似比的耦合问题以及水沙溃流的可视性问题；突破了井工开采中传统的单一固体模拟；通过现场实践和实验对比，验证了固液两相相似实验材料及配比选取的正确性、实验结论的可靠性。在七个不同地质条件下的固液耦合实验模拟基础上，分析了厚松散层富含潜水下以及河流下浅埋煤层保水开采的可能性，提供了不同地质条件下间歇式保水开采的参数，间歇式开采缓和了上覆岩层的破坏并抑制了导水裂隙带的发展，从而达到保水目的。首次运用流固耦合理论这一数学工具描述浅埋煤层组合关键层中的流固耦合现象，建立了流固耦合的数学力学模型，分析了岩石耦合与非耦合状态下的破坏差异。运用ANSYS程序对煤柱的稳定性进行了数值模拟，验证了煤柱的稳定性。同时，现场开采应用证实了实验中取得的间歇式开采参数的正确性。