矸石

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矸石是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。

漢字，是中華民族文化的化石，是歷史的載體，是前人智慧的結晶，是有着鮮活生命的「你」「我」「他」，有着濃郁的文化意蘊、獨特的文化魅力和深厚的民族情結。漢字之美，美在形體、美在風骨、美在精髓、美在真情！

目錄

名詞解釋

混含在煤層中的石塊，含少量可燃物，不易燃燒。俗稱「矸子」。採礦過程中，從井下采出的或混入礦石中的碎石。煤層中間的薄岩層稱「夾石」。礦山地面的矸石堆稱「矸石山」。有些矸石可作建築材料的原料。

煤矸石是煤炭開採和洗選加工過程中排出一種固體廢棄物。我國煤矸石已累計堆存50億t以上，且仍在以每年3．0～3．5億t的速度持續增加，預計到2020年，全國煤矸石年排放量將增至7．29億t。

煤矸石的大量堆存不僅浪費土地資源，還會發生自燃、雨淋、泥化等情況，對環境產生嚴重危害。然而，從資源屬性分析，煤矸石是一種寶貴的二次資源，對其進行資源化利用是防止環境災害發生的必要措施，也是實現我國煤炭行業生態文明和循環經濟發展的重要工作之一。

矸石山的固體廢物包括剝離矸石、煤巷矸石、岩巷矸石、手選矸石、選煤廠尾礦等。矸石山的自燃、爆噴、滑坡及矸石山的淋溶水均對礦區環境產生污染。

矸石的運輸和堆積

中國煤礦所採用的矸石運輸工具有汽車、火車、礦車和架空索道。平原地區大多將矸石堆積在荒地，或用來填充煤礦塌陷區進行復墾，或堆積成錐形或脊形煤矸石山。山區則將矸石沿山坡自由滾落排放，填平山溝，形成平頂矸石山。由於採用的排矸機械和堆積工藝不同，所形成的矸石山形狀不同，矸石山的粒度結構也不同。不同粒度結構的矸石山具有不同的空氣動力學性質。具有自燃傾向的矸石所堆積的錐形山自燃發火率最高，脊錐形及平頂矸石山次之。

煤矸石的環境危害分析

侵占大量耕地

煤矸石多採取絞車提升、翻矸機傾倒，自然成堆，露天堆放方式，這種方式占用大量土地。據不完全統計，我國煤矸石山占地已近1．5萬hm2，而且隨着煤矸石排放量的逐年增加，耕地被侵占的現象將進一步惡化，這將進一步加劇我國土地資源緊缺局面。此外，煤矸石山由於自燃等現象發生，其植被覆蓋率低、黑色地面大面積暴露，嚴重影響地質地貌景觀。

大氣污染

我國很多地區的煤矸石組成為砂岩、砂礫岩、頁岩，因此煤矸石在露天堆積時，易於風化成微細顆粒被帶到大氣中，這些微細顆粒中的可燃性碳氫化合物在高溫下經氧化、分解、脫氫、縮聚等一系列複雜反應而形成炭黑、飛灰等粒狀懸浮物，形成霧霾。

同時煤矸石含碳量為5 %～45 %，煤矸石自燃時將產生大量SO2、CO、CO2、NOx等有毒有害氣 體和煙塵，嚴重污染礦區環境。

劉汝海等以東北地區煤矸石為研究對象分析了煤矸石中碳含量、硫含量，以及揮發分的比例與煤矸石能否自燃的關係，並報道了煤矸石自燃導致污染和人身傷亡的事故。

重金屬污染

在煤矸石所含污染物質中，重金屬元素具有不可降解、在 環境中存留期長、具有很強的「三致」特性而成 為 國內外研究的熱點。

不少學者擔心當煤矸石山選址不好，同防滲措施不到位時煤矸石中的重金屬將會污染周圍土壤、地面及地下 水體。Fanfani等從淋溶元素溶解性角度研究了意大利Montevecchi西部一個礦山尾礦堆放場地對土壤－水環境的重金屬污染情況。Panov等對俄羅斯頓巴斯大煤田重金屬環境化學進行調查研究，發現 在該地區的許多土壤樣品中Hg、As、Pb、Zn和Cd含 量 超 標。我國學者對危害較大的Hg、Cr、Pb、Cu、As、Zn等重金屬元素 進 行 了 測 定，對煤矸石山及其附近土壤中重金屬元素污染進行了大量研究。 [2]

根據《土壤環境質量標準》（GB1561—2008）的農業用地水田（pH=5．5～6．5）二級標準，對煤矸石堆場周邊的土壤重金屬進行評價，幾處典型煤矸石堆場周圍土壤中的重金屬元素含量除Cr和Zn外，大多數都高於標準要求的含量，說明煤矸石堆場對周圍環境存在着一定的重金屬污染，這可能由於礦區土壤對重金屬具有富集性和遷移性，因此對其進行治理十分緊迫和必要。

地質危害

由於歷史原因，我國煤矸石山基本上未經設計，煤矸石堆放極不規範、結構疏鬆，穩定性 差。在無序開挖和自然雨水沖刷的情況下，極易引發滑坡、崩塌、泥石流等地質災害，給當地人員的生命和財產安全構成嚴重威脅。

煤矸石在農業中的應用

土地復墾

由於煤矸石山占有大量土地，利用煤矸石充填復墾造田、煤矸石山復墾造林成為了煤矸石利用的重要任務。裴宗陽系統研究了煤矸石山生態恢復的背景理論以及煤矸石山立地條件，指出煤矸石山生態恢復需重點研究煤矸石山植被恢復體系構建、立地條件系統、煤矸石山植被恢復的演替規律以及生態治理的評價體系構建。煤矸石復墾技術可消耗大量煤矸石，減輕煤矸石露天堆放所造成的環境污染，改善礦區生態環境。

生產農肥和改良土壤

煤矸石在農業上資源化利用主要體現在生產農肥和改良土壤兩方面。煤矸石特別是高硫煤矸石中的硫化鐵在高溫下經氧化生成二氧化硫，再與氨合成生成硫酸銨。早在1992年劉大錳就報道了煤矸石的這種應用，經過試驗發現所生產的硫酸銨是一種很好的肥料。

一般來說，新產生的煤矸石偏鹼，而陳化後的煤矸石的pH值一般較低，高國雄等研究了煤矸石沙障對沙地土壤的改良效用，發現煤矸石能使沙地土壤增加細粒物質，提高土壤水分含量，改善土壤結構，增加土壤中有機質、全N、速效P、速效K的含量，可作為沙地土壤的改良劑，但是煤矸石應用於農業生產需要特別注意污染擴散問題。