矸石

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矸石是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技类名词。

汉字，是中华民族文化的化石，是历史的载体，是前人智慧的结晶，是有着鲜活生命的“你”“我”“他”，有着浓郁的文化意蕴、独特的文化魅力和深厚的民族情结。汉字之美，美在形体、美在风骨、美在精髓、美在真情！

目录

名词解释

混含在煤层中的石块，含少量可燃物，不易燃烧。俗称“矸子”。采矿过程中，从井下采出的或混入矿石中的碎石。煤层中间的薄岩层称“夹石”。矿山地面的矸石堆称“矸石山”。有些矸石可作建筑材料的原料。

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中排出一种固体废弃物。我国煤矸石已累计堆存50亿t以上，且仍在以每年3．0～3．5亿t的速度持续增加，预计到2020年，全国煤矸石年排放量将增至7．29亿t。

煤矸石的大量堆存不仅浪费土地资源，还会发生自燃、雨淋、泥化等情况，对环境产生严重危害。然而，从资源属性分析，煤矸石是一种宝贵的二次资源，对其进行资源化利用是防止环境灾害发生的必要措施，也是实现我国煤炭行业生态文明和循环经济发展的重要工作之一。

矸石山的固体废物包括剥离矸石、煤巷矸石、岩巷矸石、手选矸石、选煤厂尾矿等。矸石山的自燃、爆喷、滑坡及矸石山的淋溶水均对矿区环境产生污染。

矸石的运输和堆积

中国煤矿所采用的矸石运输工具有汽车、火车、矿车和架空索道。平原地区大多将矸石堆积在荒地，或用来填充煤矿塌陷区进行复垦，或堆积成锥形或脊形煤矸石山。山区则将矸石沿山坡自由滚落排放，填平山沟，形成平顶矸石山。由于采用的排矸机械和堆积工艺不同，所形成的矸石山形状不同，矸石山的粒度结构也不同。不同粒度结构的矸石山具有不同的空气动力学性质。具有自燃倾向的矸石所堆积的锥形山自燃发火率最高，脊锥形及平顶矸石山次之。

煤矸石的环境危害分析

侵占大量耕地

煤矸石多采取绞车提升、翻矸机倾倒，自然成堆，露天堆放方式，这种方式占用大量土地。据不完全统计，我国煤矸石山占地已近1．5万hm2，而且随着煤矸石排放量的逐年增加，耕地被侵占的现象将进一步恶化，这将进一步加剧我国土地资源紧缺局面。此外，煤矸石山由于自燃等现象发生，其植被覆盖率低、黑色地面大面积暴露，严重影响地质地貌景观。

大气污染

我国很多地区的煤矸石组成为砂岩、砂砾岩、页岩，因此煤矸石在露天堆积时，易于风化成微细颗粒被带到大气中，这些微细颗粒中的可燃性碳氢化合物在高温下经氧化、分解、脱氢、缩聚等一系列复杂反应而形成炭黑、飞灰等粒状悬浮物，形成雾霾。

同时煤矸石含碳量为5 %～45 %，煤矸石自燃时将产生大量SO2、CO、CO2、NOx等有毒有害气 体和烟尘，严重污染矿区环境。

刘汝海等以东北地区煤矸石为研究对象分析了煤矸石中碳含量、硫含量，以及挥发分的比例与煤矸石能否自燃的关系，并报道了煤矸石自燃导致污染和人身伤亡的事故。

重金属污染

在煤矸石所含污染物质中，重金属元素具有不可降解、在 环境中存留期长、具有很强的“三致”特性而成 为 国内外研究的热点。

不少学者担心当煤矸石山选址不好，同防渗措施不到位时煤矸石中的重金属将会污染周围土壤、地面及地下 水体。Fanfani等从淋溶元素溶解性角度研究了意大利Montevecchi西部一个矿山尾矿堆放场地对土壤－水环境的重金属污染情况。Panov等对俄罗斯顿巴斯大煤田重金属环境化学进行调查研究，发现 在该地区的许多土壤样品中Hg、As、Pb、Zn和Cd含 量 超 标。我国学者对危害较大的Hg、Cr、Pb、Cu、As、Zn等重金属元素 进 行 了 测 定，对煤矸石山及其附近土壤中重金属元素污染进行了大量研究。 [2]

根据《土壤环境质量标准》（GB1561—2008）的农业用地水田（pH=5．5～6．5）二级标准，对煤矸石堆场周边的土壤重金属进行评价，几处典型煤矸石堆场周围土壤中的重金属元素含量除Cr和Zn外，大多数都高于标准要求的含量，说明煤矸石堆场对周围环境存在着一定的重金属污染，这可能由于矿区土壤对重金属具有富集性和迁移性，因此对其进行治理十分紧迫和必要。

地质危害

由于历史原因，我国煤矸石山基本上未经设计，煤矸石堆放极不规范、结构疏松，稳定性 差。在无序开挖和自然雨水冲刷的情况下，极易引发滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，给当地人员的生命和财产安全构成严重威胁。

煤矸石在农业中的应用

土地复垦

由于煤矸石山占有大量土地，利用煤矸石充填复垦造田、煤矸石山复垦造林成为了煤矸石利用的重要任务。裴宗阳系统研究了煤矸石山生态恢复的背景理论以及煤矸石山立地条件，指出煤矸石山生态恢复需重点研究煤矸石山植被恢复体系构建、立地条件系统、煤矸石山植被恢复的演替规律以及生态治理的评价体系构建。煤矸石复垦技术可消耗大量煤矸石，减轻煤矸石露天堆放所造成的环境污染，改善矿区生态环境。

生产农肥和改良土壤

煤矸石在农业上资源化利用主要体现在生产农肥和改良土壤两方面。煤矸石特别是高硫煤矸石中的硫化铁在高温下经氧化生成二氧化硫，再与氨合成生成硫酸铵。早在1992年刘大锰就报道了煤矸石的这种应用，经过试验发现所生产的硫酸铵是一种很好的肥料。

一般来说，新产生的煤矸石偏碱，而陈化后的煤矸石的pH值一般较低，高国雄等研究了煤矸石沙障对沙地土壤的改良效用，发现煤矸石能使沙地土壤增加细粒物质，提高土壤水分含量，改善土壤结构，增加土壤中有机质、全N、速效P、速效K的含量，可作为沙地土壤的改良剂，但是煤矸石应用于农业生产需要特别注意污染扩散问题。