??? 2 煤矸石的資源化

??? 井下開(kāi)采產(chǎn)生的煤矸石，主要來(lái)源于巖巷、半煤巖巷、井筒、硐室掘進(jìn)和巷道、采場(chǎng)的局部冒頂，以及煤層中的夾矸等。礦井矸石排放量一般為原煤產(chǎn)量的8％～20％，平均約為12％。我國(guó)每年生產(chǎn)的原煤在10億t以上，年排矸量約為1.5億t左右，迄今為止，全國(guó)累計(jì)堆放的煤矸石已達(dá)30億t，這些固體廢棄物已成為礦區(qū)的一大污染源。

??? 煤矸石在地面上堆放要占用大量的土地，我國(guó)現(xiàn)存的煤矸石占為8000hm2，年增矸石量約1.5～2.0億t，年增占地面積117hm2；有的煤矸石具有自燃性，自燃時(shí)將排出大量的煤塵（STP）及CO，CO2，SO2，H2S等有害氣體，對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；有些礦區(qū)的煤矸石富含硫鐵礦，甚至還含有某些重金屬或放射性元素，其淋溶水將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不同程度的污染；暴雨有可能導(dǎo)致矸石堆（山）崩塌，甚至形成泥石流，危害極大。

??? 在礦井設(shè)計(jì)基建及生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)盡量控制井下煤矸石的生成量，并使之資源化。

??? 2.1 井下就地消化

??? 1）采用寬巷掘進(jìn)工藝。在較薄的煤層內(nèi)掘巷時(shí)，可采用寬巷掘進(jìn)工藝，將掘進(jìn)所出矸石就近堆砌于巷道一側(cè)或兩側(cè)作巷旁支護(hù)用，即解決了矸石不出井，又改善了巷道的維護(hù)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了無(wú)煤柱護(hù)巷，有利于提高資源回收率。這里要解決的主要問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)砌筑工作機(jī)械化。

??? 2）在煤柱內(nèi)開(kāi)掘儲(chǔ)矸巷道或硐室。在井下某些永久性煤柱的煤體內(nèi)開(kāi)掘儲(chǔ)矸巷道或儲(chǔ)矸硐室，將井下其它巷道掘進(jìn)所出矸石作為充填材料存放于煤體內(nèi)的這些巷道或硐室空間，即消化了井下矸石又提高了資源收率。

??? 3）充填采空區(qū)。將巷道掘進(jìn)所出的矸石作為充填材料直接用于采空區(qū)的充填。對(duì)急傾斜煤層來(lái)說(shuō)可采用自重充填；對(duì)緩傾斜煤層可考慮采用壓氣譯、膏體充填。利用廢矸對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，不僅避免了矸石的外排，還可有效減輕地表的沉陷，有利于保護(hù)地面建筑物，有效控制地質(zhì)災(zāi)害。

??? 4）作巷旁支護(hù)的骨料。當(dāng)井下采用沿空留巷時(shí)，可利用井下廢矸作為巷旁支護(hù)時(shí)高水充填或膏體充填的骨料。

??? 2.2 出井矸石的綜合利用

??? 煤矸石雖然屬于一種固體廢棄物，但其中也包含了若干有用組分，因此從另一個(gè)角度看，它又是一種可利用的資源。

??? 1）煤矸石發(fā)電。鑒于煤矸石中通常都含有一定數(shù)量的可燃物（如殘煤、硫鐵礦、炭質(zhì)頁(yè)巖等），固定炭的含量一般在10％～30％，發(fā)熱量高者可達(dá)12000kJ/kg以上，低者約為6000kJ/kg[3]。對(duì)于發(fā)熱量較高的煤矸石，可以直接或摻和少量原煤用于發(fā)電。如江西豐城礦務(wù)局矸石發(fā)電廠僅兩年時(shí)間，就燃用煤矸石33.2萬(wàn)t，創(chuàng)產(chǎn)值4425萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益十分顯著。

??? 2）煤矸石制磚、制水泥。低發(fā)熱量的煤矸石可用于制磚，如豐城礦務(wù)局先后建成了3個(gè)矸石磚廠，年耗煤矸石12萬(wàn)t以上，年產(chǎn)值720萬(wàn)元。

??? 若利用煤矸石代替粘土作生產(chǎn)水泥的熟料生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥時(shí)，對(duì)1000t/d熟料水泥生產(chǎn)線，每年可消耗煤矸石7.5萬(wàn)t，若以3000t/d規(guī)模建廠則年耗矸石量可達(dá)22萬(wàn)t以上。

??? 3）煤矸石生產(chǎn)肥料。對(duì)于富含腐植酸的煤矸石，可應(yīng)用生物工程原理，以70％的煤矸石粉為主要原料，再加入適量的生物菌種、磷鐵粉、淀粉等原料配制成肥料，具有較好的肥效。根據(jù)洼里煤礦的生產(chǎn)資料，若以每年生產(chǎn)肥料2萬(wàn)t計(jì)，可創(chuàng)利稅約600萬(wàn)元，年耗矸石量可達(dá)1.4萬(wàn)t左右。

??? 4）充填塌陷區(qū)、復(fù)墾造地或筑路。我國(guó)有不少礦區(qū)在采動(dòng)影響下，地表出現(xiàn)范圍不等的移動(dòng)盆地塌陷坑、裂隙帶，可利用廢矸對(duì)上述區(qū)域進(jìn)行充填復(fù)墾造田，以彌補(bǔ)由開(kāi)采帶來(lái)的農(nóng)產(chǎn)損失，緩解礦、農(nóng)矛盾。

??? 煤矸石的用途十分廣泛，除上述用途外，尚可根據(jù)其有用組分成生產(chǎn)氯化鋁、聚合氯化鋁等凈水劑，回收硫鐵礦作為制作硫酸的原料，用于制作陶器的原料等等。