煤矸石即煤层中的脉石，是在采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程屮与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程屮从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程屮挑出的洗矸石、其主要成分是为Al2O3、SiO2等，还含有一定量的的CaO、Fe2O3、Na2O、MgO、P205、K2O、SO3和非常少量的稀有元素，如Ca、V、Ti、Co等。据有关数据显示，2015年我国煤炭产量已达到43.4亿吨，煤矸石排放总量为超过8亿吨，超过了当年煤炭产量的10%。我国煤矸石的利用途径主要有以下几种：
　　1、煤矸石制砖、制陶粒
　　煤矸石砖是以人工煅烧或自然的煤矸石作为生产原料，配以适量的石灰，按粘土砖或蒸汽养护砖的生产工艺加工而成的。煤矸石制砖的生产工艺简单可靠，产品性能稳定。所得产品是一种应用前景广阔的新型墙体材料，目前我国很多地区已经积极建设了煤矸石制砖项目。山西潞安矿业公司新型墙体材料厂已建成了国内产量较大、自动化程度较高的煤矸石制砖生产线，每年可以处理煤矸石约30x104t，生产规模为年生产标准砖1．3亿块。辽宁省本溪市煤矸石砖生产企业年消耗煤矸石约300x104t，每年约生产节能砖约4亿块。河南和信新型建材公司煤矸石烧结砖生产项目每年消耗煤矸石约50x104t。淮南矿业集团煤矸石制砖生产项目于2010年底形成年生产8．4亿块标砖的生产能力，每年可消耗煤矸石约269x104t。
　　陶粒是一种外壳坚硬、表面具有隔水保气的釉层、内部多孔的陶质粒状物。陶粒的重量轻，并且具有一定的抗压强度，主要用于结构混凝土和保温结构混凝土的骨料。据统计，我国现有堆存的煤矸石中大约有40％适用于制煤矸石陶粒，目前，国内有关由煤矸石制陶粒的研究已取得了一定进展。
　　2、煤矸石制水泥
　　煤矸石在水泥生产中的主要应用途径为：煤矸石作原燃料生产水泥、煤矸石作水泥混合料、生产煤矸石无熟料及少熟料水泥。采用煤矸石生产水泥，要求煤矸石中Al203、SiO2、Fe203三种成分的总含量要求占80％以上。目前，我国的煤矸石已经广泛应用到了水泥生产中，如河南义马煤业集团公司水泥厂采用煤矸石代替原料中的粘土生产水泥，水泥中的煤矸石含量达到了30％，掺入煤矸石后每吨熟料消耗的煤量由475Kg降至378Kg，每年可节约煤用量约11640t。山西中盛新型建筑材料集团有限公司根据未燃煤矸石SiO2、A1203含较高，且发热量较高的特点，在原料配料中加入了煤矸石进行生产，煤矸石的配入量在2％～5％左右。实践证明，水泥企业采用未燃煤矸石配料生产水泥熟料，可在保证熟料强度的前提下获得较大的经济效益。唐山冀东启新水泥有限责任公司经过理论计算后确定以煤矸石代替粉煤灰的方案可行，并且进行了生产实践，结果表明采用煤矸石进行配料后生产出来的熟料可以达到质量标准。
　　3、煤矸石发电
　　当煤矸石的发热量大于4180KJ／Kg时，可以用来发电，煤矸石发电不仅可以变废为宝，而且可以节约煤炭资源，缓解用电紧张问题。我国煤矸石发电技术已经较为成熟，全国煤矸石发电厂已建成400余座，总装机容量达到了2600万kW。2010年，我国煤矸石电厂约消耗了煤矸石等低热值煤1．4亿t，相当于回收了0．4亿t标准煤，减少占用土地约30Ohm2。陕西黄陵、山西大同塔山、河北邯郸等一批煤炭生产企业，通过不断的摸索，形成了多种模式的循环经济产业园区，其主要模式为“煤矸石一清洁发电一新型建材”，经过实践取得了较好的经济效益。山东省协庄煤矿煤矸石热电厂建成后每年可消耗煤矸石约30X104t，发电量在1．6x104kW·h以上。黑龙江鸡西滴道矸石电厂每年可综合利用煤矸石约60x10t，发电量约为2．2×108kW·h。山西阳泉煤业集团形成了煤矸石发电、电解铝、铝型材的产业链，取得了较好的经济效益。贵州盘县火铺矸石发电，建成投产后每年消耗煤矸石约4．32×104t，相当于每年可以节约标准煤14．31×104t，具有较好的综合效益。黄陵矿业集团2×300Mw煤矸石电厂项目建成投产后每年可消耗黄陵矿业集团二号煤矿选煤厂产出的低热值煤泥、中煤、煤矸石约260x104t，不仅改善了二号煤矿矿井及选煤厂工业场地的采暖、通风、供热条件，每年还可以节约燃煤1．28x104t，减排SO272t、烟尘19t，NOx 130t。
　　4、从煤矸石中提取化工产品
　　煤矸石还可以用于生产铝系、硅系、铁系、碳系等化工产品，其产品广泛用于石油、冶金、造纸、建材、橡胶、日化、油漆、涂料、污水处理等行业。含硅较高的煤矸石可以生产各种硅酸钠、白炭黑等。含铝较高的煤矸石可以用于生产硫酸铝、硫酸铝氨、氢氧化铝、氧化铝、冰晶石、氟化铝、聚合氯化铝等；利用煤矸石中所含的铁可以生产聚合硫酸铁、高纯氧化铁和氧化铁系工业颜料等。同时，还可以由煤矸石分离提取高岭土，分离并回收煤炭等。此外，从煤矸石中提取镓、锗、钒等微量稀有元素的研究也取得了一些进展。利用煤矸石生产高分散性轮胎专用白炭黑、高分子比冰晶石及氟化铝、氧化铁系工业颜料，同时回收煤矸石中的煤炭新工艺具有突出实用价值和可观的推广前景，目前已于河南南阳顺利通过5000t/a工业化生产验证。实践证明，该工艺具有无需对煤矸石进行焙烧活化，有价元素溶出率高，综合利用成本低，产品附加值高，经济效益显著，无污染等优势，是对煤矸石进行精细化，高附加值化、无害化利用的较佳途径。
　　煤矸石中含有大量的有机物，是携带固氮、解磷解钾等微生物的非常理想的基质，可以供给植物营养并促进其生长，煤矸石可以用于生产微生物肥料。此外，脱硫后的煤矸石还可以用作无土栽培的基质。何俊瑜等对煤矸石采用复合肥脱硫剂进行了脱硫，并采用碱液浸泡，再以处理后的煤矸石作为基质进行了油菜的育苗试验和小白菜无土栽培研究，结果表明：脱硫处理后的煤矸石完全能够作为无土栽培基质使用。目前，利用煤矸石有机复合肥料的生产工艺也取得了较大的进展。北京市某环境勘查院与中国地质大学合作，利用煤矸石生产有机复合肥料，试验结果表明这种肥料不仅可以提高土壤的透气性、疏松度、酸性，还改善了作物的生长环境，提高了产量。
　　5、煤矸石充填及复垦
　　原生矸石普采充填技术是第一代充填技术，其具有系统简单，设备投入少，简便易行等特点，适用于炮采和高档普采。2004年起，淮南矿业集团就采用煤矸石对沉陷区进行了充填试点，治理总面积约100．73hm2，复垦后的土地可以用于复垦或作为建设用地。太原东山煤矿2011年4月应用煤矸石充填技术，将井下采煤过程中产生的煤矸石破碎后直接充填到采空区，不仅将煤矸石进行了综合利用，还治理了采空区问题，同时还提高了煤炭的回采率。2011年，辽宁铁法矿区大明矿成功实施了膏体充填置换技术，安全置换出建筑物下压煤11．88×104t，回填矸石3．36x104t，实现了矸石零排放。
　　充填复垦是指以煤矸石等为采空区或者坑洼地的填充物并在上层铺上一层一定厚度的土壤，使其恢复到可以复垦状态。目前，煤矸石充填复垦已在全国广泛应用。
　　据国土部门统计，我国受采矿影响的土地面积大约有300万hm2，到2050年预计可达到400万hm2。煤矿的地下开采不仅会形成采空区，还有可能对地表塌陷，造成大量的土地破坏。将煤矸石作为充填材料充填在采空区或塌陷区，不仅治理了采空区和塌陷区，恢复了原有土地的利用价值，还实现了煤矸石的综合利用。徐州矿务集团旗山煤矿采用煤矸石预回填技术对西大吴村采煤塌陷地进行充填复垦，工程回填煤矸石约51．21×104m3，回填覆土约26．06×104m3，复垦后的耕地十分平整，耕作层平均厚度在1．2m左右，符合农作物根系活动所需土壤厚度要求，使土地利用率由原来的不足30％提高到100％，该工程实现了对未开采塌陷土地进行提前预充填复垦治理。安徽淮北矿务局在2个大塌陷区进行煤矸石复土还田，也获得较好的环境效益和社会效益。
　　6、煤矸石在道路建设中的应用
　　道路基层填料应用。长安大学采用煤矸石、石灰和土混合后作为道路的基层，充分利用了煤矸石的特性，提高了道路基层的强度。目前我国很多工程采用煤矸石作为道路基层的填料。山东省枣庄市从上个世纪90年代就开始探索以煤矸石作为筑路的材料，许多道路路基使用煤矸石进行分层碾压回填，例如君山路改建工程、青檀路改建工程、解放南路改建工程、西昌改建工程、青檀南路改建工程等近20条道路的改建工程建设。山东省205国道张博段修建期间，由于缺少土源，相关部门对煤矸石作为筑路材料的可行性作了相关试验，结果表明：煤矸石底基层强度比12％石灰土底基层强度略高，完全满足公路整体强度要求。此外，京福国道主干线山东省境内曲张段也采用煤矸石对路堤进行填筑，取得了良好效果。阳泉地区307国道建设时通过大量的室内、室外试验和工地施工现场的情况表明：掺6％水泥、10％的石粉和90％的煤矸石后，强度、级配、压实度和厚度均能达到规定要求，煤矸石可在路面底基层中使用。此外，通过对煤矸石施工经验总结，表明煤矸石也适用于高等级公路路堤的填筑。煤矸石质固土材料。煤矸石中高岭石的含量较高，在一定温度下煅烧，可以产生较多的活性二氧化硅和氧化铝。清华大学材料系用水泥熟料、矿渣和煅烧煤矸石作为原料，以20：10：70的比例，对煤矸石质崮土材料进行了相关试验，结果表明：煤矸石质固体材料的力学性完全可以满足国家的相关要求，可以作为道路基层建设使用。中国矿业大学(北京)以煅烧后的煤矸石作为主要原料，以石灰、石膏、水泥熟料以及矿渣等作为辅料，制备出的固土材料也具有较好的固土性能，并且有良好的耐干湿循环性能、水稳定性和抗冻融性能等。
　　综上所述，我国煤矸石的综合利用途径主要包括制矸石砖、陶粒，煤矸石制水泥、发电、提取化工产品、制肥，煤矸石充填及复垦、此外还应用于道路建设中，不仅解决了煤矸石堆放产生的占地问题，还避免了煤矸石堆放可能产生的环境影响，有着较好的经济效益和环境效益。总之，对煤矸石的综合利用，有利于实现经济效益、社会效益和环境效益的和谐统一。各地区应该根据各自的煤矸石的主要成分、岩石特性、铝硅比(A12O3/SiO2)、碳含量(C)、全硫含量(Std)等本照无害化应用进行综合利用。