煤矸石即煤層中的脈石，是在采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程屮與煤層伴生的含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進過程中的掘進矸石、采掘過程屮從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過程屮挑出的洗矸石、其主要成分是為Al2O3、SiO2等，還含有一定量的的CaO、Fe2O3、Na2O、MgO、P205、K2O、SO3和非常少量的稀有元素，如Ca、V、Ti、Co等。據有關數據顯示，2015年我國煤炭產量已達到43.4億噸，煤矸石排放總量為超過8億噸，超過了當年煤炭產量的10%。我國煤矸石的利用途徑主要有以下幾種：
　　1、煤矸石制磚、制陶粒
　　煤矸石磚是以人工煅燒或自然的煤矸石作為生產原料，配以適量的石灰，按粘土磚或蒸汽養護磚的生產工藝加工而成的。煤矸石制磚的生產工藝簡單可靠，產品性能穩定。所得產品是一種應用前景廣闊的新型墻體材料，目前我國很多地區已經積極建設了煤矸石制磚項目。山西潞安礦業公司新型墻體材料廠已建成了國內產量較大、自動化程度較高的煤矸石制磚生產線，每年可以處理煤矸石約30x104t，生產規模為年生產標準磚1．3億塊。遼寧省本溪市煤矸石磚生產企業年消耗煤矸石約300x104t，每年約生產節能磚約4億塊。河南和信新型建材公司煤矸石燒結磚生產項目每年消耗煤矸石約50x104t?；茨系V業集團煤矸石制磚生產項目于2010年底形成年生產8．4億塊標磚的生產能力，每年可消耗煤矸石約269x104t。
　　陶粒是一種外殼堅硬、表面具有隔水保氣的釉層、內部多孔的陶質粒狀物。陶粒的重量輕，并且具有一定的抗壓強度，主要用于結構混凝土和保溫結構混凝土的骨料。據統計，我國現有堆存的煤矸石中大約有40％適用于制煤矸石陶粒，目前，國內有關由煤矸石制陶粒的研究已取得了一定進展。
　　2、煤矸石制水泥
　　煤矸石在水泥生產中的主要應用途徑為：煤矸石作原燃料生產水泥、煤矸石作水泥混合料、生產煤矸石無熟料及少熟料水泥。采用煤矸石生產水泥，要求煤矸石中Al203、SiO2、Fe203三種成分的總含量要求占80％以上。目前，我國的煤矸石已經廣泛應用到了水泥生產中，如河南義馬煤業集團公司水泥廠采用煤矸石代替原料中的粘土生產水泥，水泥中的煤矸石含量達到了30％，摻入煤矸石后每噸熟料消耗的煤量由475Kg降至378Kg，每年可節約煤用量約11640t。山西中盛新型建筑材料集團有限公司根據未燃煤矸石SiO2、A1203含較高，且發熱量較高的特點，在原料配料中加入了煤矸石進行生產，煤矸石的配入量在2％～5％左右。實踐證明，水泥企業采用未燃煤矸石配料生產水泥熟料，可在保證熟料強度的前提下獲得較大的經濟效益。唐山冀東啟新水泥有限責任公司經過理論計算后確定以煤矸石代替粉煤灰的方案可行，并且進行了生產實踐，結果表明采用煤矸石進行配料后生產出來的熟料可以達到質量標準。
　　3、煤矸石發電
　　當煤矸石的發熱量大于4180KJ／Kg時，可以用來發電，煤矸石發電不僅可以變廢為寶，而且可以節約煤炭資源，緩解用電緊張問題。我國煤矸石發電技術已經較為成熟，全國煤矸石發電廠已建成400余座，總裝機容量達到了2600萬kW。2010年，我國煤矸石電廠約消耗了煤矸石等低熱值煤1．4億t，相當于回收了0．4億t標準煤，減少占用土地約30Ohm2。陜西黃陵、山西大同塔山、河北邯鄲等一批煤炭生產企業，通過不斷的摸索，形成了多種模式的循環經濟產業園區，其主要模式為“煤矸石一清潔發電一新型建材”，經過實踐取得了較好的經濟效益。山東省協莊煤礦煤矸石熱電廠建成后每年可消耗煤矸石約30X104t，發電量在1．6x104kW·h以上。黑龍江雞西滴道矸石電廠每年可綜合利用煤矸石約60x10t，發電量約為2．2×108kW·h。山西陽泉煤業集團形成了煤矸石發電、電解鋁、鋁型材的產業鏈，取得了較好的經濟效益。貴州盤縣火鋪矸石發電，建成投產后每年消耗煤矸石約4．32×104t，相當于每年可以節約標準煤14．31×104t，具有較好的綜合效益。黃陵礦業集團2×300Mw煤矸石電廠項目建成投產后每年可消耗黃陵礦業集團二號煤礦選煤廠產出的低熱值煤泥、中煤、煤矸石約260x104t，不僅改善了二號煤礦礦井及選煤廠工業場地的采暖、通風、供熱條件，每年還可以節約燃煤1．28x104t，減排SO272t、煙塵19t，NOx 130t。
　　4、從煤矸石中提取化工產品
　　煤矸石還可以用于生產鋁系、硅系、鐵系、碳系等化工產品，其產品廣泛用于石油、冶金、造紙、建材、橡膠、日化、油漆、涂料、污水處理等行業。含硅較高的煤矸石可以生產各種硅酸鈉、白炭黑等。含鋁較高的煤矸石可以用于生產硫酸鋁、硫酸鋁氨、氫氧化鋁、氧化鋁、冰晶石、氟化鋁、聚合氯化鋁等；利用煤矸石中所含的鐵可以生產聚合硫酸鐵、高純氧化鐵和氧化鐵系工業顏料等。同時，還可以由煤矸石分離提取高嶺土，分離并回收煤炭等。此外，從煤矸石中提取鎵、鍺、釩等微量稀有元素的研究也取得了一些進展。利用煤矸石生產高分散性輪胎專用白炭黑、高分子比冰晶石及氟化鋁、氧化鐵系工業顏料，同時回收煤矸石中的煤炭新工藝具有突出實用價值和可觀的推廣前景，目前已于河南南陽順利通過5000t/a工業化生產驗證。實踐證明，該工藝具有無需對煤矸石進行焙燒活化，有價元素溶出率高，綜合利用成本低，產品附加值高，經濟效益顯著，無污染等優勢，是對煤矸石進行精細化，高附加值化、無害化利用的較佳途徑。
　　煤矸石中含有大量的有機物，是攜帶固氮、解磷解鉀等微生物的非常理想的基質，可以供給植物營養并促進其生長，煤矸石可以用于生產微生物肥料。此外，脫硫后的煤矸石還可以用作無土栽培的基質。何俊瑜等對煤矸石采用復合肥脫硫劑進行了脫硫，并采用堿液浸泡，再以處理后的煤矸石作為基質進行了油菜的育苗試驗和小白菜無土栽培研究，結果表明：脫硫處理后的煤矸石完全能夠作為無土栽培基質使用。目前，利用煤矸石有機復合肥料的生產工藝也取得了較大的進展。北京市某環境勘查院與中國地質大學合作，利用煤矸石生產有機復合肥料，試驗結果表明這種肥料不僅可以提高土壤的透氣性、疏松度、酸性，還改善了作物的生長環境，提高了產量。
　　5、煤矸石充填及復墾
　　原生矸石普采充填技術是第一代充填技術，其具有系統簡單，設備投入少，簡便易行等特點，適用于炮采和高檔普采。2004年起，淮南礦業集團就采用煤矸石對沉陷區進行了充填試點，治理總面積約100．73hm2，復墾后的土地可以用于復墾或作為建設用地。太原東山煤礦2011年4月應用煤矸石充填技術，將井下采煤過程中產生的煤矸石破碎后直接充填到采空區，不僅將煤矸石進行了綜合利用，還治理了采空區問題，同時還提高了煤炭的回采率。2011年，遼寧鐵法礦區大明礦成功實施了膏體充填置換技術，安全置換出建筑物下壓煤11．88×104t，回填矸石3．36x104t，實現了矸石零排放。
　　充填復墾是指以煤矸石等為采空區或者坑洼地的填充物并在上層鋪上一層一定厚度的土壤，使其恢復到可以復墾狀態。目前，煤矸石充填復墾已在全國廣泛應用。
　　據國土部門統計，我國受采礦影響的土地面積大約有300萬hm2，到2050年預計可達到400萬hm2。煤礦的地下開采不僅會形成采空區，還有可能對地表塌陷，造成大量的土地破壞。將煤矸石作為充填材料充填在采空區或塌陷區，不僅治理了采空區和塌陷區，恢復了原有土地的利用價值，還實現了煤矸石的綜合利用。徐州礦務集團旗山煤礦采用煤矸石預回填技術對西大吳村采煤塌陷地進行充填復墾，工程回填煤矸石約51．21×104m3，回填覆土約26．06×104m3，復墾后的耕地十分平整，耕作層平均厚度在1．2m左右，符合農作物根系活動所需土壤厚度要求，使土地利用率由原來的不足30％提高到100％，該工程實現了對未開采塌陷土地進行提前預充填復墾治理。安徽淮北礦務局在2個大塌陷區進行煤矸石復土還田，也獲得較好的環境效益和社會效益。
　　6、煤矸石在道路建設中的應用
　　道路基層填料應用。長安大學采用煤矸石、石灰和土混合后作為道路的基層，充分利用了煤矸石的特性，提高了道路基層的強度。目前我國很多工程采用煤矸石作為道路基層的填料。山東省棗莊市從上個世紀90年代就開始探索以煤矸石作為筑路的材料，許多道路路基使用煤矸石進行分層碾壓回填，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條道路的改建工程建設。山東省205國道張博段修建期間，由于缺少土源，相關部門對煤矸石作為筑路材料的可行性作了相關試驗，結果表明：煤矸石底基層強度比12％石灰土底基層強度略高，完全滿足公路整體強度要求。此外，京福國道主干線山東省境內曲張段也采用煤矸石對路堤進行填筑，取得了良好效果。陽泉地區307國道建設時通過大量的室內、室外試驗和工地施工現場的情況表明：摻6％水泥、10％的石粉和90％的煤矸石后，強度、級配、壓實度和厚度均能達到規定要求，煤矸石可在路面底基層中使用。此外，通過對煤矸石施工經驗總結，表明煤矸石也適用于高等級公路路堤的填筑。煤矸石質固土材料。煤矸石中高嶺石的含量較高，在一定溫度下煅燒，可以產生較多的活性二氧化硅和氧化鋁。清華大學材料系用水泥熟料、礦渣和煅燒煤矸石作為原料，以20：10：70的比例，對煤矸石質崮土材料進行了相關試驗，結果表明：煤矸石質固體材料的力學性完全可以滿足國家的相關要求，可以作為道路基層建設使用。中國礦業大學(北京)以煅燒后的煤矸石作為主要原料，以石灰、石膏、水泥熟料以及礦渣等作為輔料，制備出的固土材料也具有較好的固土性能，并且有良好的耐干濕循環性能、水穩定性和抗凍融性能等。
　　綜上所述，我國煤矸石的綜合利用途徑主要包括制矸石磚、陶粒，煤矸石制水泥、發電、提取化工產品、制肥，煤矸石充填及復墾、此外還應用于道路建設中，不僅解決了煤矸石堆放產生的占地問題，還避免了煤矸石堆放可能產生的環境影響，有著較好的經濟效益和環境效益。總之，對煤矸石的綜合利用，有利于實現經濟效益、社會效益和環境效益的和諧統一。各地區應該根據各自的煤矸石的主要成分、巖石特性、鋁硅比(A12O3/SiO2)、碳含量(C)、全硫含量(Std)等本照無害化應用進行綜合利用。