煤矸石是在成煤过程中伴煤而生的一种废弃岩石,在采煤和洗煤过程中成为了一种工业固体废物。煤矸石的产量约占煤炭总产量的10%～15%,我国是全球煤炭开采量最大的国家,当前煤矸石的总积累量已达60亿吨,且逐年递增,成为排放量最多的工业固体废弃物之一。山西是产炭大省,也是煤矸石堆放大省,堆放的煤矸石不仅占用大量耕地,而且造成严重的环境污染。特别是晋城市的一些区域,由于煤矸石中硫含量较高,长期堆放的煤矸石山自燃现象比较普遍,产生大量CO、SO2、NOx等有毒有害气体,并导致矸石山结构疏松、稳定性差而引发山体坍塌、滑坡等灾害,已经开始制约煤炭产业的发展。如何有效防治煤矸石自燃并对煤矸石进行综合利用成为研究的热点和重点。本文选取晋城市的四种不同煤矸石样品,即XKXXG、GPMGS、XKXG和JSMGS,为研究对象,首先对其进行工业分析和灰成分分析,研究其氧化自燃特性;其次对含硫量最高的XKXXG样品,采用Ca（OH）2和DBHA复合阻化剂研究其对煤矸石自燃特性的抑制作用;最后从煤矸石综合利用角度出发,选取JSMGS煤矸石样品、粉煤灰、水泥等,通过正交试验、煤矸石骨料颗粒级配和胶凝材料的活性激发等手段研究其对隔氧材料工作性能的影响。研究过程中结合XRD、FTIR、SEM、ICP-OES、TG-DTG-DSC、in-situ DRIFTS、工业分析和粒度分析等手段对矸石样品结构和性质进行了测试分析,得出了以下结论:（1）对XKXXG、GPMGS、XKXG和JSMGS四种煤矸石进行理化性质分析,确定了煤矸石的硫含量、矿物组成和氧化活性官能团含量;并采用热重分析确定了煤矸石热重参数与氧化活性物质含量之间的关系,即随着硫铁矿含量和(FCad+Vad)/Aad增大,煤矸石的特征温度点越小,越容易发生氧化反应,热释放量越多。优化了不同煤矸石在氧化过程中不同阶段的动力学函数,同时结合煤矸石的氧化动力学特征计算煤矸石氧化过程各个阶段的活化能,结果表明煤矸石中黄铁矿含量和(FCad+Vad)/Aad越大,煤矸石各阶段的活化能越小。通过对不同煤矸石的系统分析,揭示了煤矸石自燃是黄铁矿氧化和自由基链式反应双重机理共同作用的结果。综合分析认为四种煤矸石的自燃趋向性强弱为:XKXXG>GPMGS>XKXG>JSMGS。（2）以自燃倾向性最强的XKXXG为研究对象,从煤矸石自燃的双重氧化放热机理出发,设计了具有物理和化学双重阻化作用的Ca（OH）2-DBHA复合阻化剂。研究发现,经Ca（OH）2阻化后的煤矸石特征温度点升高,且随着DBHA加入量的增加,特征温度点进一步提高,最大失重速率逐渐减小。微观研究表明Ca（OH）2可将具有氧化活性的Fe S2转化为无活性的硫酸盐,抑制黄铁矿的循环氧化。同时,Ca（OH）2与DBHA的加入降低了活性官能团的含量,抑制了活性官能团的氧化。动力学研究表明,阻化后的煤矸石在氧化过程各个阶段的活化能均增大。在空气流量为50 m L·min-1,升温速率为1℃·min-1条件下,经Ca（OH）2和DBHA阻化后的XKXXG的O2消耗速率下降,CO、CO2的生成浓度随之降低。（3）煤矸石的氧化自燃需要足够的氧气供给,从隔绝氧气的角度出发,以煤矸石为骨料、粉煤灰和水泥为胶凝材料制备隔氧材料。采用正交设计实验确定了隔氧材料中煤矸石:粉煤灰:水泥的比例为3:1:2。利用富勒-泰波理论确定了n=0.4时（n为A.N.Tabol公式系数）骨料有合理的颗粒级配,此时不同粒径的骨料组合密度最大、空隙率最小,相对应的隔氧材料7 d和28 d的抗压强度最高,分别为5.99 MPa和12.83 MPa。利用Na2SO4、Na2Si O3、Na2CO3、Na OH对粉煤灰-水泥胶凝材料进行活性激发,发现Na2SO4的激发效果最好,Na2SO4掺量为5%时,粉煤灰-水泥胶凝材料7 d和28 d的抗压强度为30.13 MPa和44.88 MPa。通过对优化的骨料级配和激发剂制备的隔氧材料在酸性条件、碱性条件、标准条件和空气环境下的工作性能考察发现,所制备的隔氧材料在不同环境中的强度均能满足覆盖煤矸石山的使用要求。