采礦工程安全研究可視化探析

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摘要：為了解國(guó)內(nèi)采礦工程安全研究的整體概況并促進(jìn)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，以2007—2020年間收錄于CNKI的503篇以采礦工程安全為主題的核心文獻(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法為基礎(chǔ)，對(duì)論文產(chǎn)出、作者特征和機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，并指出了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：采礦工程；安全；知識(shí)圖譜；可視化分析；關(guān)鍵詞；研究熱點(diǎn)

當(dāng)今是經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代，由于城市規(guī)劃、人類(lèi)生產(chǎn)生活等的需求，采礦工程在各國(guó)的發(fā)展尤為迅速，采礦業(yè)年產(chǎn)量、年產(chǎn)值呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)[1]。由此可知，采礦工程的發(fā)展對(duì)于國(guó)家發(fā)展而言極其重要，但由于采礦工程屬于高危行業(yè)，采礦安全事故在全球各地區(qū)仍持續(xù)發(fā)生，特別是重大事故時(shí)有發(fā)生，安全成為該行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)[2]。因此，為了減少和避免安全事故的發(fā)生，國(guó)家在給予采礦工程安全方面極大重視的同時(shí)，還提供了大量的資助，因而采礦工程安全形勢(shì)一片好轉(zhuǎn)。為了使采礦工程有更好的發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者逐漸對(duì)采礦工程安全領(lǐng)域展開(kāi)科學(xué)研究，并提出了一系列可行、有效的與安全相關(guān)的方法和建議，并以文獻(xiàn)的方式進(jìn)行發(fā)表，達(dá)到業(yè)界成果共享的目的，從而促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展。這些研究文獻(xiàn)中包含的理論、信息能較為有效地從側(cè)面折射出采礦工程安全方面的狀態(tài)。但到目前為止，國(guó)內(nèi)還少有學(xué)者對(duì)采礦工程安全研究領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)而全面的分析，尤其缺乏對(duì)采礦工程安全領(lǐng)域熱點(diǎn)和趨勢(shì)分析方面的研究。自2012年5月以來(lái)，Google首次將知識(shí)圖譜應(yīng)用到其搜索引擎。隨后，國(guó)內(nèi)各行業(yè)先后興起運(yùn)用科學(xué)知識(shí)圖譜方法來(lái)分析本行業(yè)學(xué)科研究前沿和知識(shí)發(fā)展動(dòng)態(tài)的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知識(shí)圖譜構(gòu)建過(guò)程中需首要解決的是知識(shí)的建模及知識(shí)的表示方法。劉嶠等[3]對(duì)當(dāng)前知識(shí)圖譜構(gòu)建技術(shù)面臨的重大挑戰(zhàn)和關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，李秀玲等[4]提出了一種基于工藝知識(shí)圖譜的異構(gòu)CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）模型的結(jié)構(gòu)化建模方法，孫小兵等[5]提出一種基于知識(shí)圖譜對(duì)bug問(wèn)題進(jìn)行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知識(shí)圖譜將國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的研究情況進(jìn)行可視化分析，對(duì)比國(guó)際和國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)上的異同?；谝陨峡偨Y(jié)分析，本文將采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析方法，借助知識(shí)圖譜分析工具，分析中國(guó)2007—2020年間收錄在CNKI（中國(guó)知網(wǎng)）上有關(guān)“采礦工程安全”主題的核心文獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)研究領(lǐng)域的時(shí)間、作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等方面進(jìn)行分析，可視化地展現(xiàn)這15a采礦工程安全研究領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)和研究現(xiàn)狀，并探討了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，以期為中國(guó)采礦工程安全領(lǐng)域的發(fā)展提供更直觀、清晰、可見(jiàn)的發(fā)展局勢(shì)圖，為相關(guān)學(xué)者后續(xù)的深入創(chuàng)新研究提供參考。

1數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

研究選用CNKI為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，以“采礦工程安全”為主題，對(duì)2007—2020年間的數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索。選取期刊來(lái)源均為SCI（美國(guó)《科學(xué)引文索引》）、EI（美國(guó)工程索引）和核心，將數(shù)據(jù)整理后共得到實(shí)用文獻(xiàn)503篇。該次文獻(xiàn)獲取方式均為人工剔除不符合條件的新聞、會(huì)議記錄、學(xué)術(shù)報(bào)告等形式后得到文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，從而使獲得的數(shù)據(jù)更具有代表性、實(shí)用性和權(quán)威性。

1.2研究方法

主要借助知識(shí)圖譜分析工具———CiteSpaceV對(duì)采礦工程安全領(lǐng)域的核心文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。該軟件適用于分析多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，是新一代的信息可視化技術(shù)[6]，也是當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代高效、有效分析信息最具特色和影響力的軟件之一。常用于分析某研究領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)和研究熱點(diǎn)等信息。因此，可通過(guò)分析文獻(xiàn)關(guān)鍵詞直觀反映關(guān)鍵詞之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，從而達(dá)到研究采礦工程安全領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)的目的。

2國(guó)內(nèi)采礦工程安全研究的可視化分析

2.1論文產(chǎn)出分析

論文產(chǎn)出是衡量一個(gè)學(xué)科或研究領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r的重要指標(biāo)之一，也是該領(lǐng)域知識(shí)積累量和成熟程度的標(biāo)志[7]。圖1是2007—2020年采礦工程安全領(lǐng)域研究論文的整體產(chǎn)出圖。根據(jù)圖1中曲線(xiàn)趨勢(shì)，可將煤礦安全生產(chǎn)研究劃分為3個(gè)階段：初步萌芽階段（2007—2011年）、初步發(fā)展階段（2011—2013年）、快速發(fā)展階段（2013—2020年）。初步萌芽階段每年論文數(shù)量為個(gè)位數(shù)，該階段論文年產(chǎn)出總數(shù)為19篇。初步發(fā)展階段，采礦工程安全領(lǐng)域的研究熱度開(kāi)始擺脫低迷的困境，持續(xù)升溫，發(fā)文數(shù)量明顯上升，采礦工程安全逐漸成為安全領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。快速發(fā)展階段，采礦工程安全領(lǐng)域的關(guān)注度逐年升高，發(fā)文量不斷增加，采礦工程安全領(lǐng)域的問(wèn)題受到各高校和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。

2.2作者特征分析

通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)作者的分析，可清楚了解所研究領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)者，再研究這些作者所寫(xiě)文獻(xiàn)里提及的最新成果，不難得到具有代表性的數(shù)據(jù)[8]。同時(shí)，這些作者發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量在一定程度上可代表一個(gè)作者在該領(lǐng)域所研究的深度與廣度，因此統(tǒng)計(jì)高產(chǎn)作者對(duì)于研究這一領(lǐng)域的焦點(diǎn)和發(fā)展前景有著非同尋常的意義[9]。根據(jù)普萊斯定律，通過(guò)計(jì)算可知，在2篇的就可以算是高產(chǎn)作者。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007—2019年高產(chǎn)作者有23位，占作者總數(shù)的1.72%，累計(jì)46篇，占論文總數(shù)的4.57%，遠(yuǎn)低于50%。因此，中國(guó)礦山工程安全領(lǐng)域尚未形成核心作者群。現(xiàn)將2007—2019年發(fā)文量為2篇的高產(chǎn)作者統(tǒng)計(jì)如表1所示。分析表1可知，最早開(kāi)始發(fā)文的作者是吳超，初始發(fā)文年為2007年。高產(chǎn)作者發(fā)文量所占比例都偏低，作者數(shù)量較多，整體上研究該領(lǐng)域的作者發(fā)文量都非常少。因此，中國(guó)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)采礦工程安全領(lǐng)域的重視程度，加大研究力度，引領(lǐng)各高校、研究機(jī)構(gòu)對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行研究，形成以政府為指引、各高校和研究機(jī)構(gòu)共同研究發(fā)展的新體系。通過(guò)分析可知，高產(chǎn)作者文獻(xiàn)中引用頻率最高的是陳文偉2015年發(fā)表的《采礦工程施工工程中不安全技術(shù)因素和對(duì)策解析》，在一定程度上反映了礦山工程發(fā)展最主要的障礙是技術(shù)因素，如何將這些對(duì)策應(yīng)用于采礦工程安全領(lǐng)域的研究越來(lái)越受到相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。

2.3機(jī)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)分析可以使礦業(yè)工程安全研究領(lǐng)域主要科研力量的分布及其相互之間的合作關(guān)系清晰可見(jiàn)，明確得出該領(lǐng)域內(nèi)具有較高學(xué)術(shù)影響力的科研機(jī)構(gòu)，從而方便該行業(yè)的學(xué)術(shù)交流[10]。以2007—2020年的論文為基礎(chǔ)，以1a為1個(gè)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)整理收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析。對(duì)2007—2020年采礦工程安全領(lǐng)域發(fā)文量排名前十的機(jī)構(gòu)進(jìn)行整理得到表2。分析表2可得，該領(lǐng)域已形成了以安徽理工大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、西安科技大學(xué)為代表的較為穩(wěn)定的科研機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)在一定程度上促進(jìn)并引領(lǐng)了該領(lǐng)域的研究和發(fā)展。此外，山西、陜西、貴州等省份的建設(shè)監(jiān)理方面工作也不斷為采礦工程安全生產(chǎn)研究注入新元素。這些研究機(jī)構(gòu)廣泛分布于華北、華東地區(qū)，說(shuō)明中國(guó)礦山工程安全研究領(lǐng)域受到地理位置的制約，其分布散亂，在研究進(jìn)展方面，沒(méi)有充分的合作和交流，同時(shí)也能說(shuō)明采礦工程安全領(lǐng)域相關(guān)研究成果和進(jìn)度與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展程度有一定的聯(lián)系。

3研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)分析

3.1研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞可直觀展現(xiàn)文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容，是文獻(xiàn)計(jì)量研究中最重要的一環(huán)。對(duì)采礦工程安全領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進(jìn)行整理分析，可進(jìn)一步把握該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)采礦工程安全領(lǐng)域中出現(xiàn)了15個(gè)主要關(guān)鍵詞，這些關(guān)鍵詞所反映的都是采礦工程安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。根據(jù)這些關(guān)鍵詞可以將該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要分為以下三方面：a)生產(chǎn)安全因素研究。關(guān)鍵詞中的不安全技術(shù)因素、采礦技術(shù)、巷道掘進(jìn)、問(wèn)題等都是以生產(chǎn)安全因素為主題進(jìn)行分析研究，說(shuō)明在采礦工程中安全技術(shù)是備受關(guān)注的話(huà)題。b)安全管理研究。安全管理、施工安全等反映出要提高采礦工程的安全性必定離不開(kāi)安全管理的配合，要做好安全工作，就必須要高度重視、發(fā)揮管理的作用，提高、完善管理系統(tǒng)可減少或避免不安全事故的發(fā)生。c)生產(chǎn)技術(shù)研究。關(guān)鍵詞中出現(xiàn)的數(shù)字模擬、綠色開(kāi)采，說(shuō)明隨著采礦工程的發(fā)展，將數(shù)字模擬技術(shù)應(yīng)用到該領(lǐng)域的研究方法中將成為越來(lái)越重要的研究手段，并且綠色開(kāi)采的研發(fā)將逐漸成為該領(lǐng)域研究者共同關(guān)注的焦點(diǎn)話(huà)題。

3.2研究趨勢(shì)分析

為了進(jìn)一步展現(xiàn)各突變?cè)~的變化趨勢(shì)，統(tǒng)計(jì)2007—2020年突變?cè)~每年出現(xiàn)的頻次，整理出排名前15位的突變?cè)~，如表3所示。分析表3可知，根據(jù)頻次及突變持續(xù)時(shí)間可將這15個(gè)突變?cè)~分為以下5種類(lèi)型：a)突現(xiàn)型。例如數(shù)字模擬、礦產(chǎn)資源，雖然頻次不高，但在最近3年突然出現(xiàn)并保持一定的數(shù)量，對(duì)相關(guān)的研究具有一定的引導(dǎo)作用，說(shuō)明在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，結(jié)合數(shù)字模擬對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行新型的規(guī)劃和研究將成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。b)上升型。例如安全管理，不僅頻次高，而且出現(xiàn)以后總體呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明現(xiàn)有的安全管理系統(tǒng)尚不完善，有待提高。c)穩(wěn)定型。例如，采礦技術(shù)、施工安全、巷道掘進(jìn)在該領(lǐng)域的研究中基本保持著一定的頻率，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，屬于該領(lǐng)域中持續(xù)受到關(guān)注的話(huà)題。d)下降型。例如對(duì)策，頻次從出現(xiàn)后的一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)下降或呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，表明這類(lèi)主題研究的熱度正在逐漸減弱或相對(duì)成熟。e)消亡型。例如新模式，在2013年首次被提及，卻在短時(shí)間內(nèi)消亡，但并不表明新模式不被學(xué)者關(guān)注。由表3可知，綠色開(kāi)采其實(shí)是新模式開(kāi)發(fā)的最新成果，新模式的研究只是暫時(shí)被綠色開(kāi)采的新理念所覆蓋，并沒(méi)有淡出該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)視野，是專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)與研究方向的術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)換替代而已。綜上所述，未來(lái)利用數(shù)字模擬、綠色開(kāi)采等科學(xué)技術(shù)發(fā)展，完善采礦工程安全領(lǐng)域并結(jié)合開(kāi)發(fā)新模式的思想潮流將成為新時(shí)代的研究趨勢(shì)。同時(shí)，采礦技術(shù)、安全管理、巷道掘進(jìn)等將成為該領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)。結(jié)合時(shí)展需要，在綠色開(kāi)采等新概念提出后，如何更好地將新工藝、新模式有效運(yùn)用到采礦工程安全實(shí)踐中，將成為更多學(xué)者共同研究探討的新課題。

4結(jié)語(yǔ)

將CNKI收錄的部分核心期刊作為主要研究?jī)?nèi)容，不包括專(zhuān)著、碩博士論文、科學(xué)研究和其他學(xué)術(shù)成果。通過(guò)可視化分析得出的結(jié)果具有一定的局限性，但任何文獻(xiàn)都是基于前人研究的結(jié)果發(fā)展而來(lái)。對(duì)2007—2020年間收錄在CNKI的503篇核心期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)從年代、作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞和研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)方面進(jìn)行可視化分析，得出的新結(jié)論可為今后相關(guān)研究提供一定的參考價(jià)值，也可為國(guó)內(nèi)更深層次的研究做向?qū)?。根?jù)可視化結(jié)果，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：a)通過(guò)論文產(chǎn)出和作者分析可知，中國(guó)采礦工程安全領(lǐng)域的研究于2007年開(kāi)始初步發(fā)展，雖然在這之前已有學(xué)者開(kāi)始研究，但發(fā)表數(shù)量少，并未形成理論體系。經(jīng)過(guò)近15年的發(fā)展，中國(guó)采礦工程安全研究先后經(jīng)歷初步萌芽、初步發(fā)展、快速發(fā)展3個(gè)階段，研究范圍不斷擴(kuò)大，研究成果日益突現(xiàn)。中國(guó)漸漸有部分核心作者已成為國(guó)內(nèi)采礦工程安全研究領(lǐng)域的核心力量，但多數(shù)作者發(fā)文量較少，尚未形成嚴(yán)格意義上的核心作者群，不利于該領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。b)通過(guò)分析突變?cè)~的時(shí)間和頻次變化，歸納出五類(lèi)突變類(lèi)型，即突現(xiàn)型、上升型、穩(wěn)定型、下降型和消亡型。并且可將國(guó)內(nèi)采礦工程安全領(lǐng)域研究熱點(diǎn)劃分為三方面：生產(chǎn)安全因素研究、安全管理研究、生產(chǎn)技術(shù)研究。就研究趨勢(shì)而言，結(jié)合數(shù)字模擬技術(shù)和綠色開(kāi)采的新理念來(lái)研究采礦工程安全將會(huì)成為該領(lǐng)域新的研究趨勢(shì)。巷道掘進(jìn)、支護(hù)技術(shù)等方面的問(wèn)題仍未真正得到有效解決，這種現(xiàn)狀仍阻礙著采礦工程安全性的提高，未來(lái)的科研中仍充滿(mǎn)著挑戰(zhàn)。c)通過(guò)此次分析發(fā)現(xiàn)，有關(guān)采礦工程安全領(lǐng)域的研究明顯較少，大多數(shù)研究起步晚，理論研究與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用銜接不夠，使得該領(lǐng)域仍存在尚未解決的難題。另外，采礦工程安全領(lǐng)域的研究力量主要集中在高校，研究地區(qū)分散，缺乏合作交流，可能導(dǎo)致研究結(jié)果帶有地域性，不利于推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。

作者:高斌 袁紹國(guó) 王東旺 單位:內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院