采矿工程安全研究可视化探析

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摘要：为了解国内采矿工程安全研究的整体概况并促进该领域的进一步发展，以2007—2020年间收录于CNKI的503篇以采矿工程安全为主题的核心文献为基础数据，以文献计量学和统计学方法为基础，对论文产出、作者特征和机构进行了分析，并指出了该领域的研究热点和趋势。

关键词：采矿工程；安全；知识图谱；可视化分析；关键词；研究热点

当今是经济飞速发展的时代，由于城市规划、人类生产生活等的需求，采矿工程在各国的发展尤为迅速，采矿业年产量、年产值呈现逐年增长趋势[1]。由此可知，采矿工程的发展对于国家发展而言极其重要，但由于采矿工程属于高危行业，采矿安全事故在全球各地区仍持续发生，特别是重大事故时有发生，安全成为该行业面临的巨大挑战[2]。因此，为了减少和避免安全事故的发生，国家在给予采矿工程安全方面极大重视的同时，还提供了大量的资助，因而采矿工程安全形势一片好转。为了使采矿工程有更好的发展前景，国内外许多学者逐渐对采矿工程安全领域展开科学研究，并提出了一系列可行、有效的与安全相关的方法和建议，并以文献的方式进行发表，达到业界成果共享的目的，从而促进该领域的发展。这些研究文献中包含的理论、信息能较为有效地从侧面折射出采矿工程安全方面的状态。但到目前为止，国内还少有学者对采矿工程安全研究领域进行系统而全面的分析，尤其缺乏对采矿工程安全领域热点和趋势分析方面的研究。自2012年5月以来，Google首次将知识图谱应用到其搜索引擎。随后，国内各行业先后兴起运用科学知识图谱方法来分析本行业学科研究前沿和知识发展动态的浪潮，并且先后取得了一定成果。在知识图谱构建过程中需首要解决的是知识的建模及知识的表示方法。刘峤等[3]对当前知识图谱构建技术面临的重大挑战和关键问题进行了总结，李秀玲等[4]提出了一种基于工艺知识图谱的异构CAM（计算机辅助制造）模型的结构化建模方法，孙小兵等[5]提出一种基于知识图谱对bug问题进行探索性搜索的方法，王琪[6]利用知识图谱将国内外大数据领域的研究情况进行可视化分析，对比国际和国内大数据研究热点与趋势上的异同。基于以上总结分析，本文将采用文献计量学的统计分析方法，借助知识图谱分析工具，分析中国2007—2020年间收录在CNKI（中国知网）上有关“采矿工程安全”主题的核心文献。通过对研究领域的时间、作者、机构、关键词等方面进行分析，可视化地展现这15a采矿工程安全研究领域的知识结构和研究现状，并探讨了该领域的发展趋势、研究热点和发展方向，以期为中国采矿工程安全领域的发展提供更直观、清晰、可见的发展局势图，为相关学者后续的深入创新研究提供参考。

1数据来源和研究方法

1.1数据来源

研究选用CNKI为基础数据源，以“采矿工程安全”为主题，对2007—2020年间的数据库文献进行了检索。选取期刊来源均为SCI（美国《科学引文索引》）、EI（美国工程索引）和核心，将数据整理后共得到实用文献503篇。该次文献获取方式均为人工剔除不符合条件的新闻、会议记录、学术报告等形式后得到文献数据，从而使获得的数据更具有代表性、实用性和权威性。

1.2研究方法

主要借助知识图谱分析工具———CiteSpaceV对采矿工程安全领域的核心文献进行可视化分析。该软件适用于分析多元、分时、动态的复杂网络，是新一代的信息可视化技术[6]，也是当今大数据时代高效、有效分析信息最具特色和影响力的软件之一。常用于分析某研究领域的科学知识结构和研究热点等信息。因此，可通过分析文献关键词直观反映关键词之间的内在关联，从而达到研究采矿工程安全领域发展趋势的目的。

2国内采矿工程安全研究的可视化分析

2.1论文产出分析

论文产出是衡量一个学科或研究领域发展状况的重要指标之一，也是该领域知识积累量和成熟程度的标志[7]。图1是2007—2020年采矿工程安全领域研究论文的整体产出图。根据图1中曲线趋势，可将煤矿安全生产研究划分为3个阶段：初步萌芽阶段（2007—2011年）、初步发展阶段（2011—2013年）、快速发展阶段（2013—2020年）。初步萌芽阶段每年论文数量为个位数，该阶段论文年产出总数为19篇。初步发展阶段，采矿工程安全领域的研究热度开始摆脱低迷的困境，持续升温，发文数量明显上升，采矿工程安全逐渐成为安全领域内的关键问题之一。快速发展阶段，采矿工程安全领域的关注度逐年升高，发文量不断增加，采矿工程安全领域的问题受到各高校和研究机构的广泛关注。

2.2作者特征分析

通过对文献作者的分析，可清楚了解所研究领域的开创者，再研究这些作者所写文献里提及的最新成果，不难得到具有代表性的数据[8]。同时，这些作者发表文献的数量在一定程度上可代表一个作者在该领域所研究的深度与广度，因此统计高产作者对于研究这一领域的焦点和发展前景有着非同寻常的意义[9]。根据普莱斯定律，通过计算可知，在2篇的就可以算是高产作者。据统计，2007—2019年高产作者有23位，占作者总数的1.72%，累计46篇，占论文总数的4.57%，远低于50%。因此，中国矿山工程安全领域尚未形成核心作者群。现将2007—2019年发文量为2篇的高产作者统计如表1所示。分析表1可知，最早开始发文的作者是吴超，初始发文年为2007年。高产作者发文量所占比例都偏低，作者数量较多，整体上研究该领域的作者发文量都非常少。因此，中国应加强对采矿工程安全领域的重视程度，加大研究力度，引领各高校、研究机构对该领域进行研究，形成以政府为指引、各高校和研究机构共同研究发展的新体系。通过分析可知，高产作者文献中引用频率最高的是陈文伟2015年发表的《采矿工程施工工程中不安全技术因素和对策解析》，在一定程度上反映了矿山工程发展最主要的障碍是技术因素，如何将这些对策应用于采矿工程安全领域的研究越来越受到相关学者的关注。

2.3机构分析

机构分析可以使矿业工程安全研究领域主要科研力量的分布及其相互之间的合作关系清晰可见，明确得出该领域内具有较高学术影响力的科研机构，从而方便该行业的学术交流[10]。以2007—2020年的论文为基础，以1a为1个时间点，对整理收集的数据进行机构分析。对2007—2020年采矿工程安全领域发文量排名前十的机构进行整理得到表2。分析表2可得，该领域已形成了以安徽理工大学、中国矿业大学、西安科技大学为代表的较为稳定的科研机构，这些机构在一定程度上促进并引领了该领域的研究和发展。此外，山西、陕西、贵州等省份的建设监理方面工作也不断为采矿工程安全生产研究注入新元素。这些研究机构广泛分布于华北、华东地区，说明中国矿山工程安全研究领域受到地理位置的制约，其分布散乱，在研究进展方面，没有充分的合作和交流，同时也能说明采矿工程安全领域相关研究成果和进度与当地经济发展程度有一定的联系。

3研究热点及趋势分析

3.1研究热点分析

关键词可直观展现文献研究内容，是文献计量研究中最重要的一环。对采矿工程安全领域的关键词进行整理分析，可进一步把握该领域的研究热点和发展方向。国内采矿工程安全领域中出现了15个主要关键词，这些关键词所反映的都是采矿工程安全领域的研究热点。根据这些关键词可以将该领域的研究热点主要分为以下三方面：a)生产安全因素研究。关键词中的不安全技术因素、采矿技术、巷道掘进、问题等都是以生产安全因素为主题进行分析研究，说明在采矿工程中安全技术是备受关注的话题。b)安全管理研究。安全管理、施工安全等反映出要提高采矿工程的安全性必定离不开安全管理的配合，要做好安全工作，就必须要高度重视、发挥管理的作用，提高、完善管理系统可减少或避免不安全事故的发生。c)生产技术研究。关键词中出现的数字模拟、绿色开采，说明随着采矿工程的发展，将数字模拟技术应用到该领域的研究方法中将成为越来越重要的研究手段，并且绿色开采的研发将逐渐成为该领域研究者共同关注的焦点话题。

3.2研究趋势分析

为了进一步展现各突变词的变化趋势，统计2007—2020年突变词每年出现的频次，整理出排名前15位的突变词，如表3所示。分析表3可知，根据频次及突变持续时间可将这15个突变词分为以下5种类型：a)突现型。例如数字模拟、矿产资源，虽然频次不高，但在最近3年突然出现并保持一定的数量，对相关的研究具有一定的引导作用，说明在未来一段时间内，结合数字模拟对矿产资源进行新型的规划和研究将成为一个新的发展趋势。b)上升型。例如安全管理，不仅频次高，而且出现以后总体呈上升趋势，说明现有的安全管理系统尚不完善，有待提高。c)稳定型。例如，采矿技术、施工安全、巷道掘进在该领域的研究中基本保持着一定的频率，持续时间较长，属于该领域中持续受到关注的话题。d)下降型。例如对策，频次从出现后的一段时间内持续下降或呈现先增长后下降的趋势，表明这类主题研究的热度正在逐渐减弱或相对成熟。e)消亡型。例如新模式，在2013年首次被提及，却在短时间内消亡，但并不表明新模式不被学者关注。由表3可知，绿色开采其实是新模式开发的最新成果，新模式的研究只是暂时被绿色开采的新理念所覆盖，并没有淡出该领域的学术视野，是专业术语与研究方向的术语转换替代而已。综上所述，未来利用数字模拟、绿色开采等科学技术发展，完善采矿工程安全领域并结合开发新模式的思想潮流将成为新时代的研究趋势。同时，采矿技术、安全管理、巷道掘进等将成为该领域持续关注的重点。结合时展需要，在绿色开采等新概念提出后，如何更好地将新工艺、新模式有效运用到采矿工程安全实践中，将成为更多学者共同研究探讨的新课题。

4结语

将CNKI收录的部分核心期刊作为主要研究内容，不包括专著、硕博士论文、科学研究和其他学术成果。通过可视化分析得出的结果具有一定的局限性，但任何文献都是基于前人研究的结果发展而来。对2007—2020年间收录在CNKI的503篇核心期刊文献数据从年代、作者、机构、关键词和研究热点与趋势方面进行可视化分析，得出的新结论可为今后相关研究提供一定的参考价值，也可为国内更深层次的研究做向导。根据可视化结果，得到以下几点结论：a)通过论文产出和作者分析可知，中国采矿工程安全领域的研究于2007年开始初步发展，虽然在这之前已有学者开始研究，但发表数量少，并未形成理论体系。经过近15年的发展，中国采矿工程安全研究先后经历初步萌芽、初步发展、快速发展3个阶段，研究范围不断扩大，研究成果日益突现。中国渐渐有部分核心作者已成为国内采矿工程安全研究领域的核心力量，但多数作者发文量较少，尚未形成严格意义上的核心作者群，不利于该领域的持续发展。b)通过分析突变词的时间和频次变化，归纳出五类突变类型，即突现型、上升型、稳定型、下降型和消亡型。并且可将国内采矿工程安全领域研究热点划分为三方面：生产安全因素研究、安全管理研究、生产技术研究。就研究趋势而言，结合数字模拟技术和绿色开采的新理念来研究采矿工程安全将会成为该领域新的研究趋势。巷道掘进、支护技术等方面的问题仍未真正得到有效解决，这种现状仍阻碍着采矿工程安全性的提高，未来的科研中仍充满着挑战。c)通过此次分析发现，有关采矿工程安全领域的研究明显较少，大多数研究起步晚，理论研究与现实应用衔接不够，使得该领域仍存在尚未解决的难题。另外，采矿工程安全领域的研究力量主要集中在高校，研究地区分散，缺乏合作交流，可能导致研究结果带有地域性，不利于推动该行业的发展与创新。

作者:高斌 袁绍国 王东旺 单位:内蒙古科技大学矿业研究院