基于文獻計量的我國礦山應急救援研究可視化分析

李剛強，程 剛，李正勝，朱 武，吳發群

（1.華北科技學院 礦山安全學院，北京 101601；2.華北科技學院 計算機學院，北京 101601；3.華北科技學院 河北省物聯網監控技術創新中心，北京 101601；4.長安大學 生態地質與災害防控自然資源部重點實驗室，陜西 西安 710054；5.華北科技學院 教務處，北京 101601）

據國家統計局數據[1]，2021 年全國煤炭消費量占能源消費總量的56 %，且在未來相當長時期內仍然是我國一次能源主力。然而，我國90 %以上煤炭產量來自井工煤礦[2]，賦存條件復雜，開采技術要求高、難度大，安全保障能力相對較低。為更好地研究礦山事故發展趨勢，統計了近10 年我國煤礦事故情況，發現10 年來煤礦事故起數下降87.14%，但重特大事故尚未得到根本性遏制，表明我國煤礦安全生產形勢依然嚴峻，與美國、澳大利亞等產煤發達國家仍有較大差距[3]。應急救援作為煤礦安全生產的關鍵環節，是事故發生后挽救礦工生命安全和減少經濟損失的重要手段。統計表明，有效的應急救援可將事故損失降低至無應急救援的6%[4]。因此，開展礦山應急救援研究，受到行業學者廣泛關注。然而，通過文獻計量可視化對礦山應急救援的發展方向、研究內容、研究熱點、發展趨勢進行多視角分析的研究較少。鑒于此，基于中國知網對礦山應急救援領域的研究文獻進行計量，從發文量、研究機構、研究人員、來源期刊、關鍵詞等方面進行可視化分析，定量描述當前礦山應急救援領域的研究熱點和發展趨勢，為礦山應急救援研究提供借鑒。

1 數據來源與研究方法

1）數據來源。研究數據來源于中國知網（CNKI）數據庫，收錄了中國期刊論文、博士學位論文、優秀碩士學位論文、重要會議論文和重要報紙等文獻資料。使用CNKI 數據庫高級檢索功能，檢索主題設定為“救援”或“救護”，且有關“礦山”的文獻；文獻來源和作者不作限制；起始日期不作限制，截止日期設定為2021 年12 月31 日，共檢索出文獻3 644篇，其中期刊論文2 415 篇、學位論文282 篇、會議論文104 篇、報紙585 篇，報告等其他文獻258 篇。為了保障數據來源與研究主題的匹配度，僅選取期刊論文、學位論文、會議論文作為研究對象，并剔除無作者和非自然人作者期刊論文408 篇、重復期刊論文2 篇，最終采用研究文獻2 391 篇。

2）數據處理。利用CNKI 數據庫的導出文獻功能，導出為VOSviewer 可自動識別讀取的Refworks格式，利用CiteSpace 自帶的import/export 數據轉換功能，將Refworks 格式轉換成CiteSpace 能識別讀取格式。為更好地顯示分析結果，通過VOSviewer 和CiteSpace 軟件自帶的主題詞剔除與合并功能，將意思接近的主題詞進行合并處理，剔除對聚類分析起干擾作用的檢索詞。

3）研究方法。采用文獻計量分析法，綜合利用VOSviewer 和CiteSpace 文獻計量分析與信息可視化軟件[5]，對獲取的2 391 篇文獻進行可視化分析和知識圖譜構建[6]，從年發文量、研究機構、研究人員、期刊來源、高頻關鍵詞等文獻外部特征及共現關系等方面，探究當前礦山應急救援領域研究熱點與發展趨勢。

2 可視化分析結果與討論

2.1 年度發文量分析

文獻數量的年度分布情況可在一定程度上反映某領域研究水平和發展階段。按年度發文量對采用的2 391 篇文獻進行統計分析，1973—2021 年礦山應急救援研究發文量結果如圖1。

圖1 1973—2021 年礦山應急救援研究發文量分布Fig.1 Research output distribution in mine emergency rescue from 1973 to 2021

1973 年刊登于《煤礦安全》的《礦井輔助救護隊用的呼吸器》[7]是礦山應急救援領域最早的文獻，該文介紹了一種蘇聯礦井輔助救護隊用的壓縮氧式呼吸器，分析了其結構、技術特性、佩戴試驗效果等。隨后，每年均有礦山應急救援文獻發表，且發文量呈現總體上升趨勢。從年度發文量看，1973—1999年發文量平穩緩慢上升（平均6 篇/a），1999—2012年發文量急速攀升（平均129 篇/a），2012—2021 年發文量高位波動（平均190 篇/a）。由此可以得出，1973 年是我國現代礦山應急救援研究的起點，1999年是我國礦山應急救援研究的分水嶺，其后越來越多的研究機構和人員開始關注并從事礦山應急救援研究，推動隨后10 年進入高速發展期，于2012 年達到發文量峰值。

根據發文量變化趨勢，將礦山應急救援研究劃分為3 個發展階段。①階段1—起步萌芽階段（1973—1999 年）：此階段發文總量113 篇、占總發文量的4.7%，年均發文量僅4 篇；②階段2—高速發展階段（1999—2012 年）：此階段發文總量972篇、占總發文量的40.7%，年均發文量75 篇，此階段發文量迅猛增長，主要原因是國家煤礦安全監察局于1999 年12 月成立，負責煤礦安全監察的同時，還負責全國礦山救護工作[8]，體現了國家對煤礦安全和礦山應急救援工作的高度重視，吸引越來越多學者開始從事礦山應急救援研究工作；③階段3—高位波動階段（2012 年至今）：此階段發文總量1 306篇、占總發文量的54.7%，與前2 個階段相比，年發文量雖相對2012 年有所降低，但年均發文量增高至145 篇，并持續保持較高水平，表明礦山應急救援研究已獲得研究人員廣泛和持續關注。

2.2 高被引用文獻分析

文章的被引用次數是評估文獻水平的最有效指標之一。統計2 391 篇文獻被引用次數，大于40 次的有37 篇，排名前10 位的高被引論文見表1。

表1 礦山應急救援高被引用文獻統計Table 1 Statistics of highly cited literatures in mine emergency rescue

值得注意的是，2 391 篇文獻被引用次數參差不齊、相差較大，有些論文已發表多年，但是從未被引用，表明研究人員在注重研究成果數量的同時，更應注重科研質量和影響力。

2.3 研究機構分析

利用VOSviewer 提取出研究機構1 358 個，前9位高發文研究機構見表2。

表2 礦山應急救援領域發文量前9 位研究機構Table 2 Top 9 productive institutions in mine emergency rescue

當前礦山應急救援領域的研究機構以高校為主，尤其是西安科技大學、中國礦業大學（北京）、中國礦業大學、華北科技學院等4 所高校，上述單位發文總量均超過50 篇，在該領域取得了豐碩研究成果，并培養了眾多研究型和應用型礦山應急救援人才。同時，4 所高校以中國礦業大學（北京）為中心節點，形成交織互聯的合作關系。主要科研院所可概括為2 個主體：①應急管理部直屬事業單位（國家安全生產應急救援中心、中國安全生產科學研究院等）；②中國煤炭科工集團有限公司（重慶、沈陽等研究院有限公司），與其單位職能定位和行業定位高度相符。棗礦集團、開灤集團、同煤集團等作為重要的煤炭生產企業，產出了較多礦山應急救援成果，表明了上述企業高度重視應急救援工作。

2.4 研究人員分析

統計礦山應急救援領域主要的研究人員，分析研究人員共現關系，能夠識別出核心研究人員及其相互間的合作強度和互引關系[9]，為業內學者搜集最新研究成果提供快速的路徑參考，極大縮減高質量研究成果的檢索時間。將分析的2 391 篇文獻導入VOSviewer，提取出研究人員3 113 位，其中發文量5 篇以上的研究人員有66 位，排名前10 位的高發文量研究人員見表3。

表3 礦山應急救援領域前10 位研究人員Table 3 Top 10 productive researchers in mine emergency rescue

部分研究人員之間聯系較為緊密，形成了以鄭萬波、文虎、李小明、馬漢鵬、蔣曙光等為代表的多個研究團隊。分析各團隊研究方向可知：昆明理工大學鄭萬波團隊主要從事礦山應急救援指揮通信系統與平臺建設研究[10-11]，西安科技大學文虎、鄭學召團隊主要從事礦山鉆孔救援、生命探測技術及裝備等研究[12]，華北理工大學李小明團隊主要從事礦山應急救援人員心理應激、醫療救護研究[13]，華北科技學院馬漢鵬團隊主要從事礦山應急救援隊伍監管、救援能力評估研究[14]。因研究方向和技術類別差異性較大，導致目前各研究團隊間的合作緊密度不高。

2.5 期刊來源分析

期刊的發文量和高被引文章數，可以說明期刊在某領域的影響力，礦山應急救援領域發文量排在前10 位的期刊，發文量共計1 076 篇，占總發文量的29.35%，是礦山應急救援領域主流期刊。《煤礦安全》和《勞動保護》發文量排在前2 位，是最受礦山應急救援領域學者青睞的期刊。礦山應急救援領域前10 位高發文期刊見表4。

表4 礦山應急救援領域前10 位高發文期刊Table 4 Top 10 productive journals in mine emergency rescue

檢索出的2 005 篇期刊論文，來源于SCI、EI、CSSCI、CSCD、北大核心等核心數據庫的共470 篇，占期刊論文總量的23.4%，高質量研究成果占比相對較低。因此，礦山應急救援領域的研究深度和高質量成果產出亟需進一步加強。

3 研究熱點及發展趨勢分析

3.1 關鍵詞分析

關鍵詞是文章主題的核心概括，能夠概括文章主旨、解釋文章中心、展示文章脈絡等。關鍵詞的出現頻次是衡量研究熱度的重要指標之一，通過分析高頻關鍵詞可獲知礦山救援領域研究熱點、研究趨勢和知識結構等。將2 391 篇文獻導入CiteSpace，提取出關鍵詞7 588 個、研究密度0.007 3，關鍵詞較為分散，研究面較廣；其中，出現次數大于10 的高頻關鍵詞有145 個。頻次前20 位關鍵詞見表5，前10位高頻突現詞見表6。

表5 礦山應急救援高頻關鍵詞Top20Table 5 Top20 high-frequency keywords in mine emergency rescue

表6 礦山應急救援高頻突現詞Top10Table 6 Top 10 high-frequency emergent words in mine emergency rescue

礦山應急救援領域關鍵詞呈現4 個特點：

1）研究領域以煤礦（頻次271，中心度0.18）為主，煤礦事故、礦井火災等高頻關鍵詞均與煤礦有關，非煤礦山因安全保障能力相對較高、安全事故相對較少，在礦山應急救援領域研究熱度較低。

2）研究對象以礦山救護隊（頻次190，中心度0.22）為主，救護隊員、救護隊、應急救援隊伍等關鍵詞均與礦山救護隊直接相關，說明礦山應急救援隊伍作為礦山生產安全事故的主要救援力量，得到了業內學者的廣泛和持續關注；在礦山救護體系、救援裝備、訓練演練、隊員素質、心理應激、指揮協調等方面均有大量的研究成果；在全災種、大應急的新時代應急管理背景下，礦山救護隊伍正在從傳統單一的礦山救援向集事故預防、多專業救援、集約化培訓和多功能裝備儲備等功能于一體的“一專多能”綜合性應急救援隊伍轉變，重點拓展地下封閉空間搜救、地震搜救、地面排水等救援能力。

3）研究事故類型以瓦斯事故（強度3.2）為主，瓦斯事故是高頻突現詞中唯一的事故類型，主要包括瓦斯爆炸或燃燒、煤與瓦斯突出、瓦斯窒息（中毒）等，占我國重特大礦山事故死亡人數的66.5%[15]，二次瓦斯爆炸更是礦山救護隊員的第一大殺手，得到業內研究人員廣泛和持續關注。

4）研究方向逐步向科學救援方向發展，應急預案、搶險救援、安全管理、應急管理等關鍵詞出現頻次較高，表明“生命至上、科學救援”理念進一步牢固，礦山應急救援正從被動救援向主動預防轉變。2011 年以來，物聯網、避難硐室、鉆孔救援和應急演練等關鍵詞高頻突現，說明礦山應急救援越來越注重新興智能化信息技術的應用，通過加強應急演練磨礪礦山企業、應急救援隊伍等救援主體間的協同，提升應急處置能力，鉆孔救援技術及裝備持續保持較高研究熱度，并在救援實戰中得到良好應用。

3.2 研究熱點分析

根據關鍵詞的關聯性，VOSviewer 自動劃分出多組關聯詞，將無關關聯詞剔除，剩余若干關聯詞，以不同顏色表示，形成的關鍵詞共現圖譜如圖2。圖中節點顏色表示同一聚類，節點大小取決于關鍵詞出現頻次，節點越大表示出現頻次越高；節點間的連線表示節點間曾經共同出現過，能顯示該線條所連接的節點及共現頻次，線條越多表示與之關聯的關鍵詞越多，熱度越高。

圖2 1973—2021 年礦山應急救援高頻關鍵詞共現圖Fig.2 High-frequency keywords in mine emergency rescue from 1973 to 2021

煤礦、礦山救援、應急救援、礦山救護隊等節點無論大小還是位置均具有突出的優勢，是礦山應急救援領域的重點內容。應急救援體系、應急預案、應急救援能力、信息化、救援裝備、救護隊員等節點與其關聯度較高，是礦山應急救援領域的研究熱點。

礦山應急救援理念從建國初期的“人海戰術”到1970 年代的“國家（集體）財產大于個人生命”，逐步發展為當今的“以人為本、安全第一、生命至上”，救援行動更加科學專業高效，救援人員生命安全、心理健康愈發受到重視，科學救援理念得到全面踐行。理念的更新必定引領管理、技術及裝備的更新。應急救援管理開始從“重事后救災”逐步向“重事前預防”過渡，應急預案和應急演練在應急救援中發揮越來越重要的作用，基于數字化、信息化、智能化與礦山工程的深度融合，應急救援數字預案和指揮決策一體化信息平臺研究成為新趨勢；應急救援技術經過多年發展，形成了針對水、火、瓦斯和頂板等礦山典型災害，以及災情感知、應急通信、緊急避險等諸多實用技術，其中避難硐室和救生艙作為一種被動救援技術是2011—2014 年礦山救援領域的研究熱點，宋元明等[16]于2004 年提出的鉆孔救援技術至今仍保持較高研究熱度，礦山企業和應急救援隊的應急救援能力評估近10 年也保持一定研究熱度，上述技術的更新融合形成了集災害感知、通信傳輸、能力評估于一體化的主被動互補型救援技術體系；應急救援裝備，特別是大型、特殊救援裝備經歷了整體引進、改造改進、自主創新的發展歷程，早期的救援裝備僅包括救災電話、負壓氧呼吸器、光學瓦檢儀和板磚密閉等，隨著礦山應急救援理論與技術的不斷創新與發展，使得目前大型潛水泵、救災鉆機、生命信息探測儀、多功能集成式裝備保障車等先進救援裝備在救援實戰中得到廣泛應用，且基本實現了國產化，隨著物聯網和大數據等新興信息技術的不斷發展和進步，推動礦山應急救援裝備朝著智能化、信息化、一體化方向發展，如井下救援機器人、高精度井下人員定位、便攜式智能生命信息探測儀、災區信息遠程探測儀、透地通信裝置和大口徑救生鉆機等科技含量高、成套性強、適應面廣、便攜性好、精準可靠的救援裝備將成為當前和未來一段時期研究熱點。

4 結 語

1）通過年度發文量分析，將礦山應急救援領域研究分為3 個發展階段：起步萌芽階段（1973—1999年）、高速發展階段（1999—2012 年）、高位波動階段（2012 年至今），年均發文量呈總體穩步上升趨勢。

2）礦山應急救援領域研究機構以高校為主，形成了以西安科技大學、昆明理工大學、華北理工大學等為代表的多個研究團隊，研究方向分別聚焦于鉆孔救援及生命探測技術裝備、救援指揮通信系統與平臺建設、救援人員心理應激及醫療救護、救援隊伍監管及救援能力評估等方面，但團隊間的合作亟需進一步加強。

3）礦山應急救援領域的研究以煤礦行業為主，對象以礦山救護隊為主，事故類型以瓦斯事故為主。應急預案、應急指揮、應急通信、應急演練、鉆孔救援、救援裝備、救護隊、物聯網已成為當前礦山應急救援領域的研究熱點。“以人為本、安全第一、生命至上”的科學救援理念已經形成并全面踐行，應急救援管理開始從“重事后救災”向“重事前預防”過渡，應急預案和應急演練重要性愈發凸顯，應急救援數字預案和指揮決策一體化信息平臺研究成為新趨勢。物聯網和大數據等新興智能信息技術在礦井災害感知、應急通信、指揮決策、應急能力評估和救援方案智慧構建等方面得到成功和廣泛應用，應急救援技術及裝備不斷朝著智能化、信息化和一體化方向發展，科技含量高、成套性強、適應面廣、便攜性好、精準可靠的救援技術及裝備將成為當前和未來一段時期的發展趨勢，為我國礦山應急救援發展提供科學指引。