基于CiteSpace的煤矿动载诱发冲击地压文献可视化分析

朱俊傲，张科学，亢 磊，杨海江，吴永伟，王晓玲，闫星辰

(1.华北科技学院 河北省矿山智能化开采技术重点实验室，北京 东燕郊 065201；2.中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083；3.华北科技学院 智能化无人开采研究所，北京 东燕郊 065201；4.煤炭科学研究总院，北京 100013；5.华北科技学院 矿山安全学院，北京 东燕郊 065201)

0 引言

煤炭作为推进我国经济发展的主体能源，在国民经济建设中具有重要的地位。据不完全统计，2020年，全国煤炭消费量40.4亿吨，占能源消费总量的56.83%。在以后相当长一段时间内仍然是推动我国社会经济繁荣发展的主要能源。随着煤矿的开采深度和开采强度逐渐增加，动载作用下冲击地压的发生频次和破坏程度显著增加，近三年在山东能源集团龙郓煤矿、吉林龙家堡煤矿、河北唐山煤矿、山东新巨龙煤矿、陕西胡家河煤矿就发生了5起重大、较大冲击地压事故，累计死亡45人，严重影响了矿井安全生产以及地下工程的稳定性[1-3]。

目前，国内很多学者致力于动载扰动下煤矿冲击地压的研究，唐杰兵[4]等以具体工程实例为研究对象，采用数值模拟的方法，分析了动静下深井临空巷道冲击破坏特征；窦林名[5]等总结了近年来冲击地压监测预警方面的研究成果，提出了动静载叠加诱冲机理，并构建了多参数带权重的时空预警模型，有利的推动了冲击地压预警与防治的研究；焦建康[6]采用数值模拟的方法定量的分析了围岩强度、震源距离及强度，原岩应力，支护强度等单一因素以及多因素交互作用对巷道锚固承载结构变形的影响规律；蔡武[7]等通过调研总结了煤层采掘活动与断层赋存状态之间的概念，并在此基础上研究了冲击地压监测与防治的策略，有效的促进了冲击地压机理、防治与监测的发展。

王金羽[8]等通过分析动载诱发巷道冲击地压显现现状，总结了抗冲防控建议。任建喜[9]等通过煤岩力学伺服三轴试验，得出随着动载频率的增加，煤岩强度劣化越明显。

综上所述，虽然目前国内相关学者在动载诱发煤矿冲击地压方面已经进行了大量的研究，并不断为预防与防治煤矿冲击地压提供新方法、新技术、新理论，但迄今为止仍缺乏对于动载诱发煤矿冲击地压方面的全面系统的分析。鉴于此，本文以中国知网数据库为基础，运用CiteSpace文献可视化工具对国内动载诱发冲击地压领域的发文量、发文机构、发文作者、关键词等进行可视化分析，以便更清晰的了解领域内的研究现状、研究热点以及发展趋势。

1 数据采集与分析方法

本文数据样本均来源于中国知网期刊数据库，采用主题检索方式进行文献检索，主题词为“冲击地压”并含“动载”共获得234条结果，通过手动筛查，去除外文期刊论文，会议报告以及重复论文，剩余184篇，其中期刊论文97篇，学位论文87篇，时间跨度为2005～2021年，具体如图1所示。根据发文量的变化曲线可以看出动载作用下冲击地压的研究始于2005年左宇军的《动静组合加载下的岩石破坏特性研究》，并且近年来经历了初步探索(2005-2013年)、平稳发展(2014-2017年)以及快速发展(2018-2021年)三个阶段，可以看出国内对于动载作用下冲击地压的研究总体呈现上升的趋势，并且在未来几年来动载将是煤矿冲击地压的热点研究方向。

2 研究机构与发文作者分析

2.1 主要研究机构分析

通过分析本研究领域的主要研究机构得以掌握领域的主要发展动向，了解该领域内各个研究机构对于动载作用下冲击地压的贡献及影响力[10]。通过比较分析得到的动载作用下冲击地压领域影响力排名前5的机构详见表1。这说明我国在动载作用下冲击地压的研究集中在煤矿公司，少量高校也有研究。各个研究机构间的合作关系如图2所示，图中节点的大小表示发文单位在该领域的影响力的大小，机构之间的连线表示发文机构之间具有合作关系，可以分析出在动载作用下冲击地压的研究领域的研究机构总体比较分散，但还是以天地科技股份有限公司和中国矿业大学两个机构为中心展开研究。

图1 发文量总体趋势

图2 研究机构间的合作关系

表1 影响力高的发文机构

2.2 主要发文作者分析

运用Citespace中的AuThor模块对样本进行分析，可以得出在该领域发文影响力排名前8的作者分别为天地科技股份有限公司的焦建康、鞠文君、吴拥政、付玉凯、褚晓威、孙卓越，中国矿业大学的窦林名、何江，中煤科工开采研究院有限公司的刘少虹，详见表2。

表2 影响力高的发文作者

各个作者之间的合作关系如图3所示，由图3 可知，目前我国对于动载对于冲击地压的作用方面的研究主要分为两个合作比较紧密极具影响的团队，分别为以焦建康、鞠文君等领导的公司企业团队及以窦林名，何江领导的高校科研团队。而且由图可知窦林名的中心性是高的，表明中国矿业大学的窦林名教授在当下国内动载作用下冲击地压方面处于核心位置。

图3 作者之间的合作关系

3 关键词分析

3.1 关键词共现图谱分析

关键词是文章的核心思想的总结与凝练，文章的关键词反映了文章的主题内容，因此，通过分析文章的关键词共现图图谱可以了解该领域的研究热点及研究趋势。

通过Citespace的中的Keyword关键词分析模块对样本数据进行分析，得到如图4所示的关键词共现图谱。可以看出“冲击地压”、“动载扰动”、“冲击矿压”、“数值模拟”、“锚杆支护”等是目前的该领域的研究热点关键词。

图4 关键词共现图谱

3.2 关键词聚类分析

通过CiteSpace中的cluster功能对样本数据进行聚类分析，得到图5所示的聚类分析图，由图可以得到15个大的关键词聚类。其中研究较多的关键词聚类为依次为“冲击矿压”，“冲击地压”、 “岩石力学”、“数值模拟”、“矿震”。由此可知当下我国对于该领域的研究主要还是集中在矿震对于冲击地压的研究，并且研究方法多采用数值模拟计算的方法，通过数值计算，模拟研究动载作用对于煤矿围岩的力学影响规律。目前针对动载作用下的巷道支护方面的研究还存在明显的不足，因此，未来应该加强该方面的研究。

图5 关键词聚类分析

3.3 研究趋势分析

利用CiteSpace的关键词时区分布功能得到该领域的关键词时区分布图如图6所示。可以看出，随着对于动载作用下冲击地压煤矿的研究的深入，其研究的主题也在发生变化，具体表现为由最初的孤立研究冲击地压与动载，到通过数值模拟软件模拟分析矿震对于煤矿巷道破坏情况，再通过岩石力学知识对巷道破坏情况进行分析研究，提出相应的支护方法，一直到近几年发展到研究在具体的地质条件下的对于冲击地压的影响情况。可以看出该领域的研究主题越来越细化，越来越具体。

4 结论

(1) 通过Citespace知识图谱软件对中国知网上主题词为“动载”和“冲击地压”的文献资料进行分析，经分析我国在动载作用对于煤矿冲击地压影响方面的研究经历了初步探索阶段(2005-2013年)、平稳发展阶段(2014-2017年)以及快速发展阶段(2018-2021年)三个阶段，得出国内对于动载作用对于煤矿冲击地压影响的研究总体呈现上升的趋势，并且在未来几年来动载将是煤矿冲击地压的热点研究方向。

(2) 通过发文作者与发文单位的分析得出了目前国内动载作用对于煤矿冲击地压影响方面的研究主要集中在天地科技股份有限公司与中国矿业大学，其中中国矿业大学的窦林名教授在该领域处于核心位置。

(3) 通过分析研究样本数据的关键词，得出目前该领域的研究方法多采用数值模拟的方法，并且该领域的研究主题越来越具有针对性，动载将是未来煤矿冲击地压的热点研究方向。