基于文献计量的我国矿山应急救援研究可视化分析

李刚强，程 刚，李正胜，朱 武，吴发群

（1.华北科技学院 矿山安全学院，北京 101601；2.华北科技学院 计算机学院，北京 101601；3.华北科技学院 河北省物联网监控技术创新中心，北京 101601；4.长安大学 生态地质与灾害防控自然资源部重点实验室，陕西 西安 710054；5.华北科技学院 教务处，北京 101601）

据国家统计局数据[1]，2021 年全国煤炭消费量占能源消费总量的56 %，且在未来相当长时期内仍然是我国一次能源主力。然而，我国90 %以上煤炭产量来自井工煤矿[2]，赋存条件复杂，开采技术要求高、难度大，安全保障能力相对较低。为更好地研究矿山事故发展趋势，统计了近10 年我国煤矿事故情况，发现10 年来煤矿事故起数下降87.14%，但重特大事故尚未得到根本性遏制，表明我国煤矿安全生产形势依然严峻，与美国、澳大利亚等产煤发达国家仍有较大差距[3]。应急救援作为煤矿安全生产的关键环节，是事故发生后挽救矿工生命安全和减少经济损失的重要手段。统计表明，有效的应急救援可将事故损失降低至无应急救援的6%[4]。因此，开展矿山应急救援研究，受到行业学者广泛关注。然而，通过文献计量可视化对矿山应急救援的发展方向、研究内容、研究热点、发展趋势进行多视角分析的研究较少。鉴于此，基于中国知网对矿山应急救援领域的研究文献进行计量，从发文量、研究机构、研究人员、来源期刊、关键词等方面进行可视化分析，定量描述当前矿山应急救援领域的研究热点和发展趋势，为矿山应急救援研究提供借鉴。

1 数据来源与研究方法

1）数据来源。研究数据来源于中国知网（CNKI）数据库，收录了中国期刊论文、博士学位论文、优秀硕士学位论文、重要会议论文和重要报纸等文献资料。使用CNKI 数据库高级检索功能，检索主题设定为“救援”或“救护”，且有关“矿山”的文献；文献来源和作者不作限制；起始日期不作限制，截止日期设定为2021 年12 月31 日，共检索出文献3 644篇，其中期刊论文2 415 篇、学位论文282 篇、会议论文104 篇、报纸585 篇，报告等其他文献258 篇。为了保障数据来源与研究主题的匹配度，仅选取期刊论文、学位论文、会议论文作为研究对象，并剔除无作者和非自然人作者期刊论文408 篇、重复期刊论文2 篇，最终采用研究文献2 391 篇。

2）数据处理。利用CNKI 数据库的导出文献功能，导出为VOSviewer 可自动识别读取的Refworks格式，利用CiteSpace 自带的import/export 数据转换功能，将Refworks 格式转换成CiteSpace 能识别读取格式。为更好地显示分析结果，通过VOSviewer 和CiteSpace 软件自带的主题词剔除与合并功能，将意思接近的主题词进行合并处理，剔除对聚类分析起干扰作用的检索词。

3）研究方法。采用文献计量分析法，综合利用VOSviewer 和CiteSpace 文献计量分析与信息可视化软件[5]，对获取的2 391 篇文献进行可视化分析和知识图谱构建[6]，从年发文量、研究机构、研究人员、期刊来源、高频关键词等文献外部特征及共现关系等方面，探究当前矿山应急救援领域研究热点与发展趋势。

2 可视化分析结果与讨论

2.1 年度发文量分析

文献数量的年度分布情况可在一定程度上反映某领域研究水平和发展阶段。按年度发文量对采用的2 391 篇文献进行统计分析，1973—2021 年矿山应急救援研究发文量结果如图1。

图1 1973—2021 年矿山应急救援研究发文量分布Fig.1 Research output distribution in mine emergency rescue from 1973 to 2021

1973 年刊登于《煤矿安全》的《矿井辅助救护队用的呼吸器》[7]是矿山应急救援领域最早的文献，该文介绍了一种苏联矿井辅助救护队用的压缩氧式呼吸器，分析了其结构、技术特性、佩戴试验效果等。随后，每年均有矿山应急救援文献发表，且发文量呈现总体上升趋势。从年度发文量看，1973—1999年发文量平稳缓慢上升（平均6 篇/a），1999—2012年发文量急速攀升（平均129 篇/a），2012—2021 年发文量高位波动（平均190 篇/a）。由此可以得出，1973 年是我国现代矿山应急救援研究的起点，1999年是我国矿山应急救援研究的分水岭，其后越来越多的研究机构和人员开始关注并从事矿山应急救援研究，推动随后10 年进入高速发展期，于2012 年达到发文量峰值。

根据发文量变化趋势，将矿山应急救援研究划分为3 个发展阶段。①阶段1—起步萌芽阶段（1973—1999 年）：此阶段发文总量113 篇、占总发文量的4.7%，年均发文量仅4 篇；②阶段2—高速发展阶段（1999—2012 年）：此阶段发文总量972篇、占总发文量的40.7%，年均发文量75 篇，此阶段发文量迅猛增长，主要原因是国家煤矿安全监察局于1999 年12 月成立，负责煤矿安全监察的同时，还负责全国矿山救护工作[8]，体现了国家对煤矿安全和矿山应急救援工作的高度重视，吸引越来越多学者开始从事矿山应急救援研究工作；③阶段3—高位波动阶段（2012 年至今）：此阶段发文总量1 306篇、占总发文量的54.7%，与前2 个阶段相比，年发文量虽相对2012 年有所降低，但年均发文量增高至145 篇，并持续保持较高水平，表明矿山应急救援研究已获得研究人员广泛和持续关注。

2.2 高被引用文献分析

文章的被引用次数是评估文献水平的最有效指标之一。统计2 391 篇文献被引用次数，大于40 次的有37 篇，排名前10 位的高被引论文见表1。

表1 矿山应急救援高被引用文献统计Table 1 Statistics of highly cited literatures in mine emergency rescue

值得注意的是，2 391 篇文献被引用次数参差不齐、相差较大，有些论文已发表多年，但是从未被引用，表明研究人员在注重研究成果数量的同时，更应注重科研质量和影响力。

2.3 研究机构分析

利用VOSviewer 提取出研究机构1 358 个，前9位高发文研究机构见表2。

表2 矿山应急救援领域发文量前9 位研究机构Table 2 Top 9 productive institutions in mine emergency rescue

当前矿山应急救援领域的研究机构以高校为主，尤其是西安科技大学、中国矿业大学（北京）、中国矿业大学、华北科技学院等4 所高校，上述单位发文总量均超过50 篇，在该领域取得了丰硕研究成果，并培养了众多研究型和应用型矿山应急救援人才。同时，4 所高校以中国矿业大学（北京）为中心节点，形成交织互联的合作关系。主要科研院所可概括为2 个主体：①应急管理部直属事业单位（国家安全生产应急救援中心、中国安全生产科学研究院等）；②中国煤炭科工集团有限公司（重庆、沈阳等研究院有限公司），与其单位职能定位和行业定位高度相符。枣矿集团、开滦集团、同煤集团等作为重要的煤炭生产企业，产出了较多矿山应急救援成果，表明了上述企业高度重视应急救援工作。

2.4 研究人员分析

统计矿山应急救援领域主要的研究人员，分析研究人员共现关系，能够识别出核心研究人员及其相互间的合作强度和互引关系[9]，为业内学者搜集最新研究成果提供快速的路径参考，极大缩减高质量研究成果的检索时间。将分析的2 391 篇文献导入VOSviewer，提取出研究人员3 113 位，其中发文量5 篇以上的研究人员有66 位，排名前10 位的高发文量研究人员见表3。

表3 矿山应急救援领域前10 位研究人员Table 3 Top 10 productive researchers in mine emergency rescue

部分研究人员之间联系较为紧密，形成了以郑万波、文虎、李小明、马汉鹏、蒋曙光等为代表的多个研究团队。分析各团队研究方向可知：昆明理工大学郑万波团队主要从事矿山应急救援指挥通信系统与平台建设研究[10-11]，西安科技大学文虎、郑学召团队主要从事矿山钻孔救援、生命探测技术及装备等研究[12]，华北理工大学李小明团队主要从事矿山应急救援人员心理应激、医疗救护研究[13]，华北科技学院马汉鹏团队主要从事矿山应急救援队伍监管、救援能力评估研究[14]。因研究方向和技术类别差异性较大，导致目前各研究团队间的合作紧密度不高。

2.5 期刊来源分析

期刊的发文量和高被引文章数，可以说明期刊在某领域的影响力，矿山应急救援领域发文量排在前10 位的期刊，发文量共计1 076 篇，占总发文量的29.35%，是矿山应急救援领域主流期刊。《煤矿安全》和《劳动保护》发文量排在前2 位，是最受矿山应急救援领域学者青睐的期刊。矿山应急救援领域前10 位高发文期刊见表4。

表4 矿山应急救援领域前10 位高发文期刊Table 4 Top 10 productive journals in mine emergency rescue

检索出的2 005 篇期刊论文，来源于SCI、EI、CSSCI、CSCD、北大核心等核心数据库的共470 篇，占期刊论文总量的23.4%，高质量研究成果占比相对较低。因此，矿山应急救援领域的研究深度和高质量成果产出亟需进一步加强。

3 研究热点及发展趋势分析

3.1 关键词分析

关键词是文章主题的核心概括，能够概括文章主旨、解释文章中心、展示文章脉络等。关键词的出现频次是衡量研究热度的重要指标之一，通过分析高频关键词可获知矿山救援领域研究热点、研究趋势和知识结构等。将2 391 篇文献导入CiteSpace，提取出关键词7 588 个、研究密度0.007 3，关键词较为分散，研究面较广；其中，出现次数大于10 的高频关键词有145 个。频次前20 位关键词见表5，前10位高频突现词见表6。

表5 矿山应急救援高频关键词Top20Table 5 Top20 high-frequency keywords in mine emergency rescue

表6 矿山应急救援高频突现词Top10Table 6 Top 10 high-frequency emergent words in mine emergency rescue

矿山应急救援领域关键词呈现4 个特点：

1）研究领域以煤矿（频次271，中心度0.18）为主，煤矿事故、矿井火灾等高频关键词均与煤矿有关，非煤矿山因安全保障能力相对较高、安全事故相对较少，在矿山应急救援领域研究热度较低。

2）研究对象以矿山救护队（频次190，中心度0.22）为主，救护队员、救护队、应急救援队伍等关键词均与矿山救护队直接相关，说明矿山应急救援队伍作为矿山生产安全事故的主要救援力量，得到了业内学者的广泛和持续关注；在矿山救护体系、救援装备、训练演练、队员素质、心理应激、指挥协调等方面均有大量的研究成果；在全灾种、大应急的新时代应急管理背景下，矿山救护队伍正在从传统单一的矿山救援向集事故预防、多专业救援、集约化培训和多功能装备储备等功能于一体的“一专多能”综合性应急救援队伍转变，重点拓展地下封闭空间搜救、地震搜救、地面排水等救援能力。

3）研究事故类型以瓦斯事故（强度3.2）为主，瓦斯事故是高频突现词中唯一的事故类型，主要包括瓦斯爆炸或燃烧、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息（中毒）等，占我国重特大矿山事故死亡人数的66.5%[15]，二次瓦斯爆炸更是矿山救护队员的第一大杀手，得到业内研究人员广泛和持续关注。

4）研究方向逐步向科学救援方向发展，应急预案、抢险救援、安全管理、应急管理等关键词出现频次较高，表明“生命至上、科学救援”理念进一步牢固，矿山应急救援正从被动救援向主动预防转变。2011 年以来，物联网、避难硐室、钻孔救援和应急演练等关键词高频突现，说明矿山应急救援越来越注重新兴智能化信息技术的应用，通过加强应急演练磨砺矿山企业、应急救援队伍等救援主体间的协同，提升应急处置能力，钻孔救援技术及装备持续保持较高研究热度，并在救援实战中得到良好应用。

3.2 研究热点分析

根据关键词的关联性，VOSviewer 自动划分出多组关联词，将无关关联词剔除，剩余若干关联词，以不同颜色表示，形成的关键词共现图谱如图2。图中节点颜色表示同一聚类，节点大小取决于关键词出现频次，节点越大表示出现频次越高；节点间的连线表示节点间曾经共同出现过，能显示该线条所连接的节点及共现频次，线条越多表示与之关联的关键词越多，热度越高。

图2 1973—2021 年矿山应急救援高频关键词共现图Fig.2 High-frequency keywords in mine emergency rescue from 1973 to 2021

煤矿、矿山救援、应急救援、矿山救护队等节点无论大小还是位置均具有突出的优势，是矿山应急救援领域的重点内容。应急救援体系、应急预案、应急救援能力、信息化、救援装备、救护队员等节点与其关联度较高，是矿山应急救援领域的研究热点。

矿山应急救援理念从建国初期的“人海战术”到1970 年代的“国家（集体）财产大于个人生命”，逐步发展为当今的“以人为本、安全第一、生命至上”，救援行动更加科学专业高效，救援人员生命安全、心理健康愈发受到重视，科学救援理念得到全面践行。理念的更新必定引领管理、技术及装备的更新。应急救援管理开始从“重事后救灾”逐步向“重事前预防”过渡，应急预案和应急演练在应急救援中发挥越来越重要的作用，基于数字化、信息化、智能化与矿山工程的深度融合，应急救援数字预案和指挥决策一体化信息平台研究成为新趋势；应急救援技术经过多年发展，形成了针对水、火、瓦斯和顶板等矿山典型灾害，以及灾情感知、应急通信、紧急避险等诸多实用技术，其中避难硐室和救生舱作为一种被动救援技术是2011—2014 年矿山救援领域的研究热点，宋元明等[16]于2004 年提出的钻孔救援技术至今仍保持较高研究热度，矿山企业和应急救援队的应急救援能力评估近10 年也保持一定研究热度，上述技术的更新融合形成了集灾害感知、通信传输、能力评估于一体化的主被动互补型救援技术体系；应急救援装备，特别是大型、特殊救援装备经历了整体引进、改造改进、自主创新的发展历程，早期的救援装备仅包括救灾电话、负压氧呼吸器、光学瓦检仪和板砖密闭等，随着矿山应急救援理论与技术的不断创新与发展，使得目前大型潜水泵、救灾钻机、生命信息探测仪、多功能集成式装备保障车等先进救援装备在救援实战中得到广泛应用，且基本实现了国产化，随着物联网和大数据等新兴信息技术的不断发展和进步，推动矿山应急救援装备朝着智能化、信息化、一体化方向发展，如井下救援机器人、高精度井下人员定位、便携式智能生命信息探测仪、灾区信息远程探测仪、透地通信装置和大口径救生钻机等科技含量高、成套性强、适应面广、便携性好、精准可靠的救援装备将成为当前和未来一段时期研究热点。

4 结 语

1）通过年度发文量分析，将矿山应急救援领域研究分为3 个发展阶段：起步萌芽阶段（1973—1999年）、高速发展阶段（1999—2012 年）、高位波动阶段（2012 年至今），年均发文量呈总体稳步上升趋势。

2）矿山应急救援领域研究机构以高校为主，形成了以西安科技大学、昆明理工大学、华北理工大学等为代表的多个研究团队，研究方向分别聚焦于钻孔救援及生命探测技术装备、救援指挥通信系统与平台建设、救援人员心理应激及医疗救护、救援队伍监管及救援能力评估等方面，但团队间的合作亟需进一步加强。

3）矿山应急救援领域的研究以煤矿行业为主，对象以矿山救护队为主，事故类型以瓦斯事故为主。应急预案、应急指挥、应急通信、应急演练、钻孔救援、救援装备、救护队、物联网已成为当前矿山应急救援领域的研究热点。“以人为本、安全第一、生命至上”的科学救援理念已经形成并全面践行，应急救援管理开始从“重事后救灾”向“重事前预防”过渡，应急预案和应急演练重要性愈发凸显，应急救援数字预案和指挥决策一体化信息平台研究成为新趋势。物联网和大数据等新兴智能信息技术在矿井灾害感知、应急通信、指挥决策、应急能力评估和救援方案智慧构建等方面得到成功和广泛应用，应急救援技术及装备不断朝着智能化、信息化和一体化方向发展，科技含量高、成套性强、适应面广、便携性好、精准可靠的救援技术及装备将成为当前和未来一段时期的发展趋势，为我国矿山应急救援发展提供科学指引。