基于CiteSpace對煤層氣抽采領(lǐng)域的可視化分析

陳 坤副教授 劉旻輝 劉延保

(1.重慶科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，重慶 401331；2.中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司，重慶 401332)

0 引言

煤層氣伴煤而生，是近年來國際上崛起的新興能源[1]。國家能源局召開新聞發(fā)布會：多措并舉提升煤層氣開發(fā)效率，可看出國家對煤層氣開發(fā)極為重視，雖然煤層氣開發(fā)起步早，但近年來開發(fā)速度趨于平緩[2-3]。景明佳等[4]利用CiteSpace對我國煤礦領(lǐng)域安全經(jīng)濟(jì)形式進(jìn)行研究，煤礦安全經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域在不斷發(fā)展過程中，機(jī)電一體化是近5年的研究熱點(diǎn)；陳磊等[5]通過對煤礦安全評價知識圖譜分析，結(jié)果表明人為因素導(dǎo)致的礦工不安全行為引發(fā)的風(fēng)險將是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)；楊曉嚴(yán)等[6]對國內(nèi)工程項目中的不安全行為進(jìn)行分析，工程項目中的人員是重點(diǎn)，研究熱點(diǎn)主題有安全生產(chǎn)、評價和風(fēng)險預(yù)控；姜瑤等[7]對國內(nèi)煤礦安全進(jìn)行可視化分析，安全管理、風(fēng)險預(yù)警是研究熱點(diǎn)中熱點(diǎn)；云小鵬[8]基于CiteSpace定量分析國內(nèi)應(yīng)急管理研究領(lǐng)域，應(yīng)急決策、智慧城市是將來的研究方向；張寧等[9-10]以煤礦信息化為研究主題，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)集中在物聯(lián)網(wǎng)、云計算等方面。

目前學(xué)者對煤層氣抽采領(lǐng)域的各項研究內(nèi)容的梳理和整合較少，為了更加清晰地掌握煤層氣抽采的研究趨勢，以及將要面臨的問題、研究瓶頸和研究前沿。利用CiteSpace軟件對我國煤層氣抽采領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)等進(jìn)行定量分析，在雙碳大背景下，為研究人員提供科學(xué)依據(jù)，方便開展下一步研究。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

中國知網(wǎng)(China National Knowledge Infrastructure，CNKI)由清華大學(xué)、清華同方創(chuàng)建于1998年，收錄哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、管理學(xué)、軍事學(xué)、生物學(xué)、工學(xué)等各個領(lǐng)域各種類型的文獻(xiàn)。選用CNKI作為數(shù)據(jù)檢索庫，以“煤層氣抽采”為標(biāo)題進(jìn)行檢索，時間跨度在2007-2022年，共檢索出1 227條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，使用期刊和論文作為研究對象，手動去除會議、標(biāo)準(zhǔn)、報紙、訪談等無效數(shù)據(jù)后，以剩余的1 000篇有效數(shù)據(jù)作為研究對象。

CiteSpace軟件是美國Drexel大學(xué)陳超美教授開發(fā)的一款的Java應(yīng)用程序，用來分析和可視共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它能夠分析信息知識單位(研究人員、研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等)的相關(guān)性和相似性，用曲線或圖譜的形式將分析出的客觀科學(xué)規(guī)律繪制成可視化的知識圖譜[5，11]。通過文獻(xiàn)計量的方法對煤層氣抽采領(lǐng)域的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次解讀，在一定程度上避免分析者主觀因素的影響，揭示該領(lǐng)域的合作網(wǎng)絡(luò)、研究水平、研究熱點(diǎn)和發(fā)展前沿等。借助CiteSpace軟件對我國煤層氣抽采領(lǐng)域的發(fā)文作者和關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類、突現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，實現(xiàn)該領(lǐng)域內(nèi)文獻(xiàn)的可視化。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 發(fā)文量分析

發(fā)文量是反映此領(lǐng)域某個研究階段及未來發(fā)展趨勢的重要指標(biāo)。在某一時間序列內(nèi)的發(fā)文量反映出的是研究學(xué)者對此領(lǐng)域的關(guān)注度。在CNKI中以煤層氣抽采為主題進(jìn)行檢索，時間序列設(shè)置為2007-2022年，得到在煤層氣抽采領(lǐng)域的1 000篇文獻(xiàn)。文獻(xiàn)發(fā)文量年度趨勢大致分為2個階段：發(fā)展階段為2007-2016年，這9年間發(fā)文量呈波動狀態(tài)；減少階段為2016-2022年，自2016年以來發(fā)文量呈逐年遞減的趨勢，期刊數(shù)量在2010年達(dá)到了一個高峰，如圖1。圖1可以看出，2007-2022年內(nèi)核心期刊數(shù)量在所有期刊數(shù)量中占比較少，核心期刊的發(fā)文量大體上逐年增加，但近2年有遞減趨勢，文獻(xiàn)整體質(zhì)量還有很大提升空間。

圖1 文獻(xiàn)發(fā)文量年度趨勢Fig.1 The annual trend of the number of literature publications

國家對煤礦行業(yè)各階段的規(guī)劃影響著學(xué)術(shù)界在此領(lǐng)域的研究，主要體現(xiàn)在文獻(xiàn)發(fā)行量的變化。2006年國家發(fā)改委通過了《煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用“十一五”規(guī)劃》，規(guī)劃中提到隨著人口數(shù)量以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，到2010年全國煤層氣產(chǎn)量達(dá)100億m3。2010年，原國家煤礦安全監(jiān)察局召開煤層氣開發(fā)利用技術(shù)研討會，中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要(即“十一五規(guī)劃”，以下皆用此形式描述)期間要加大煤礦瓦斯抽采利用力度，促進(jìn)煤炭資源開發(fā)利用，學(xué)術(shù)界響應(yīng)政策做出回應(yīng)[12]。如圖1所示，2010年文獻(xiàn)發(fā)文量達(dá)到高峰。“十二五規(guī)劃”主要任務(wù)是完善煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)保障、監(jiān)察監(jiān)管、應(yīng)急救援等體系，為實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)安全打下堅實基礎(chǔ)，在國家的號召下，科研領(lǐng)域的專家學(xué)者實現(xiàn)了抽采技術(shù)智能化，同時在裝備方面做出改進(jìn)[12]。2016年以來，文獻(xiàn)發(fā)行量呈下降趨勢的原因與“十三五規(guī)劃”有關(guān)，規(guī)劃中提出淘汰落后產(chǎn)能，綠水青山就是金山銀山，以保護(hù)環(huán)境、保障人的人身財產(chǎn)安全為目的，每年都有關(guān)停煤礦[13]?！笆奈逡?guī)劃”要求煤層氣抽采以安全綠色智能抽采為目標(biāo)，學(xué)術(shù)研究向智能化方向?qū)嵤┘夹g(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展[14]。

2.2 研究力量和發(fā)文期刊分析

在CiteSpace中選擇“作者(Author)”，文獻(xiàn)作者是學(xué)術(shù)研究的主體，分析作者有助于掌握領(lǐng)域內(nèi)的主力研究力量。從煤層氣抽采領(lǐng)域文獻(xiàn)作者共現(xiàn)圖譜能夠了解到研究團(tuán)隊與成員間的關(guān)系，如圖2。圖2中不同的網(wǎng)絡(luò)表示不同聚類；節(jié)點(diǎn)的大小表示頻數(shù)高低，即論文數(shù)；連線代表共現(xiàn)頻數(shù)，表明有合作，線段的粗細(xì)表示合作的緊密性。

圖2 作者共現(xiàn)圖譜Fig.2 Authors co-occurrence graph

從圖2中可以看出，學(xué)者們在煤層氣抽采領(lǐng)域的研究正朝著多元化方向發(fā)展，科研合作群體已有雛形，研究學(xué)者之間的合作關(guān)系相對密切，能較好的在煤層氣抽采研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)知識共享，推動整體發(fā)展。文獻(xiàn)發(fā)文量前5位分別是李國富、王爭、姜在炳、劉亮亮、史建儒，這5位在圖2中表現(xiàn)為關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，在業(yè)界具有代表性和權(quán)威性，貢獻(xiàn)的學(xué)術(shù)成果有很大研究價值和引用價值。王爭、李國富[15]在2021年通過對山西省廢棄煤礦井煤層氣抽采提出了幾個關(guān)鍵性問題，針對資源評價不準(zhǔn)確、鉆進(jìn)體系不完善等問題探討出相應(yīng)對策，優(yōu)選“L”型鉆井思路，提高物理勘探精度到米級，以及對不同濃度煤層氣采用梯級利用模式，并配備多種防回火、傳感器等設(shè)備，使得廢棄礦井煤層氣地面抽采工藝安全高效進(jìn)行，對山西省煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)具有指導(dǎo)性意義。

煤層氣抽采學(xué)術(shù)論文發(fā)表期刊情況，如圖3?！睹旱V安全》《中國煤層氣》《中國煤炭報》《煤炭科學(xué)技術(shù)》是近15年來發(fā)表煤層氣抽采學(xué)術(shù)論文最多的刊物，均在30篇以上。圖3中的10本期刊是煤層氣抽采領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究成果發(fā)表的主要陣地，專家學(xué)者為煤層氣抽采研究做出了自己的貢獻(xiàn)，這些成果能夠較好地對抽采實踐進(jìn)行指導(dǎo)，有效推進(jìn)研究工作往更高態(tài)勢發(fā)展。

圖3 發(fā)文期刊Fig.3 Publication journals

2.3 研究熱點(diǎn)分析

2.3.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是文獻(xiàn)的精華所在，能夠反映文章主題，通過檢索文獻(xiàn)關(guān)鍵詞來解析該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，以及不同熱點(diǎn)之間的聯(lián)系。在CiteSpace中選擇“關(guān)鍵詞(Keyword)”，時間切片(TimeSliced)設(shè)置為1年，最終生成468個節(jié)點(diǎn)和917條連線，網(wǎng)絡(luò)密度0.008 4，這些組合連接在一起得出網(wǎng)絡(luò)圖譜，如圖4。圖4中節(jié)點(diǎn)環(huán)最外層表明該節(jié)點(diǎn)是高中介中心度節(jié)點(diǎn)，即研究領(lǐng)域歷程中的關(guān)鍵點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)的大小表示節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)次數(shù)的多少，表示權(quán)重值(發(fā)文量)；節(jié)點(diǎn)之間的連線表示關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，粗細(xì)表示共現(xiàn)關(guān)系的強(qiáng)弱。在捕獲的關(guān)鍵詞中，頻次不少于10次的關(guān)鍵詞有27個，由此可說明該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)比較扎實，已經(jīng)形成領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。對共現(xiàn)關(guān)鍵詞按照數(shù)量(Count)和中心度(Centrality)排序，中心度大小表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要程度，統(tǒng)計出的高中心性和高頻詞，見表1。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.4 Keywords co-occurrence graph

表1 關(guān)鍵詞及中心度Tab.1 Keywords and centrality

通過對表1關(guān)鍵詞及中心度和圖4關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜解讀，得出以下結(jié)論。將關(guān)鍵詞閾值設(shè)置為20，篩選出除煤層氣(中心度1.05、詞頻406)之外的7個關(guān)鍵詞，分別是瓦斯抽采、煤礦瓦斯、地面抽采、山西省、晉煤集團(tuán)、抽采效果、開發(fā)利用，這些關(guān)鍵詞是煤層氣抽采領(lǐng)域內(nèi)研究基礎(chǔ)扎實、具有較大影響力的議題。瓦斯是煤礦安全的最大威脅，提高煤礦瓦斯的抽采利用率、變隱患為優(yōu)勢是工業(yè)生產(chǎn)中繁重且長期的任務(wù)。近年來我國以治理瓦斯危害為目的的井下瓦斯抽采和煤層氣抽采技術(shù)研究方面有很大突破，在國內(nèi)的24個產(chǎn)煤地區(qū)中18個實現(xiàn)瓦斯“零事故”[16]。廢棄礦井中蘊(yùn)含大量資源，如果能科學(xué)地開發(fā)利用這些資源，不僅創(chuàng)造新的碳減排來源，也消除采空區(qū)瓦斯聚集的隱患。山西省是首個推進(jìn)關(guān)閉礦井剩余資源再利用的省份，目前累計施工抽采井100余口，抽采出的煤層氣達(dá)1.28億m3，抽采效果好于預(yù)期，加快了廢棄礦井資源的開發(fā)利用。煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國家能源安全密切相關(guān)，未來發(fā)展離不開政策支持和技術(shù)支撐。

2.3.2 關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞聚類圖譜是由生成的聚類標(biāo)簽組成的，通過共被引耦合分析來提取詞匯。潛語義索引(Latent Semantic Indexing，LSI)算法、對數(shù)似然率(Logarithmic Likelihood Rate，LLR)算法和互信息(Mutual Information，MI)算法是可選用的3種算法。聚類結(jié)果的效度是通過聚類模塊值Q和聚類平均輪廓值S來判斷，當(dāng)Q>0.3時，表示聚類結(jié)構(gòu)顯著；S>0.5表示聚類合理，S>0.7表示聚類是令人信服。對比3種算法運(yùn)行結(jié)果，LLR算法得出的聚類效果更佳，更符合實際情況，LLR聚類標(biāo)簽關(guān)鍵詞的值越大，越具有聚類代表性。運(yùn)用LLR算法對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類標(biāo)簽提取，得出模塊值Q為0.592 8，S為0.902 3，平均輪廓值(Mean Silhouette)為0.715 5，這3項數(shù)據(jù)都在合理范圍內(nèi)，表示研究聚類效果顯著。節(jié)點(diǎn)數(shù)量在20以上的聚類標(biāo)簽(見表2)，聚類號越小的文獻(xiàn)量越多，是重點(diǎn)研究的主題。

(1)煤層氣#0、晉煤集團(tuán)#1、山西省#2，主要圍繞煤層氣開發(fā)、綜合能源、發(fā)電、綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展、關(guān)停礦山等方面來研究。晉煤集團(tuán)已經(jīng)在地面抽采工藝中形成了自己的開采體系，正在逐步完善中，這為其他煤礦區(qū)的地面抽采提供技術(shù)思路；從聚類標(biāo)簽關(guān)鍵詞可看出國家對煤層氣抽采、煤礦山管理高度重視，發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益的同時重視綠色發(fā)展[15，17]；煤層氣高產(chǎn)地主要分布在山西沁水盆地南部和鄂爾多斯盆地，煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于“爬坡階段”，理論技術(shù)還需要更新，政策支持和激勵也至關(guān)重要。

表2 LLR聚類標(biāo)簽Tab.2 LLR cluster labels

(2)瓦斯抽采#3和地面抽采#4聚類標(biāo)簽圍繞地面井、分段壓裂、井身結(jié)構(gòu)、井位布置、采空區(qū)等方面進(jìn)行探討，我國煤層氣地面鉆井剛剛起步，當(dāng)時主要考慮的2大因素是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)，計劃通過已有的簡單技術(shù)開發(fā)較富集地質(zhì)構(gòu)造的煤層氣，隨著開發(fā)進(jìn)行，除了關(guān)注地面鉆井開發(fā)外，逐漸開始研究煤礦采空區(qū)地面抽放和井下瓦斯抽放。

(3)聚類#5、#6、#7主要是關(guān)于煤層氣產(chǎn)業(yè)化、如何開發(fā)利用，以及國家下發(fā)的政策和有關(guān)碳達(dá)峰、碳中和的研究，另外還關(guān)注到了廢棄礦井，這主要是我國煤炭去產(chǎn)能政策的推行，關(guān)閉產(chǎn)能落后資源枯竭的廢棄礦井，但這些廢棄礦井仍然蘊(yùn)藏著大量煤層氣資源，對其合理開發(fā)利用不僅促進(jìn)煤層氣產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，還有效保障了煤礦安全，貫徹新發(fā)展理念，實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)[18]。

煤層氣抽采領(lǐng)域的熱門研究議題是“晉煤集團(tuán)”“山西省”“瓦斯抽采”“地面抽采”“廢棄礦井”“抽采效果”“煤礦區(qū)”“氣體壓力”“頁巖氣”“利得稅”“核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR用于分析煤炭組成和熱解產(chǎn)物)”，如圖5。由圖5可知，聚類的序號越靠前表示聚類的規(guī)模越大，包含的文獻(xiàn)數(shù)量越多；絕大部分聚類的結(jié)果重疊在一起，說明各個領(lǐng)域相互交融，相互聯(lián)系，但重疊區(qū)域的大小不一。本次聚類出現(xiàn)的頁巖氣也是目前學(xué)者研究熱點(diǎn)，頁巖氣屬于新型非常規(guī)資源，它和煤層氣在來源和儲存層位不同，但在成藏條件及開發(fā)技術(shù)方面有一定共性。開發(fā)產(chǎn)能低，但開采壽命和生產(chǎn)周期較長，分布范圍廣、厚度大，這些特點(diǎn)使得頁巖氣資源量巨大，能夠長期的以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣，有些甚至可開采80年。國家發(fā)改委相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，將頁巖氣等非常規(guī)油氣作為研究重點(diǎn)，加大勘探開發(fā)力度[19]。

圖5 關(guān)鍵詞聚類圖Fig.5 Keywords clustering graph

2.3.3 關(guān)鍵詞突現(xiàn)探測分析

關(guān)鍵詞共線聚類突現(xiàn)詞是在特定時間段內(nèi)出現(xiàn)頻率突然增加的詞語，從圖譜中可以分析出哪個關(guān)鍵詞在何時成為研究熱點(diǎn)，突現(xiàn)詞的另一個特點(diǎn)就是具有時間延續(xù)性，可以輔助分析未來時間段的研究熱點(diǎn)和趨勢。使用CiteSpace軟件中的Burstness分析關(guān)鍵詞，對煤層氣抽采領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行的突現(xiàn)分析，可以探測到煤層氣抽采領(lǐng)域的前沿研究問題。共檢測出15個突現(xiàn)詞，突現(xiàn)持續(xù)時間用加粗區(qū)段表示，見表3。早期的研究學(xué)者主要關(guān)注礦井瓦斯和開發(fā)利用，其中關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度最強(qiáng)的是“晉煤集團(tuán)”，突現(xiàn)強(qiáng)度為7.32，持續(xù)時間為2007-2013年；其次是“滲透率”，突現(xiàn)強(qiáng)度為5.93，持續(xù)時間為2007-2022年；突現(xiàn)最弱的是“開發(fā)模式”，強(qiáng)度為2.83。對關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析能對我國煤層氣領(lǐng)域近年來的研究熱點(diǎn)進(jìn)行必要總結(jié)，并預(yù)測未來的研究方向。

表3 2007-2022年間我國煤層氣抽采領(lǐng)域研究文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞突現(xiàn)Tab.3 The keyword emergence of research literatures in the field of the coalbed methane extraction in China from 2007 to 2022

(1)水力壓裂是逐漸被學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)的，加拿大、美國等國家開發(fā)煤層氣較早，且壓裂技術(shù)已經(jīng)成熟[20]。任何地方都可以是水力壓裂點(diǎn)，研究人員主要通過將大量混有化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁巖層，進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)使得水力壓裂更易實現(xiàn)，不可否認(rèn)的是壓裂為世界能源開發(fā)開辟出了一條新路。我國煤層氣壓裂技術(shù)目前現(xiàn)場使用常規(guī)活性水壓裂較多，不斷向無水/少水壓裂技術(shù)方面進(jìn)行研究；煤層氣開發(fā)壓裂技術(shù)正在朝著智能化方向發(fā)展[21-22]。這項技術(shù)也具有很大的爭論點(diǎn)，對環(huán)境帶來極大的污染傷害，也可能引起小幅地震。另一個更大問題是水力壓裂投入的時間、金錢和研究是否會降低對發(fā)展更潔凈的可再生能源的投入，支持水力壓裂的短期經(jīng)濟(jì)利益，也許會因全球氣候變化而陷入不足。專家們正在研究怎樣盡量減少水力壓裂帶來的傷害，目前已成為一大研究熱點(diǎn)。

(2)煤層滲透性主要是流體在壓力差作用下，通過煤層的難易程度，滲透性是通過滲透率來界定。煤層滲透率是煤層氣開發(fā)利用過程的關(guān)鍵參數(shù)之一，是評定煤層氣可采性的重要指標(biāo)，也是最復(fù)雜且難以確定的參數(shù)，我國煤層氣開發(fā)的制約因素之一就是低滲透率，從表3中可看出滲透率一直是研究熱點(diǎn)，許多學(xué)者運(yùn)用多層模糊綜合評判法[23]，對此進(jìn)行研究并構(gòu)建出有關(guān)煤層滲透率的評價指標(biāo)體系，具有指導(dǎo)現(xiàn)實生產(chǎn)的重大意義；康永尚等[24-25]研究出煤體結(jié)構(gòu)、割理/裂隙發(fā)育程度和地應(yīng)力強(qiáng)度等因素是影響煤層氣滲透率的主控因素，并提出針對性措施；增大煤層的滲透率是近幾年的重要研究議題，從表3中可看出滲透率自出現(xiàn)以來至今仍未停止突變，表明這正是當(dāng)前階段的研究前沿，在未來更是研究熱點(diǎn)。

(3)數(shù)值模擬是煤層氣開發(fā)中較為常用的科學(xué)決策工具，一方面用于研究多孔介質(zhì)的滲流規(guī)律，另一方面能為工程中開采方案決策提供科學(xué)的理論依據(jù)。通過對氣井氣、水產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)的擬合，得到客觀準(zhǔn)確的煤層氣儲層參數(shù)，對參數(shù)進(jìn)行分析處理，為制定煤層氣開發(fā)方案以及預(yù)測煤層氣井的長期生產(chǎn)動態(tài)提供科學(xué)依據(jù)[26]。張健等[27]在研究煤粉在煤儲層中流動機(jī)理時，就通過數(shù)值模擬分析不同排水策略對產(chǎn)量的動態(tài)影響，為煤層氣開采煤粉排采研究提供可靠依據(jù)。從表3中也可看出數(shù)值模擬的突現(xiàn)較晚，我國煤層氣的數(shù)值模擬研究起步較晚，煤層氣資源的開發(fā)和利用工藝還不完善，一些國產(chǎn)的數(shù)值模擬軟件還存在功能有限、穩(wěn)定性不好等問題，沒有得到推廣[28]。

(4)不同的開采技術(shù)形成的采空區(qū)也不盡相同，廢棄礦井的煤層氣資源比較豐富，抽采廢棄礦井采空區(qū)的煤層氣是眾多學(xué)者競相研究的議題，我國在廢棄礦井采空區(qū)的煤層氣開發(fā)仍處于初步探索階段，主要面臨4方面技術(shù)難題：一是廢棄礦井采空區(qū)煤層氣資源賦存規(guī)律不清，資源評價困難；二是地面抽采最佳的抽采井位和抽采層位不明；三是廢棄礦井采空區(qū)工程條件復(fù)雜；四是抽采過程中存在安全隱患[15]。為評估廢棄礦井采空區(qū)的煤層氣資源，科研人員研發(fā)了煤層氣資源評估模型及方法，通過研究采空區(qū)煤層氣資源賦存狀況及資源量計算方法，為采空區(qū)布井選區(qū)提供科學(xué)依據(jù)[29]。

3 結(jié)論

通過客觀分析我國煤層氣抽采學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)高發(fā)行量期刊、學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人物、研究熱點(diǎn)、研究趨勢和研究前沿等，得出以下結(jié)論：

(1)從時間發(fā)展來看發(fā)文量大致分為2個階段：發(fā)展階段(2007-2016年)和減少階段(2016-2022年)。從發(fā)文期刊來看刊載學(xué)術(shù)論文最多的依次是《煤礦安全》《中國煤層氣》《中國煤炭報》。

(2)從作者共現(xiàn)圖譜上看，晉煤集團(tuán)李國富的發(fā)文量最高，晉煤集團(tuán)是我國最大的煤層氣抽采利用基地，學(xué)術(shù)研究占據(jù)前沿，是我國煤層氣抽采領(lǐng)域的主要支撐力量；其次是王爭、姜在炳。業(yè)內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生許多不同的學(xué)術(shù)研究群體，相互之間已經(jīng)形成合作聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)。

(3)通過對關(guān)鍵詞分析，煤層氣、瓦斯抽采、晉煤集團(tuán)、開發(fā)利用、滲透率、數(shù)值模擬、廢棄礦井、產(chǎn)業(yè)發(fā)展是目前煤層氣抽采領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，已有趨勢表明未來將在增大滲透率和廢棄礦井開采方向深入研究，突破技術(shù)壁壘，助力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

(4)在接下來的研究中，加強(qiáng)研究學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)以及不同領(lǐng)域、不同院校之間的合作交流極其重要，平衡煤層氣抽采研究學(xué)術(shù)領(lǐng)域的地區(qū)差異，使得各機(jī)構(gòu)均衡發(fā)展；學(xué)者在前沿技術(shù)或熱點(diǎn)問題的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開拓出新的研究領(lǐng)域，構(gòu)建多元化研究體系，創(chuàng)造前沿研究主題；同時結(jié)合自身特點(diǎn)形成煤層氣抽采領(lǐng)域的發(fā)展模式，完善理論研究，加快技術(shù)創(chuàng)新，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。

本文研究還存在一些不足，僅以“煤層氣抽采”這一寬泛關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索會忽略一部分內(nèi)容，另外引用的數(shù)據(jù)量較小。因此在接下來的工作中會細(xì)化煤層氣抽采領(lǐng)域，并引入英文文獻(xiàn)，使分析更加具有客觀性。