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(lái)國(guó)際上崛起的新興能源[1]。國(guó)家能源局召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)：多措并舉提升煤層氣開(kāi)發(fā)效率，可看出國(guó)家對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)極為重視，雖然煤層氣開(kāi)發(fā)起步早，但近年來(lái)開(kāi)發(fā)速度趨于平緩[2-3]。景明佳等[4]利用CiteSpace對(duì)我國(guó)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(guò)程中，機(jī)電一體化是近5年的研究熱點(diǎn)；陳磊等[5]通過(guò)對(duì)煤礦安全評(píng)價(jià)知識(shí)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(xiǎn)將是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)；楊曉嚴(yán)等[6]對(duì)國(guó)內(nèi)工程項(xiàng)目中的不安全行為進(jìn)行分析，工程項(xiàng)目中的人員是重點(diǎn)，研究熱點(diǎn)主題有安全生產(chǎn)、評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控；姜瑤等[7]對(duì)國(guó)內(nèi)煤礦安全進(jìn)行可視化分析，安全管理、風(fēng)險(xiǎn)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(guó)內(nèi)應(yīng)急管理研究領(lǐng)域，應(yīng)急決策、智慧城市是將來(lái)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(jì)算等方面。

目前學(xué)者對(duì)煤層氣抽采領(lǐng)域的各項(xiàng)研究?jī)?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(shì)，以及將要面臨的問(wèn)題、研究瓶頸和研究前沿。利用CiteSpace軟件對(duì)我國(guó)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(kāi)展下一步研究。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

中國(guó)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(gè)領(lǐng)域各種類型的文獻(xiàn)。選用CNKI作為數(shù)據(jù)檢索庫(kù)，以“煤層氣抽采”為標(biāo)題進(jìn)行檢索，時(shí)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(duì)象，手動(dòng)去除會(huì)議、標(biāo)準(zhǔn)、報(bào)紙、訪談等無(wú)效數(shù)據(jù)后，以剩余的1 000篇有效數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象。

CiteSpace軟件是美國(guó)Drexel大學(xué)陳超美教授開(kāi)發(fā)的一款的Java應(yīng)用程序，用來(lái)分析和可視共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它能夠分析信息知識(shí)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(shí)圖譜[5，11]。通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量的方法對(duì)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(duì)我國(guó)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(shí)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(gè)研究階段及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的重要指標(biāo)。在某一時(shí)間序列內(nèi)的發(fā)文量反映出的是研究學(xué)者對(duì)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(shí)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(shì)大致分為2個(gè)階段：發(fā)展階段為2007-2016年，這9年間發(fā)文量呈波動(dòng)狀態(tài)；減少階段為2016-2022年，自2016年以來(lái)發(fā)文量呈逐年遞減的趨勢(shì)，期刊數(shù)量在2010年達(dá)到了一個(gè)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(shì)，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(shì)Fig.1 The annual trend of the number of literature publications

國(guó)家對(duì)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(guó)家發(fā)改委通過(guò)了《煤層氣(煤礦瓦斯)開(kāi)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(guó)煤層氣產(chǎn)量達(dá)100億m3。2010年，原國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局召開(kāi)煤層氣開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研討會(huì)，中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)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(kāi)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(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)安全打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在國(guó)家的號(hào)召下，科研領(lǐng)域的專家學(xué)者實(shí)現(xiàn)了抽采技術(shù)智能化，同時(shí)在裝備方面做出改進(jìn)[12]。2016年以來(lái)，文獻(xiàn)發(fā)行量呈下降趨勢(shì)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(cái)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(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)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(duì)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?cè)诿簩託獬椴深I(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(duì)密切，能較好的在煤層氣抽采研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)知識(shí)共享，推動(dòng)整體發(fā)展。文獻(xiàn)發(fā)文量前5位分別是李國(guó)富、王爭(zhēng)、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?jī)r(jià)值和引用價(jià)值。王爭(zhēng)、李國(guó)富[15]在2021年通過(guò)對(duì)山西省廢棄煤礦井煤層氣抽采提出了幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，針對(duì)資源評(píng)價(jià)不準(zhǔn)確、鉆進(jìn)體系不完善等問(wèn)題探討出相應(yīng)對(duì)策，優(yōu)選“L”型鉆井思路，提高物理勘探精度到米級(jí)，以及對(duì)不同濃度煤層氣采用梯級(jí)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(duì)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(guó)煤層氣》《中國(guó)煤炭報(bào)》《煤炭科學(xué)技術(shù)》是近15年來(lái)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(duì)抽采實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)，有效推進(jìn)研究工作往更高態(tài)勢(shì)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(guò)檢索文獻(xiàn)關(guān)鍵詞來(lái)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(shí)間切片(TimeSliced)設(shè)置為1年，最終生成468個(gè)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(gè)，由此可說(shuō)明該領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)比較扎實(shí)，已經(jīng)形成領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。對(duì)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(jì)出的高中心性和高頻詞，見(jiàn)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(guò)對(duì)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(gè)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(kāi)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(shí)、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(shì)是工業(yè)生產(chǎn)中繁重且長(zhǎng)期的任務(wù)。近年來(lái)我國(guó)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(guó)內(nèi)的24個(gè)產(chǎn)煤地區(qū)中18個(gè)實(shí)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(kāi)發(fā)利用這些資源，不僅創(chuàng)造新的碳減排來(lái)源，也消除采空區(qū)瓦斯聚集的隱患。山西省是首個(gè)推進(jìn)關(guān)閉礦井剩余資源再利用的省份，目前累計(jì)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(kāi)發(fā)利用。煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國(guó)家能源安全密切相關(guān)，未來(lái)發(fā)展離不開(kāi)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(guò)共被引耦合分析來(lái)提取詞匯。潛語(yǔ)義索引(Latent Semantic Indexing，LSI)算法、對(duì)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(guò)聚類模塊值Q和聚類平均輪廓值S來(lái)判斷，當(dāng)Q>0.3時(shí)，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(duì)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(shí)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(duì)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(xiàng)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(jiàn)表2)，聚類號(hào)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(kāi)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(lái)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(kāi)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(guó)家對(duì)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(shí)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(lì)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(guó)煤層氣地面鉆井剛剛起步，當(dāng)時(shí)主要考慮的2大因素是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)，計(jì)劃通過(guò)已有的簡(jiǎn)單技術(shù)開(kāi)發(fā)較富集地質(zhì)構(gòu)造的煤層氣，隨著開(kāi)發(fā)進(jìn)行，除了關(guān)注地面鉆井開(kāi)發(fā)外，逐漸開(kāi)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(kāi)發(fā)利用，以及國(guó)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(guó)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(duì)其合理開(kāi)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(shí)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(yè)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(hào)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(shuō)明各個(gè)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(yè)巖氣也是目前學(xué)者研究熱點(diǎn)，頁(yè)巖氣屬于新型非常規(guī)資源，它和煤層氣在來(lái)源和儲(chǔ)存層位不同，但在成藏條件及開(kāi)發(fā)技術(shù)方面有一定共性。開(kāi)發(fā)產(chǎn)能低，但開(kāi)采壽命和生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，分布范圍廣、厚度大，這些特點(diǎn)使得頁(yè)巖氣資源量巨大，能夠長(zhǎng)期的以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣，有些甚至可開(kāi)采80年。國(guó)家發(fā)改委相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，將頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣作為研究重點(diǎn)，加大勘探開(kāi)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(cè)分析

關(guān)鍵詞共線聚類突現(xiàn)詞是在特定時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)頻率突然增加的詞語(yǔ)，從圖譜中可以分析出哪個(gè)關(guān)鍵詞在何時(shí)成為研究熱點(diǎn)，突現(xiàn)詞的另一個(gè)特點(diǎn)就是具有時(shí)間延續(xù)性，可以輔助分析未來(lái)時(shí)間段的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)。使用CiteSpace軟件中的Burstness分析關(guān)鍵詞，對(duì)煤層氣抽采領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行的突現(xiàn)分析，可以探測(cè)到煤層氣抽采領(lǐng)域的前沿研究問(wèn)題。共檢測(cè)出15個(gè)突現(xiàn)詞，突現(xiàn)持續(xù)時(shí)間用加粗區(qū)段表示，見(jiàn)表3。早期的研究學(xué)者主要關(guān)注礦井瓦斯和開(kāi)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(shí)間為2007-2013年；其次是“滲透率”，突現(xiàn)強(qiáng)度為5.93，持續(xù)時(shí)間為2007-2022年；突現(xiàn)最弱的是“開(kāi)發(fā)模式”，強(qiáng)度為2.83。對(duì)關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析能對(duì)我國(guó)煤層氣領(lǐng)域近年來(lái)的研究熱點(diǎn)進(jìn)行必要總結(jié)，并預(yù)測(cè)未來(lái)的研究方向。

表3 2007-2022年間我國(guó)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(guó)等國(guó)家開(kāi)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(guò)將大量混有化學(xué)物質(zhì)的水灌入頁(yè)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(shí)現(xiàn)，不可否認(rèn)的是壓裂為世界能源開(kāi)發(fā)開(kāi)辟出了一條新路。我國(guó)煤層氣壓裂技術(shù)目前現(xiàn)場(chǎng)使用常規(guī)活性水壓裂較多，不斷向無(wú)水/少水壓裂技術(shù)方面進(jìn)行研究；煤層氣開(kāi)發(fā)壓裂技術(shù)正在朝著智能化方向發(fā)展[21-22]。這項(xiàng)技術(shù)也具有很大的爭(zhēng)論點(diǎn)，對(duì)環(huán)境帶來(lái)極大的污染傷害，也可能引起小幅地震。另一個(gè)更大問(wèn)題是水力壓裂投入的時(shí)間、金錢和研究是否會(huì)降低對(duì)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(huì)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(lái)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(guò)煤層的難易程度，滲透性是通過(guò)滲透率來(lái)界定。煤層滲透率是煤層氣開(kāi)發(fā)利用過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)之一，是評(píng)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(guó)煤層氣開(kāi)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(píng)判法[23]，對(duì)此進(jìn)行研究并構(gòu)建出有關(guān)煤層滲透率的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具有指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)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(duì)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(lái)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(lái)更是研究熱點(diǎn)。

(3)數(shù)值模擬是煤層氣開(kāi)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(kāi)采方案決策提供科學(xué)的理論依據(jù)。通過(guò)對(duì)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(chǔ)層參數(shù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析處理，為制定煤層氣開(kāi)發(fā)方案以及預(yù)測(cè)煤層氣井的長(zhǎng)期生產(chǎn)動(dòng)態(tài)提供科學(xué)依據(jù)[26]。張健等[27]在研究煤粉在煤儲(chǔ)層中流動(dòng)機(jī)理時(shí)，就通過(guò)數(shù)值模擬分析不同排水策略對(duì)產(chǎn)量的動(dòng)態(tài)影響，為煤層氣開(kāi)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(guó)煤層氣的數(shù)值模擬研究起步較晚，煤層氣資源的開(kāi)發(fā)和利用工藝還不完善，一些國(guó)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(wèn)題，沒(méi)有得到推廣[28]。

(4)不同的開(kāi)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(jìng)相研究的議題，我國(guó)在廢棄礦井采空區(qū)的煤層氣開(kāi)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(píng)價(jià)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(guò)程中存在安全隱患[15]。為評(píng)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(píng)估模型及方法，通過(guò)研究采空區(qū)煤層氣資源賦存狀況及資源量計(jì)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(guò)客觀分析我國(guó)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(shì)和研究前沿等，得出以下結(jié)論：

(1)從時(shí)間發(fā)展來(lái)看發(fā)文量大致分為2個(gè)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(lái)看刊載學(xué)術(shù)論文最多的依次是《煤礦安全》《中國(guó)煤層氣》《中國(guó)煤炭報(bào)》。

(2)從作者共現(xiàn)圖譜上看，晉煤集團(tuán)李國(guó)富的發(fā)文量最高，晉煤集團(tuán)是我國(guó)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(guó)煤層氣抽采領(lǐng)域的主要支撐力量；其次是王爭(zhēng)、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(guò)對(duì)關(guān)鍵詞分析，煤層氣、瓦斯抽采、晉煤集團(tuán)、開(kāi)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(shì)表明未來(lái)將在增大滲透率和廢棄礦井開(kāi)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(lái)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(wèn)題的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開(kāi)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(shí)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(shí)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(huì)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(lái)的工作中會(huì)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。