自“可持续发展”概念提出以来，我国各行各业开始转变传统的运营方式，逐渐向绿色、环保且符合人与自然和谐相处这一主线的运营方式转型。“绿色矿山”的概念正是在此时应运而生。2018年，自然资源部颁布了《绿色矿山建设规范》[1]，其中对于“绿色矿山”的定义如下：“绿色矿山”是指在矿产资源开发全过程中，实施科学有序开采，对矿区及周边生态环境扰动控制在可控范围内，实现环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和矿区社区和谐化的矿山。自然资源部发布的最新数据显示，截至2019年12月，我国共有607家绿色矿山试点，形成了一批可复制、能推广的新模式、新机制和新制度，标志着我国绿色矿山建设达到了一个新层次。加强绿色矿山建设体现了生态文明建设所要求的“高质量发展”“社会与环境和谐发展”“绿水青山就是金山银山”等思想，既是提高我国矿产资源保障能力的现实需要，也是转变经济发展模式、推动生态文明建设迈上新台阶的必然选择，对我国经济社会发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。
通过文献综述形式，梳理前人已发表的科研成果，分析当前研究现状和存在的技术问题，对于厘清某一学科的发展脉络、宏观把握学科走向以及洞悉未来热点研究方向具有重要作用。目前我国学者对于绿色矿山的研究主要集中在绿色矿山建设的评价体系[2]、新技术应用[3]和理论研究[4]等方面，鲜有对已有绿色矿山建设的文献资料的系统性梳理总结，缺乏采用定性与定量相结合的方法进行我国绿色矿山建设研究现状和未来发展趋势的综述性文献。本文采用CiteSpace软件构建我国绿色矿山建设研究的知识图谱，可视化分析该领域的研究现状、研究热点及未来发展趋势，深入探讨我国绿色矿山建设的优势和不足，并提出绿色矿山建设的发展对策，从而为进一步推动我国绿色矿山建设的理论研究和实践探索提供参考。
1 数据来源和知识图谱构建
1.1 数据来源及处理
选取国内最大的期刊全文数据库中国知网（CNKI）作为数据来源，为确保检索文献全面且符合主题，根据“绿色矿山”定义中的“环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和矿区社区和谐化”五大特征，分别添加“生态化”、“科学开采”、“资源高效利用”、“信息化”和“矿区和谐”检索关键词，并经初步查看，发现文献数量较多且质量参差不齐。为防止数据庞杂对分析结果造成干扰，本文最终选取文献质量较高的中文核心期刊、CSSCI和CSCD来源期刊作为数据分析来源。最终确定检索式为：SU=(‘绿色矿山’) OR SU=('矿山'+ '生态化'）OR SU=('矿山'+'科学开采') OR SU=('矿山'+'资源高效利用') OR SU=('矿山'+'信息化') OR SU=('矿山' +'矿区和谐')，期刊来源为核心期刊、CSSCI和CSCD。由检索结果可知，绿色矿山领域研究时间跨度为1999~2019年，共检索到相关文献426篇，采用人工判读方式剔除了会议宣传等不相关文献，最终获得有效文献数量为350篇。
1.2 知识图谱构建
知识图谱（Mapping Knowledge Domains）是一种可视化多学科融合的图形计量方法[5]，它具有“图”和“谱”的双重性质与特征，能够体现融合过程中知识资源及其载体，绘制、挖掘、分析和显示科学技术知识及其之间的相互联系并创造知识共享的环境，以促进相关领域的深入合作[6]。本文选用基于Java开发的引文空间（CiteSpace）软件进行我国绿色矿山建设研究的可视化分析[7]，通过对CNKI数据库文献格式（Refworks）的文件下载导入，使用关键路径算法（Pathfinder）等剪枝方法分别通过Author（作者）、Institution（机构）、Keyword（关键词）等节点分析作者发文量、机构发文量、研究热点和演进趋势研究，并进行相关知识图谱的绘制[8]。
2 绿色矿山知识图谱分析
2.1 发文数量分析
运用统计方法对我国学者已发表的绿色矿山研究论文数量及变化趋势（数据源：CNKI数据库）进行分析，结果如图1所示。
图1
图1
绿色矿山领域发文数量及变化趋势
Fig.1
Number and change trend of papers published in the field of green mines
由图1可知，迄今为止我国绿色矿山领域的研究大致划分为3个阶段，分别是发展起步期、蓬勃发展期和发展平稳期。
（1）1999~2005年，为绿色矿山建设的发展起步期。该阶段我国刚提出可持续发展理论，政府和矿业企业还没有足够的绿色发展意识，更没有意识到发展绿色矿山的必要性，因此，该阶段对于绿色矿山的研究很少，年发文数量最多为7篇，研究内容以信息化矿山为主[9,10]。
（2）2006~2014年，为绿色矿山建设的蓬勃发展期。该阶段年平均发文数量达21篇，发文数量总体呈波动上升，其原因是“可持续发展理念”逐步深入人心，国家注重传统行业大环境的调整和改善，提出了《中国矿业联合会绿色矿业公约》《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山的指导意见》《国家级绿色矿山基本条件》等一系列的政策性文件及相关条例，学术界研究热情高涨，发文数量随之增加。在2008年和2014年发文数量出现了明显的波峰，主要是因为2007年国家首次提出了“发展绿色矿业”倡议并于2008年签订了《绿色矿山公约》，从而掀起了绿色矿山研究的浪潮；2014年我国第三批绿色矿山试点单位的公布推动了绿色矿山评价体系的进一步完善。但该领域的研究内容较为分散，研究方向不聚焦（包括绿色矿山指标体系[11,12]、矿山生态保护[13,14]和矿山信息化[15,16]等，但信息化研究仍然占较大比重），尚未形成完整的研究体系。
2.2 发文作者分析
通过作者共现分析，能够识别出一个学科或领域的核心作者及其之间的合作强度和互引关系[22]，从而对某一领域的研究程度进行深层次的探讨。国内绿色矿山领域研究文献发文作者的合作网络知识图谱如图2所示，共现节点数量为29，连线数量为17，网络密度为0.0419，即在发文作者共现图谱中的节点数量和连线数量较少的情况下，图谱保持了较高的密度，说明该领域的相关研究主要集中在核心作者的论文上。由图谱光环大小和共现频次可知，许多学者对绿色矿山建设进行了深入研究，根据普赖斯定律[23,24]，核心作者发文数m = 0. 749 *
图2
2.3 发文机构分析
图3
图3
绿色矿山研究机构合作知识图谱
Fig.3
Cooperation knowledge map of green mine research institutions
表1 绿色矿山发文次数3次及以上的研究机构
Table 1
| 排名 | 发文数量/篇 | 机构名称 |
|---|---|---|
| 1 | 13 | 中国国土资源经济研究院 |
| 2 | 8 | 中国矿业联合会 |
| 3 | 6 | 中国矿业大学(北京)管理学院 |
| 4 | 4 | 中国地质大学(北京) |
| 5 | 3 | 神华和利时信息技术有限公司 |
| 6 | 3 | 江苏省地质调查研究院 |
由表1可知，从事绿色矿山研究的主要机构中，高校、研究院和矿业公司各占一定比重，但并没有形成“产学研”多方的有效合作。只有通过不同机构之间的相互合作，才能使研究人员深入了解社会及行业的实际需要，从而探索新的研究方向。因此，在今后的研究中，绿色矿山相关领域的高校、科研机构和矿山企业等应针对绿色矿山建设各方面开展深入交流与合作，积极探索绿色矿山建设的新方向，取得更具实践价值的成果。
2.4 关键词分析
通过关键词分析可以发现研究领域内的主要内容和核心观点，亦能反映研究热点、研究趋势和知识结构[30]。绿色矿山关键词共现网络如图4所示，共现节点数量为60，连线数量为80，网络密度为0.0452，节点数量和连线数量较少，但密度较大，说明我国绿色矿山研究逐渐走向成熟。图中的节点越大，连线颜色越深，说明该关键词的研究越深入，相关研究的联系也越密切。由图4可知，绿色矿山研究的主要方向为信息化、数字矿山、煤矿和绿色矿山建设等。所以在生态文明和高质量发展的背景下，矿业尤其是传统煤矿行业要实现转型升级、动能改造就必须以生态化为基础，信息化为手段，数字化为动力，实现全方位、多角度的绿色矿山建设。另外，金属矿山是我国绿色矿山建设的重要组成部分，但图4中并未出现与金属矿山相关的关键词，这从侧面反映出绿色矿山建设过程中针对金属矿山的相关研究较为薄弱。因此，未来还需要结合矿种类型精准细分绿色矿山建设现实要求，结合金属矿山的特征，进一步深化绿色矿山研究在具体矿种的应用发展。
图4
表2列出了绿色矿山研究高频关键词（出现次数超过5次），由表2可知，高频关键词呈现3个特点：（1）以矿山信息化（中心度为0.85）研究为主，高频词中的数字矿山（中心度为0.20）和智慧矿山（中心度为0.07）均与矿山信息化有关。（2）高频关键词中绿色矿业、绿色矿山建设、生态文明和绿色发展的出现频次也较多，说明我国绿色矿山的相关研究大多数是以可持续发展和绿色发展为基础。（3）现有的绿色矿山研究以绿色煤矿为主（中心度为0.28）。此外，关键词贡献网络中出现的评价指标体系、科学开采和物联网等均是与高频关键词联系紧密的领域。通过对关键词的研究，发现我国绿色矿山研究已经由传统的“绿化矿山”转变为由信息化等技术手段建立的数字矿山、智慧矿山等一系列符合我国生态文明建设的标准化绿色矿山。同时，随着时代的发展和地区的变更，研究和改革绿色矿山的评价体系，以期提高矿业“调结构、转方式”的内生动力，促进我国绿色矿山建设的发展，逐渐成为新的趋势。
表2 绿色矿山研究高频关键词
Table 2
| 出现次数 | 中心度 | 关键词 |
|---|---|---|
| 101 | 0.91 | 绿色矿山 |
| 50 | 0.85 | 信息化 |
| 39 | 0.28 | 煤矿 |
| 18 | 0.20 | 数字矿山 |
| 14 | 0.00 | 绿色矿业 |
| 12 | 0.72 | 矿山企业 |
| 11 | 0.00 | 绿色矿山建设 |
| 10 | 0.12 | 生态文明 |
| 9 | 0.91 | 绿色发展 |
| 7 | 0.06 | 自动化 |
| 7 | 0.07 | 智慧矿山 |
| 6 | 0.26 | 建设 |
2.5 演进趋势和前沿热点
通过对上述关键词图谱进行聚类，聚类的关键参数Modularity Q值为0.685>0.3，Mean Lilhouette值为0.5935>0.5[CiteSpace依据网络结构和聚类的清晰度，提供了模块值（Modularity Q值）和平均轮廓值（Lilhouette值）两个指标，它可以作为评判图谱绘制效果的一个依据。一般而言，Q值在［0，1）区间内，Modularity Q值>0.3就意味着划分出来的社团结构是显著的;当Lilhouette值为0.7时，聚类是高效率且令人信服的，若在0.5以上，一般认为聚类是合理的]即绿色矿山研究聚类结果的网络结构较明显且形成了有规律的聚类[10]，从而得出了关键词聚类的时间线图谱。
通过CiteSpace软件得到了可描述各聚类主题的代表关键词，这些代表关键词在一定程度上可以体现该研究领域的演进过程。由图5和表3可知，绿色矿山研究的演进方向可划分为6个领域，分别是矿山企业、绿色矿山、信息化、煤矿、数字矿山和企业管理。结合聚类时间线分析各个时间节点的研究热点与演变趋势。1999~2003年，关键词聚类中仅出现了信息化这一聚类分类，研究方向单一且较粗浅，只停留在矿山信息化的理论方向上[31]。2003~2005年，共包含3种关键词聚类，分别是矿山企业、信息化和数字矿山，此时研究内容已拓展至信息化技术在矿山企业管理中的应用[32]。2006~2014年，绿色矿山的概念逐渐成型，备受国内学者的重视，研究文献数量整体呈现增加趋势，且逐渐向可持续发展、和谐矿区等不同领域拓展。这一阶段突现强度最高的词为煤矿，说明此时我国绿色矿山建设研究的主体为煤炭行业[33,34]，研究内容集中在如何借助现代信息技术手段提升煤矿企业的矿山管理水平，且研究发现信息化和自动化被视为提高煤矿管理水平和管理效率的方法和技术。2014年以后，随着绿色矿山政策的相继出台，绿色矿山建设稳步发展，矿山企业、绿色矿山环境建设和数字矿山仍是热点话题。此时突现词为生态文明和物联网，说明现阶段我国绿色矿山的研究热点逐步转向物联网等信息化技术在绿色矿山建设中的实际应用[3,35]和矿山区域的生态文明建设[36,37]。
图5
表3 绿色矿山研究高频突现词Top 10
Table 3
| 突现词 | 强度 | 突现年份 |
|---|---|---|
| 煤矿 | 5.2313 | 2007~2013年 |
| 建设 | 2.0187 | 2008~2009年 |
| 信息化 | 3.8282 | 2010~2011年 |
| 自动化 | 2.6189 | 2010~2011年 |
| 循环经济 | 2.0906 | 2011~2012年 |
| 绿色矿山建设 | 2.0882 | 2013~2014年 |
| 矿山 | 2.0194 | 2013~2014年 |
| 数字矿山 | 2.7866 | 2014~2016年 |
| 生态文明 | 3.5138 | 2014~2017年 |
| 物联网 | 1.7751 | 2017~2019年 |
3 我国绿色矿山建设的对策建议
随着我国可持续发展的推进，我国矿业经济逐渐迈向高质量、绿色发展阶段，绿色矿山已成为实现矿业稳定有序发展的必然选择。为了推动绿色矿山建设，实现我国矿业现代化，需要矿业全行业、政府和研究机构通力合作。本文从技术、生态和政策3个层面出发，提出了我国绿色矿山建设的对策建议。
（1）从技术层面来看，矿山建设的自动化、数字化和信息化是推动绿色矿山建设的主要手段。第一，矿山企业需要创建全程绿色开采、损伤鉴定、原貌恢复等绿色矿山建设的成套技术体系，并建立与之匹配的专业化运维管理队伍及开采人员。同时，借助数字化建模软件、信息采集系统、人机交互系统和数据传输系统等手段架构可视化集成平台，实现矿山管理数字化、智能化和信息化。第二，加强智能采矿、智能运输、大数据、物联网、矿用机器视觉、5G矿井移动通信、矿井无线电安全、矿用机器人与救灾机器人自动导航、防盗采监测以及矿用可见光通信技术等现代化技术的研究与应用，进一步推动我国绿色矿山的发展。
（2）从生态层面来看，绿色矿山建设的关注重点应在矿山的生态修复和矿山区域的生态文明建设。第一，基于实际的调查结果，根据矿山的类型、区位条件和环境功能区划等因素，科学制定生态修复方案，并依照法律法规遵循“谁开发谁治理”的责任制，对于修复成效不佳、未达到标准的地区进行罚款， 严重者追究其刑事责任，从而保障修复的效果。同时，将矿山生态修复与土地增加挂钩，在条件成熟的矿山区域，将矿山生态修复与残余矿产资源利用结合起来。第二，大力推进绿色矿区建设，加强绿色矿山建设宣传，将可持续发展理念贯穿于矿业活动全过程并辐射到周边区域，带动社区居民共同参与绿色矿山生态文明建设工作，与社区合作共创人与自然和谐相处新局面，开创矿山建设的绿色发展新时期。
（3）从政策层面来看，需要建立和完善技术标准、管理制度及相关政策体系，建立绿色矿山建设的长效机制。首先，我国现有的绿色矿山标准尚不完善，需要遵循现有国家各类文件中绿色矿山政策体系的要求，根据绿色矿山试点建设情况，细化绿色矿山的相关政策，因矿制宜地总结出各地绿色矿山建设的差别化政策标准。其次，各地方政府部门联合建立切实可行、科学合理的监管管理条例，将绿色矿山建设纳入各级政府和相关主管部门的绩效考核，提高监管的力度和效率。同时，加大投入力度，与财政部门协商合作，制定与绿色矿山建设相关的税费政策和相关条例，形成以绿色矿山企业为导向的政策体系，在政策允许范围内保证省级以上绿色矿山企业在取得探矿权、采矿权时拥有优先选择权，为绿色矿山建设提供动力。最后，要加强政府、矿业企业与科研院所的合作和交流，构建“政府—科研院所—企业—民众”共同体，落实各方主体责任，运用政策激励增强科技创新动力，推动绿色矿山领域“产学研”一体化发展，协同推进绿色矿山建设发展。
4 结论
运用CiteSpace知识图谱分析工具对绿色矿山领域的相关研究文献进行定量分析，结合文献内容进行定性分析，认为我国绿色矿山研究大致划分为起步期、蓬勃期和平稳期，研究热点主要集中在矿山信息化、矿区生态文明建设以及矿山资源与经济发展等方面。在可持续发展和循环经济的背景下，绿色矿山建设效率和安全性的提高也需要信息化、智能化和自动化等手段，例如运用物联网、大数据与人工智能和虚拟施工技术等建设新型绿色矿山。
鉴于我国绿色矿山研究存在研究力量薄弱、机构之间的合作不紧密及研究深度不够等方面的不足，在查阅以往绿色矿山研究文献的基础上，从技术、生态和政策3个方面提出了绿色矿山建设的若干对策建议，以期更好地推动绿色矿山建设，实现资源开发与生态保护之间的和谐发展。
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