Записки горного института, 2024, № 2

На обложке экспонат Горного музея – малахит – минерал насыщенного зеленого цвета 
благодаря наличию соединений меди. По выражению А.Е.Ферсмана, это «камень яркой, 
сочной, жизнерадостной и вместе с тем шелковисто-нежной зелени». Основным источником 
малахита являются месторождения Демократической Республики Конго, США и других 
стран, однако по цвету и красоте узоров малахит зарубежных месторождений не может 
сравниться с уральским.

Горный музей – третья в мире по величине естественно-научная экспозиция, имеет более 
230 тысяч экспонатов, среди которых драгоценные металлы и камни, уникальные коллекции 
минералов, руд, горных пород, палеонтологических остатков, метеоритов, собрание 
моделей и макетов горной и горнозаводской техники, изделия камнерезного и ювелирного 
искусства.

Научный журнал «Записки Горного института» с 1907 года издается Санкт-Петербургским горным университетом императрицы 
Екатерины II – первым высшим техническим учебным заведением России, основанным в 1773  году Указом Екатерины  II как 
воплощение идей Петра  I и М.В.Ломоносова о подготовке инженеров для развития горнозаводского дела.  

На базе Санкт-Петербургского горного университета императрицы  
Екатерины II работает Международный центр компетенций  
в горнотехническом образовании под эгидой ЮНЕСКО, способствующий активному взаимодействию журнала с международным научным сообществом.

Цель журнала – создание информационного пространства,  
в котором отечественные и зарубежные ученые смогут представить результаты теоретических и эмпирических исследований, посвященных проблемам минерально-сырьевого комплекса. 
Журнал привлекает ведущих специалистов к публикации научных статей и содействует их продвижению в международное 
научное пространство. 

Публикуемые статьи освещают вопросы геологии, геотехнологии и инженерной геологии, горного и нефтегазового дела, 
обогащения, энергетики, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности, экономики сырьевых отраслей. 

Журнал индексируется Scopus (Q1), Web of Science Core 
Collection (ESCI), DOAJ Seal, RSCI, GeoRef, Google Scholar, 
РИНЦ, входит в белый список Министерства образования и науки 
РФ, приравнен к журналам из перечня ВАК категории К1.

Журнал выходит 6 раз в год. Средний срок до первого решения –  
1 месяц.

Статьи публикуются на безвозмездной основе. Перевод предос- 
тавляется автором. 

Санкт-Петербургский

горный университетет

Санкт-Петербургский

горный университетет

императрицы Екатерины II

Международный 

центр компетенций

в горнотехническом 

образовании

под эгидой ЮНЕСКО
Записки Горного института

Санкт-Петербургский

университетет

Международный 

центр компетенций

в горнотехническом 

образовании

под эгидой ЮНЕСКО
Записки Горного института

–

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, ректор 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)

ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
С.Г.Скублов, д-р геол.-минерал. наук, профессор, член Российского минералогического общества, эксперт Российского научного фонда и РАН (Санкт-Петербургский 
горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 

ОТВЕТСТВЕННЫЙ СЕКРЕТАРЬ
С.В.Синявина, канд. техн. наук, директор издательского дома «Записки Горного института» (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,
Санкт-Петербург, Россия)

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

О.Е.Аксютин, д-р техн. наук, чл.-кор. РАН, член правления, начальник департамента (ПАО «Газпром», Москва, Россия)
А.А.Барях, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, директор (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Пермь, Россия)
В.Н.Бричкин, д-р техн. наук, профессор, проректор по подготовке научных кадров (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
С.Г.Гендлер, д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН, зав. кафедрой безопасности производств (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
О.М.Ермилов, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, РАГН, зам. главного инженера по науке (ООО «Газпром добыча Надым» ПАО «Газпром», Надым, Россия)
В.П.Зубов, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых (Санкт-Петербургский горный университет императрицы 
Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Г.Б.Клейнер, д-р экон. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заместитель директора (Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия)
А.В.Козлов, д-р геол.-минерал. наук, член Российского минералогического общества, зав. кафедрой геологии и разведки месторождений полезных ископаемых 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Ю.Б.Марин, д-р геол.-минерал. наук, профессор, чл.-кор. РАН, почетный президент (Российское минералогическое общество, Санкт-Петербург, Россия)
В.А.Моренов, канд. техн. наук, доцент (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
М.А.Пашкевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
Т.В.Пономаренко, д-р экон. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
О.М.Прищепа, д-р геол.-минерал. наук, академик РАЕН, зав. кафедрой геологии нефти и газа (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
А.Г.Протосеня, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства горных предприятий и подземных сооружений (Санкт-Петербургский горный университет
императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
В.Е.Сомов, д-р экон. наук, канд. техн. наук, академик РАЕН, директор (ООО «Кинеф», Кириши, Россия)
А.А.Тронин, д-р геол.-минерал. наук, директор (Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия)
В.Л.Трушко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, зав. кафедрой механики
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
П.С.Цветков, канд. экон. наук, начальник управления по публикационной деятельности (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
А.Е.Череповицын, д-р экон. наук, профессор, зав. кафедрой экономики, организации и управления (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
Я.Э.Шклярский, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой общей электротехники (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, 
Россия)
В.А.Шпенст, д-р техн. наук, профессор, декан энергетического факультета (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Олег Анцуткин, профессор (Технологический университет, Лулео, Швеция)
Габриэль Вейсс, д-р наук, профессор, проректор по научной и исследовательской деятельности (Технический университет, Кошице, Словакия)
Хал Гургенчи, профессор (Школа горного машиностроения Квинслендского университета, Брисбен, Австралия)
Эдвин Кроке, д-р наук, профессор (Институт неорганической химии Фрайбергской горной академии, Фрайберг, Германия)
Чжоу Фубао, д-р наук, профессор, вице-президент (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай)
Чжао Юэмин, д-р наук, профессор, директор научного комитета (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай)

Разделы

•Геология  •Геотехнология и инженерная геология
•Экономика сырьевых отраслей    •Энергетика

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • 2024

У ч р е д и т е л ь  С а н к т - П е т е р б у р г с к и й  г о р н ы й  у н и в е р с и т е т и м п е р а т р и ц ы  Е к а т е р и н ы  I I

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-70453 от 20.07.2017
Лицензия ИД № 06517 от 09.01.02

Редакция: начальник РИЦ В.Л.Лебедев, редакторы Е.С.Дрибинская, М.Г.Хачирова, Л.В.Набиева

Компьютерная верстка Н.Н.Седых, В.И.Каширина, Е.А.Головинская 

Издается с 1907 года

ISSN 2411-3336

е-ISSN 2541-9404

Адрес учредителя и редакции: 21-я линия, 2, Санкт-Петербург, Россия, 199106
Тел. +7 (812) 328-8416;        факс +7 (812) 327-7359; 
Е-mail: pmi@spmi.ru
Сайт журнала: pmi.spmi.ru

 Санкт-Петербургский горный университет
императрицы Екатерины II, 2024
Подписано к печати 25.04.2024. Формат 60  84/8. Уч.-изд.л. 41.
Тираж 300 экз. Заказ 190. Отпечатано в РИЦ СПГУ.
Цена свободная.

Записки Горного института. 2024. Т. 266
Содержание

166

СОДЕРЖАНИЕ

Геология

Акматов Д.Ж., Маневич А.И., Татаринов В.Н., Шевчук Р.В., Забродин С.М. Оценка устой
чивости породного массива в районе подземной исследовательской лаборатории (Нижнеканский 
массив, участок Енисейский) .............................................................................................................
167

Ардалкар Р.М., Салунхе Й.Д., Гаонкар М.П., Мане С.Н., Гаисас О.А., Десаи Ш.Н., Редди А.В.Р.

Распределение радиационных дефектов по глубине в облученных алмазах: данные конфокальной 
микроспектроскопии.......................................................................................................................................
179

Гоев А.Г. Скоростное строение земной коры и верхней мантии Печенгского рудного района и 

сопредельных территорий в северо-западной части Лапландско-Кольского орогена методом функций 
приемника.........................................................................................................................................................
188

Кожанов Д.Д., Большакова М.А. Оценка вклада докембрийских отложений в формировании 

нефтеносности восточной части Волго-Уральского бассейна по результатам моделирования ..............
199

Савельев Д.Е., Сергеев С.Н., Макатов Д.К. Микроструктурные особенности хромититов и 

ультрамафитов месторождения Алмаз-Жемчужина (Кемпирсайский массив, Казахстан) по данным 
изучения методом дифракции обратно-рассеянных электронов (EBSD)...................................................
218

Геотехнология и инженерная геология

Виноградов Ю.И., Хохлов С.В., Зигангиров Р.Р., Мифтахов А.А., Суворов Ю.И. Оптимизация 

удельных энергозатрат на дробление горных пород взрывом на месторождениях со сложным геологическим строением ........................................................................................................................................
231

Горланов Е.С., Леонтьев Л.И. Направления технологического развития алюминиевых электро
лизеров..............................................................................................................................................................
246

Данильев С.М., Секерина Д.Д., Данильева Н.А. Локализация участков развития геомеханиче
ских процессов в подземных выработках по результатам трансформационно-классификационного 
анализа сейсморазведочных данных..............................................................................................................
260

Ермилов О.М., Джалябов А.А., Васильев Г.Г., Леонович И.А. Моделирование эффективности 

работы сезоннодействующих охлаждающих устройств при изменении статистического распределения погодных условий.....................................................................................................................................
272

Имашев А.Ж., Суимбаева А.М., Мусин А.А. Прогнозная оценка разубоживания руды при отра
ботке маломощных крутопадающих залежей системой подэтажных штреков.........................................
283

Предеин А.А., Гаршина О.В., Мелехин А.А. Технология ликвидации поглощений сшиваю
щимся тампонажным материалом на основе цемента и сшитого полимера..............................................
295

Тарасов В.В., Аптуков В.Н., Иванов О.В. Комплексная оценка деформирования системы 

жесткой армировки при конвергенции крепи шахтного ствола в неустойчивых породах....................
305

Цупкина М.В., Кирков А.Е., Клебанов Д.А., Радченко Д.Н. Обоснование необходимости улуч
шения стратегии управления функционированием горно-технической системы на основе анализа данных об отработке сложноструктурных блоков.............................................................................................
316

Чхэн Ван, Дань Ван, Цзэнциен Чхэнь, Чхэньлун Дуань, Чхэньян Чжоу. Изучение механизма 

тонкослойной сушки и диффузии низкосортного угля Внутренней Монголии и провинции Юньнань
326

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178

© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

167

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0

 
 
 
 
 
 

Научная статья 
 

Оценка устойчивости породного массива  

в районе подземной исследовательской лаборатории  

(Нижнеканский массив, участок Енисейский)  

 

Д.Ж.Акматов1,2, А.И.Маневич1,2, В.Н.Татаринов1,3, Р.В.Шевчук1,2,3, С.М.Забродин1 
1 Геофизический центр РАН, Москва, Россия 
2 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия 
3 Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, Москва, Россия 
 
 

Как цитировать эту статью: Акматов Д.Ж., Маневич А.И., Татаринов В.Н., Шевчук Р.В., Забродин С.М. 
Оценка устойчивости породного массива в районе подземной исследовательской лаборатории (Нижнеканский 
массив, участок Енисейский) // Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178. EDN ECCWUV 

 

 

Аннотация. Приведены результаты исследования геодинамических и горно-геологических условий участка 
Енисейский (Красноярский край), выбранного для строительства подземной исследовательской лаборатории. 
Лаборатория создается на глубине 500 м с целью обоснования пригодности породного массива для захоронения высокоактивных радиоактивных отходов. Породы представлены слаботрещиноватыми гнейсами, гранитами и дайками метадолеритов. Для оценки устойчивости массива выполнены полевые наблюдения на коренных обнажениях пород, включающие определение показателей качества массива, измерение трещиноватости 
пород и рейтинговую классификацию устойчивости по методу Н.Бартона, а также ГНСС-наблюдения за деформациями земной поверхности. Эти данные использованы при разработке трехмерной структурной модели, 
включающей литологию, разрывные нарушения, интрузивные тела, упруго-прочностные свойства пород, размеры зон динамического влияния разломов. Модель станет базой для задания граничных условий и построения 
трехмерных вариационных моделей напряженно-деформированного состояния, выявления зон концентрации 
опасных напряжений, а также планирования натурных геомеханических экспериментов в горных выработках 
подземной лаборатории. Полученные значения модернизированного индекса QR для основных типов пород 
позволили их отнести к устойчивым и среднеустойчивым, что соответствует крепким и очень крепким породам 
по шкале Бартона и рейтингу массива по геомеханической классификации. 
 
Ключевые слова: геоэкологическая безопасность; высокоактивные радиоактивные отходы; подземная исследовательская лаборатория; структурно-тектоническая модель; тектонический блок; разлом; рейтинговые 
оценки качества массива 
 
Благодарность. Работа выполнена в рамках государственного задания Геофизического центра РАН, утвержденного 
Минобрнауки России. 

 

Поступила: 29.10.2022          Принята: 25.10.2023          Онлайн: 26.02.2024          Опубликована: 25.04.2024 

 
 

Введение. В России накоплен огромный объем радиоактивных отходов (РАО), хранение 

которых на земной поверхности представляет чрезвычайную опасность для населения и окружающей среды. Наиболее опасными являются высокоактивные РАО, содержащие радионуклиды 
c периодом полураспада более 10 тыс. лет. На современном уровне научно-технического прогресса самым надежным способом удаления их из биосферы является захоронение РАО в глубокие 
непроницаемые геологические формации (кристаллические породы, соли, туфы). Фундаментальным 
условием обеспечения геоэкологической безопасности захоронения РАО являются изоляционные 
способности породного массива и слабоактивный геодинамический режим территории. Концепция безопасности геологических хранилищ РАО основана на использовании принципа многобарьерности, когда изоляцию РАО обеспечивает комплекс инженерных и природных барьеров. 
Каждый из барьеров выполняет свои функции в течение определенного времени. Очевидно, что  

ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА 

Journal of Mining Institute  

 

Сайт журнала: pmi.spmi.ru

ISSN 2411-3336; е-ISSN 2541-9404 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178
© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

168

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

самым долговечным является геологический барьер. Однако тектонические движения (медленные 
криповые и быстрые сейсмические) могут привести к разрушению структурно-тектонического 
блока (дальняя зона) с размещенными в нем выработками пункта глубинного захоронения РАО 
(ПГЗРО). Не меньшую опасность представляют геомеханические процессы, приводящие к образованию высокоградиентных зон концентрации напряжений или ослаблению приконтурной части 
(ближней зоны) горных выработок ПГЗРО. 

В 2022 г. в гранитогнейсовых породах Нижнеканского массива в 20 км севернее Красноярска 

началось строительство подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ) для принятия окончательного решения о возможности строительства ПГЗРО [1, 2]. Исследования в ПИЛ ведутся во 
многих развитых странах, использующих ядерные технологии: Швеции (Äspö), Финляндии 
(Onkalo), Швейцарии (Grimsel), Германии (Горлебен) [3-5], Японии (Mizunami), Китае (Бэйшань) и др. [6, 7]. В России разрабатывается программа исследований для ПИЛ Нижнеканского 
массива. Немаловажная часть этих исследований – геомеханические эксперименты. Для их 
проведения планируются специальные камеры и глубокие скважины [8-11]. Проектные решения по организации систем наблюдений включают обоснование методов и методик измерений 
оптимальных мест для датчиков и проведения натурных экспериментов, выбор необходимой аппаратуры и технических средств, взаимосвязь с другими экспериментами, алгоритмы обработки 
результатов наблюдений и т.д. [12].  

В статье приведены результаты разработки трехмерной геомеханической модели породного 

массива на участке Енисейский как начальной стадии этих работ. Предполагается, что на ее основе 
будут планироваться схемы расположения камер и скважин для натурных геомеханических экспериментов, размещения датчиков сети мониторинга и задаваться граничные условия для численного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) пород в пределах участка. 

Методы. На рис.1 приведен вариант объемно-планировочного решения расположения ис
следовательских выработок в ПИЛ на конец 2018 г. Лаборатория располагается на глубине 
500 м от земной поверхности и включает три шахтных ствола (вентиляционный, эксплуатационный для спуска РАО и персонала), систему горизонтальных выработок, исследовательские 
камеры и скважины. Эта схема носит предварительный характер и будет уточняться в зависимости от выявления особенностей геологического строения массива [1]. В первую очередь еще 

до проходки выработок должна 
быть разработана классификация 
устойчивости вмещающих пород, а также определены их критические свойства, влияющие 
как на долгосрочную стабильность ПГЗРО, так и обеспечение 
безопасных условий ведения горных работ на глубине 500 м при 
проходке выработок. При этом 
должны учитываться следующие 
основные параметры [13-15]. 

Зоны влияния разломов. Раз
ломные зоны являются потенциальными путями для миграции 
нуклидов за пределы санитарной 
зоны ПГЗРО [16-18]. Зоны динамического 
влияния 
разломов 

представляют собой сильно нарушенные по отношению к внутренним частям структурных блоков 
породы. Если они пересекают площадку, то могут быть триггерами 

Рис.1. Принципиальная схема ПИЛ (синим цветом выделены исследовательские 
выработки), цифрами – планируемые эксперименты по геомиграции (1-3); 
геохимии (4); геомеханике (5); инженерным барьерам (6-8); микробиологии (9); 

газовыделению (10); отработке технологии упаковки РАО (11, 12);  

прототипу захоронения (13); гидрогеологии (14); M – станции мониторинга 

14

14

М

М

5 

2 

9 
6 

3 

11

10

12
13

5 

М

4 

М

М

М

7 

М

10

5 

14

14

М

М

М

1 

8 

5 

М

14

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178

© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

169

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0

опасных геомеханических процессов в приконтурной части выработок и каналами инфильтрации 
подземных вод к контейнерам с РАО [19, 20]. 

Разломы классифицируются на три категории в зависимости от их длины [13, 14]: 
• класс А – разломы с длиной в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен кило
метров; 

• класс В – разломы с длиной от нескольких километров до десятков километров; 
• класс С – разломы, длина которых измеряется в метрах или сотнях метров. 
Зона динамического влияния разломов в настоящей статье является довольно общим понятием, 

которое включает все типы трещиноватых зон. Ширина зоны динамического влияния для местных и 
локальных разломов рассчитывается согласно формуле, приведенной в работе Г.Г.Кочаряна [21], 

,
FW
 kL
 
(1) 

где L – длина разлома, км; k – коэффициент, зависящий от масштаба и типа разрушения пород, 
диапазон изменения k от 0,1 до 0,2 для локальных и региональных разломов соответственно [22], некоторые авторы указывают меньшие значения k (до 10–4). 

Зонам разломов класса А запрещается захватывать строительную площадку ПГЗРО. Присут
ствие разломов класса В разрешено, но они не должны пересекать выработки, предназначенные 
для размещения РАО. Разломам класса С разрешается пересекать выработки, однако необходима 
рейтинговая оценка качества пород для принятия дополнительных мер.  

Химический индекс подземных вод. Отражает основные химические свойства флюидов – кислот
ность, щелочность, содержание солей и других химических элементов, от которых зависит стойкость инженерных барьеров к коррозии. Химический индекс 
R
Cchm
 включает три параметра: TDS – 

содержание общих растворенных твердых веществ; pH – кислотность/щелочность; Cl – параметр, 
который указывает на концентрацию хлоридных ионов в воде. Значение суммарного химического 
индекса определяется в зависимости от состава подземных вод. При 6 < pH < 10, TDS < 50 г/л, 
Cl < 20 г/л геохимическая обстановка вполне благоприятна и не снизит «качество» пород. Значение 
геохимического параметра определяется как 1,0. Если одно из этих требований не выполняется, то 
геохимическая обстановка считается в основном благоприятной и принимается значение 0,8. 
В противном случае геохимическая среда рассматривается как «малопригодная» и ей присваивается достаточно низкое значение 0,1. 

Тепловой эффект. Вследствие распада радионуклидов вмещающие породы будут подвер
гаться воздействию повышенных температур длительный период времени (по различным оценкам 
порядка 120-150 С в течение более 150 лет). В условиях одновременного воздействия горного 
давления и тектонических напряжений это может оказать существенное влияние на устойчивость 
пород. Свойства пород рассматриваются в двух аспектах. Величина теплопроводности может влиять 
на объемно-планировочные решения выработок ПГЗРО. Другой аспект – изменение физико-механических свойств под воздействием высокой температуры. Экспериментальные исследования в 
работе [23] подтвердили, что высокая температура может привести к значительному снижению 
механической прочности горных пород. В данной статье индекс теплового эффекта определяется 
как отношение прочности при одноосном сжатии при максимальной температуре 
Tmax
cd
 к значе
нию прочности при комнатной температуре 
Ccd
: 

max

.

T

R
cd

T

cd

C
C
 
 
(2) 

Предлагается использовать средневзвешенное значение индекса теплового эффекта в случае, 

если на исследуемом участке отмечается несколько типов пород. Например, если присутствуют 
гранит и метаморфическая порода (гнейсы) в соотношении 70 и 30 % соответственно, то индекс 
рассчитывается с использованием формулы: 

3
.
0,7
0,
gran
metam

R
R
R

T
T
T
C
C
C


 
(3) 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178
© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

170

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Q-индекс по Н.Бартону. Согласно исследованиям, проведенным в подземной лаборатории 

«Äspö» (Швеция) [6], выявлено, что параметры коэффициента релаксации напряжений (SRF) и обводненности пород Jw не являются подходящими для оценки устойчивости массива при подземной 
изоляции РАО [24, 25]. Поэтому в системе оценки пригодности массива пород для захоронения 
РАО принято использовать произведение четырех параметров: 

,
RQD
 
r

n
a

J
Q
J
J

 
 
(4) 

где RQD – индекс качества горных пород; Jn – количество систем трещин; Jr – показатель шероховатости поверхностей трещин (шероховатость наиболее неблагоприятного разрыва); Ja – выветрелость и изменение состояния трещин.  

Индекс качества пород, характеризующий их структурную нарушенность, рассчитывается по 

формуле [26-28]: 

RQD
100 %,
L
L




 
(5) 

где L  – сумма длин расстояний между естественными трещинами длиной более 10 см, м. 

Индекс гидравлической проводимости пород. Гидравлическая проводимость (скорость жид
кости через поры и трещины) играет важную роль, так как в случае разрушения инженерных барьеров определяет скорость выноса радионуклидов в окружающую среду (в данном случае в 
р. Енисей). Гидравлическая проводимость зависит от проницаемости, насыщения, плотности и 
вязкости жидкости, индекс определяется следующим образом: 

8

8

8

8

1,0,
если (
10
м/сут)
90 %;

0,7,
70 % если (
10
м/сут)
90 %;

0,3,
30 % если (
10
м/сут)
70 %;

0,1,
70 % если (
10
м/сут)
30 %,

R
w

K

K
J

K

K


















 








 
(6) 

где K – удельная гидравлическая проводимость (или проницаемость) горных пород. 

Индекс отношения прочности к напряжению. Механическая устойчивость выработок в ос
новном зависит от соотношения прочности и действующих напряжений в массиве пород [26, 29]. 
Обычно это оценивается по отношению прочности при одноосном сжатии к максимальному главному напряжению. Это отношение используют в качестве коэффициента запаса прочности [30]. 
В соответствии с классификацией устойчивости Бартона он определяется по формуле 

с
1

с
1

с
1

с
1

0,5,
если (
/
5)
90 %;

1,0,
70 % если (
/
5)
90 %;
SRF
5,0,
40 % если (
/
5)
70 %;

20,
если (
/
5)
40 %,

R

  



  


 
  



  



 
(7) 

где с – прочность пород при одноосном сжатии; 1 – максимальное напряжение в массиве; 
с/1 > 5 – процент данных о соотношении прочности и напряжений. 

В работе [31] представлена система классификации горных пород на основе Q-индекса по 

Н.Бартону, но адаптированная под особенности подземной изоляции РАО. Оценочный индекс 
пригодности вмещающих пород включает факторы теплового воздействия, химического состава 
подземных вод и водопроницаемость вмещаемого массива. Модернизированный индекс определяется формулой 

.
SRF

R

R
R
R
w

chm
T
R

J
Q
C
C Q

 
(8) 

Классификация породного массива по классу устойчивости приведена в табл.1. 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178

© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

171

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0

Таблица 1 

 

Категории массива горных пород по степени устойчивости  

 

QR  
Класс 
Степень устойчивости 
Категория устойчивости массива 

[40, 1000] 
I 
Высокая 
Устойчивый 

[10, 40] 
II 
Средняя 
Среднеустойчивый 

[0, 10] 
III 
Низкая 
Неустойчивый 

 
Характеристика породного массива. Нижнеканский массив расположен в зоне аккреции, на 

контакте двух крупных геологических структур – Сибирской платформы и Западно-Сибирской 
плиты [32]. Выбранный для строительства ПИЛ участок Енисейский имеет размеры приблизительно 2  3 км и находится на северо-западе гранитоидного Нижнеканского массива. На рис.2 

Рис.2. Структурно-тектоническая схема района. Черные линии – разломы: толстые – главные, средней  

толщины – региональные, тонкие – локальные, пунктирные – предполагаемые разломы 

1 – аллювиальные отложения (галечники, пески); 2 – юрские отложения (песчаники, алевролиты, аргиллиты);  

3 – ранние архейские гнейсы, кристаллосланцы атамановской серии; 4 – позднерифейские граниты биотитовые [33]  

93.54 В 
93.60 В 
93.66 В 
93.72 В 

56.34 С 

56.28 С 

0 
1 
2 
3 км
Границы уч. Енисейский 

Стройплощадка ПИЛ 

1 

4 

2 

 

3 

Меридиональный 

Студеный 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178
© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

172

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

показаны основные тектонические нарушения 
района [32]. Более детальная характеристика 
тектонических и геологических условий приведена в работах [9, 30-32, 34]. Правобережный и 
Шумихинский разломы разделяют участок 
Енисейский на три структурных блока. По геологическим данным, Правобережный разлом 
считается тектонически активным. По анализу морфологии рельефа выделяются локальные разломы и трещины. На расстоянии 
2-3 км к западу от границы участка проходит 
активный Муратовский разлом, который многие геологи считают границей между Сибирской платформой и Западно-Сибирской плитой [8-9]. 

На основе разработанной классификации 

была построена 3D-модель участка, включающая 11 разломов различных классов. Трехмерная модель визуально показана на рис.3. 
Среди разломов два относятся к классу А и 
простираются более чем на 30 км. Они находятся в западной части исследуемой территории. В пределах строительной площадки 
ПИЛ выявлены разломы класса С длиной от 

300 до 1000 м. Эти локальные разломы ориентированы на северо-восток, и их количество превышает 16. В соответствии с классификацией оценки пригодности, разломы класса А не достигают 
контур строительной площадки. Разлом класса B (Безымянный) пересекает строительную площадку, не достигая выработок ПГЗРО. Можно сделать вывод, что участок Енисейский оценивается как пригодный для строительства ПИЛ. 

На участке Енисейский пробурено 17 скважин с отбором керна и выполнено определение 

физико-механических свойств горных пород (табл.2) [35]. По причине того, что документация 
кернового материала для определения категорий устойчивости породных массивов не велась, 
в 2021-2022 гг. было выполнено геотехническое документирование скальных обнажений с целью определения степени нарушенности горных пород и оценки их устойчивости [33]. Статистическая обработка результатов показала, что трещины в зоне динамического влияния Муратовского разлома имеют северо-восточное направление (рис.4, в), Безымянного разлома –  
северо-восточное – юго-западное и юго-восточное – северо-западное (азимут 10 и 130) 
(рис.4, г). В отличие от гранитогнейсовых пород, дайковые комплексы метадолеритов менее 
трещиноватые [35]. 

 

Таблица 2  

 

Сводные физико-механические свойства горных пород на участке Енисейский  

 

Характеристика 

Породы 

Гнейсы 
Метадолериты 

Объемный вес, т/м3 
2,75 
2,91 

Коэффициент Пуассона 
0,27 
0,29 

Модуль упругости, МПа 
(7,0-7,7)∙104 
9,15∙104 

Модуль деформации, МПа 
5,9∙104 
7,09∙104 

Предел прочности на одноосное сжатие, МПа 
131,0 
143,9 

Предел прочности на растяжение, МПа 
12,89 
12,41 

Предел прочности на сдвиг, МПа 
57,15 
99,6 

Рис.3. Трехмерная модель основных тектонических нарушений.

Разломы: Р1 – Муратовский; Р2 – Атамановский;  

Р3 – Кантатский; Р4 – Шумихинский; Р5 – Правобережный; 
Р6 – Безымянный; Р7 – Студеный; Р8 – Меридиональный; 

Р9 – Байкальский; Р10 – Богдановский; Р11 – № 1 

1 – гнейс; 2 – разломы; 3 – контур площадки ПГЗРО 

Р11
Р5

Р4

Р2

Р1

Р7
Р8
Р10

Р6

Р3

Р9

0 
1000
2000
3000 4000 м

Р6
1 
2 
3 

N

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 266. С. 167-178

© Д.Ж.Акматов, А.И.Маневич, В.Н.Татаринов, Р.В.Шевчук, С.М.Забродин, 2024 

EDN ECCWUV 

173

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0

При задании граничных условий для моделирования полей напряжений очень важно правиль
ное направление внешних тектонических усилий [36-39]. Результаты геолого-геофизических исследований показывают, что поле напряжений а районе характеризуется доминирующими напряжениями субгоризонтального сжатия по азимутам около 40. Более детальное изучение современного НДС Нижнеканского массива приведено в работе [8]. По результатам анализа ориентации 
осей и скоростей деформаций, полученных средствами ГНСС, очевидно, что поле деформаций 
представляет собой весьма «мозаичную» картину (рис.5). Северная и восточная границы участка 
западнее от Правобережного разлома в основном характеризуются субмеридиональным растяжением. Западная граница участка, соответствующая оси Правобережного разлома, подвергается 
субмеридиональному сжатию и субширотному растяжению. Зона к северу от разлома Безымянный 
испытывает растяжение, в то время как блок, ограниченный Меркурьевским и Верхнешумихинским разломами, сжатие.  

На расстоянии 3 км от участка Енисейский ранее были выполнены работы по оценке напря
жений методом гидроразрыва. Они показали, что горизонтальное напряжение σxx = σyy = 13,5 МПа, 
а вертикальное σzz = 12 МПа. В других работах [33, 40] отмечается, что напряжения в массиве составляют 21,4 МПа. Как видно, данные весьма противоречивые. При геотехнической документации скальных обнажений площадки выбирались равномерно в различных геологических условиях. 
Подробно изучалась зона динамического влияния Муратовского разлома, на расстоянии до 1 км 
от него были выполнены измерения на четырех геологических площадках. Еще три площадки 
были выбраны на удалении от местных тектонических нарушений – в массивах, не нарушенных 
интрузивными телами даек. Пять площадок исследований соответствовали разрывным нарушениям местного масштаба – Байкальский, Кантатский, Безымянный, Верхнешумихинский и Меркурьевский разломы. Еще четыре площадки описаны в ходе рекогносцировочных маршрутов, 

Рис.4. Стереограммы трещиноватости пород Нижнеканского массива в зонах  

динамического влияния Муратовского (а) и Безымянного (б) разломов;  

роза-диаграмма трещиноватости в зонах динамического влияния Муратовского (в) 

и Безымянного (г) разломов  

0
0

0
0

180
180

180
180

270

270

270

270

90
90

90
90

а
б

в
г 

25,0
20,0
15,0
10,0
5,0 
0,0 

12,0
10,0
8,0 
6,0 
4,0 

0,0 
2,0