2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University NYZMSJ pmi-16417 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16417 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Influence of technogenic brines on the strength characteristics of rocks in the productive strata of the Palashersky section of the Verkhnekamskoe potassium-magnesium salt deposit Влияние техногенных рассолов на прочностные характеристики пород продуктивной толщи Палашерского участка Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей Rysin Aleksandr I. Рысин А. И. Rysin Aleksandr I. aleksandr.rysin@pte.eurochem.ru 0009-0005-3489-2195 ООО «ПроТех Инжиниринг» (Санкт-Петербург, Россия) LLC ProTech Engineering (Saint Petersburg, Russia) Lebedeva Anastasiya M. Лебедева А. М. Lebedeva Anastasiya M. amlebedeva07@gmail.com 0009-0005-8046-364X ООО «ПроТех Инжиниринг» (Санкт-Петербург, Россия) LLC ProTech Engineering (Saint Petersburg, Russia) Karasev Maksim A. Карасев М. А. Karasev Maksim A. Karasev_MA@pers.spmi.ru 0000-0001-8939-0807 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II (Санкт-Петербург, Россия) Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University (Saint Petersburg, Russia) Nurtdinov Anton S. Нуртдинов А. С. Nurtdinov Anton S. anton.nurtdinov@pte.eurochem.ru 0009-0000-6934-4547 ООО «ПроТех Инжиниринг» (Санкт-Петербург, Россия) LLC ProTech Engineering (Saint Petersburg, Russia) 26 06 2025 2025 274 142 153 28 03 2024 28 01 2025 25 08 2025 © Aleksandr I. Rysin, Anastasiya M. Lebedeva, Maksim A. Karasev, Anton S. Nurtdinov 2025 А. И. Рысин, А. М. Лебедева, М. А. Карасев, А. С. Нуртдинов Aleksandr I. Rysin, Anastasiya M. Lebedeva, Maksim A. Karasev, Anton S. Nurtdinov CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16417

Рассмотрена взаимосвязь факторов ослабления массива калийно-магниевых солей Палашерского участка Верхнекамского месторождения – содержания в пласте глинистого материала в виде галопелитовых прослоев и воздействия техногенных рассолов на прочностные характеристики пород продуктивной толщи в процессе закладочных работ выработанного пространства. Представлены результаты лабораторных исследований влияния содержания нерастворимого остатка и влажности соляных пород на их прочностные характеристики. Построены зависимости изменения прочности, влажности и предельных деформаций от времени выдержки в рассолах. На основании результатов выполненных испытаний установлено, что насыщенный рассол не оказывает существенного воздействия на предел прочности сильвинита и каменной соли, но влияет на интенсивность деформируемости.

The study examines the relationship between the weakening factors of the potassium-magnesium salt massif in the Palashersky section of the Verkhnekamsk deposit – specifically, the content of clay material in the form of halopelitic interlayers and the impact of technogenic brines on the strength characteristics of rocks in the productive strata during backfilling operations in mined-out areas. The results of laboratory studies on the influence of insoluble residue content and moisture on the strength properties of salt rocks are presented. Dependencies of changes in strength, moisture, and ultimate deformations on the duration of exposure to brines were established. Based on the test results, it was found that saturated brine does not significantly affect the compressive strength of sylvinite and rock salt but influences the intensity of deformability.

 Ключевые слова соль прочность глинистые прослойки нерастворимый остаток рассол устойчивость целиков Keywords salt strength clay interlayers insoluble residue brine pillar stability Барях А.А., Смирнов Э.В., Квиткин С.Ю., Тенисон Л.О. Калийная промышленность России: проблемы рационального и безопасного недропользования // Горная промышленность. 2022. № 1. С. 41-50. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-1-41-50 Baryakh A.A., Smirnov E.V., Kvitkin S.Y., Tenison L.O. Russian potash industry: Issues of rational and safe mining. Russian Mining Industry. 2022. N 1, p. 41-50 (in Russian). DOI: 10.30686/1609-9192-2022-1-41-50 Зубов В.П., Ковальский Е.Р., Антонов С.В., Пачгин В.В. Повышение безопасности шахт при разработке верхнекамских калийных и магниевых солей // Горный информационно-аналитический вестник. 2019. № 5. С. 22-33. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33 Zubov V.P., Kovalski E.R., Antonov S.V., Pachgin V.V. Improving the safety of mines in developing Verkhnekamsk potassium and magnesium salts. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2019. N 5, p. 22-33 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33 Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development // EUROROCK2018: Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses: Proceedings of the 2018 European Rock Mechanics Symposium, 22-26 May 2018, Saint Petersburg, Russia. CRC Press, 2018. Vol. 1. P. 3-16. DOI: 10.1201/9780429462078 Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development. EUROROCK2018: Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses: Proceedings of the 2018 European Rock Mechanics Symposium, 22-26 May 2018, Saint Petersburg, Russia. CRC Press, 2018. Vol. 1, p. 3-16. DOI: 10.1201/9780429462078 Dzhinoridze N.M. Upper Kama deposit of lower permian potash-magnesium salts; peculiarities of halogenesis, tectonic development and mineral transformation // Prace Panstwowego Instytutu Geologicznego. 1997. № 157. Part 3. P. 69-70. Dzhinoridze N.M. Upper Kama deposit of lower permian potash-magnesium salts; peculiarities of halogenesis, tectonic development and mineral transformation. Prace Panstwowego Instytutu Geologicznego. 1997. N 157. Part 3, p. 69-70. Ковальский Е.Р., Конгар-Сюрюн Ч.Б., Петров Д.Н. Проблемы и перспективы внедрения многостадийной выемки руды при отработке запасов калийных месторождений // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 2 (56). С. 349-364. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-349-364 Kovalski E.R., Kongar-Syuryun Ch.B., Petrov D.N. Challenges and prospects for several-stage stoping in potash minining. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023. Vol. 15. N 2 (56), p. 349-364 (in Russian). DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-2-349-364 Беляков Н.А., Беликов А.А. Прогноз целостности водозащитной толщи на Верхнекамском месторождении калийных руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 33-46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_33 Belyakov N.A., Belikov A.A. Prediction of the integrity of the water-protective stratum at the Verkhnekamskoye potash ore deposit. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. N 6-2, p. 33-46 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_33 Басов И.Г., Лузгин Ю.Н. К определению прочности горных пород при одноосном сжатии // Известия Томского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института им. С.М.Кирова. 1968. Т. 158. С. 62-67. Basov I.G., Luzgin Yu.N. On determining rock strength under uniaxial compression. Izvestiya Tomskogo ordena Trudovogo Krasnogo Znameni politekhnicheskogo instituta im. S.M.Kirova. 1968. Vol. 158, p. 62-67 (in Russian). Ильинов М.Д., Коршунов В.А., Поспехов Г.Б., Шоков А.Н. Комплексные экспериментальные исследования механических свойств горных пород: проблемы и пути их решения // Горный журнал. 2023. № 5. С. 11-18. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.02 Ilinov M.D., Korshunov V.A., Pospekhov G.B., Shokov A.N. Integrated experimental research of mechanical properties of rocks: Problems and solutions. Gornyi zhurnal. 2023. N 5, p. 11-18 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2023.05.02 Ковальский Е.Р., Громцев К.В., Петров Д.Н. Моделирование процесса деформирования междукамерных целиков в условиях закладки очистных камер // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 9. С. 87-101. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-9-0-87-101 Kovalski E.R., Gromtsev K.V., Petrov D.N. Modeling deformation of rib pillars during backfill. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020. N 9, p. 87-101 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2020-9-0-87-101 Куранов А.Д., Багаутдинов И.И., Котиков Д.А., Зуев Б.Ю. Комплексный подход к прогнозу устойчивости предохранительного целика при слоевой системе разработки запасов Яковлевского месторождения // Горный журнал. 2020. № 1. С. 115-119. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.23 Kuranov A.D., Bagautdinov I.I., Kotikov D.A., Zuev B.Yu. Integrated approach to safety pillar stability in slice mining in the Yakovlevo deposit. Gornyi zhurnal. 2020. N 1, p. 115-119 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2020.01.23 Liang W., Yang C., Zhao Y. et al. Experimental investigation of mechanical properties of bedded salt rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2007. Vol. 44. Iss. 3. P. 400-411. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2006.09.007 Liang W., Yang C., Zhao Y. et al. Experimental investigation of mechanical properties of bedded salt rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2007. Vol. 44. Iss. 3, p. 400-411. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2006.09.007 Господариков А.П., Киркин А.П., Трофимов А.В., Ковалевский В.Н. Определение физико-механических свойств горных пород при применении противоударных разгрузочных мероприятий // Горный журнал. 2023. № 1. С. 26-34. DOI: 10.17580/gzh.2023.01.04 Gospodarikov A.P., Kirkin A.P., Trofimov A.V., Kovalevsky V.N. Determination of physical and mechanical properties of rocks using anti-burst destress measures. Gornyi zhurnal. 2023. N 1, p. 26-34 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2023.01.04 Беликов А.А., Беляков Н.А. Методика прогноза напряженно-деформированного состояния междукамерных целиков, закрепленных податливой тросовой крепью // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 4. С. 20-34 (in English). DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_20 Belikov A.A., Belyakov N.A. Method of predicting the stress-strain state of interchamber pillars lined with a compliant rope fastener. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023. N 4, p. 20-34. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_20 Рыбак Я., Хайрутдинов М.М., Кузиев Д.А. и др. Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 61-70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2 Rybak J., Khayrutdinov M.M., Kuziev D.A. et al. Prediction of the geomechanical state of the rock masswhenmining salt deposits with stowing. Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 253, p. 61-70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2 Ильинов М.Д., Петров Д.Н., Карманский Д.А., Селихов А.А. Аспекты физического моделирования процессов структурных изменений образцов горных пород при термобарических условиях больших глубин // Горные науки и технологии. 2023. Т. 8. № 4. С. 290-302. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-09-150 Ilyinov M.D., Petrov D.N., Karmanskiy D.A., Selikhov A.A. Physical simulation aspects of structural changes in rock samples under thermobaric conditions at great depths. Mining Science and Technology. 2023. Vol. 8. N 4, p. 290-302. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-09-150 Паньков И.Л., Морозов И.А. Деформирование соляных пород при объемном многоступенчатом нагружении // Записки Горного института. 2019. Т. 239. С. 510-519. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.510 Pankov I.L., Morozov I.A. Salt Rock Deformation under Bulk Multiple-Stage Loading. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 239, p. 510-519. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.510 Щукин Е.Д. Влияние активной среды на механическую устойчивость и повреждаемость поверхности твердого тела // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. 2012. Т. 53. № 1. С. 50-72. Schukin E.D. Influence of the active environment on the mechanical stability and damageability of the surface firm body. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 2. Khimiya. 2012. Vol. 53. N 1, p. 50-72 (in Russian). Ребиндер П.А., Щукин Е.Д. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения // Успехи физических наук. 1972. Т. 108. Вып. 1. С. 3-42. DOI: 10.3367/UFNr.0108.197209a.0003 Rebinder P.A., Shchukin E.D. Surface phenomena in solids during the course of their deformation and failure. Soviet Physics Uspekhi. 1973. Vol. 15. N 5, p. 3-42. DOI: 10.1070/PU1973v015n05ABEH005002 Траскин В.Ю. Эффект Ребиндера в тектонофизике // Физика Земли. 2009. № 11. С. 22-33. Traskin V.Yu. Rehbinder Effect in Tectonophysics. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2009. Vol. 45. N 11, p. 952-963. DOI: 10.1134/S1069351309110032 Корнев В.М. Количественное описание эффекта Ребиндера (хрупкие и квазихрупкие тела): от замедления разрушения до самопроизвольного диспегирования // Физическая мезомеханика. 2003. Т. 6. № 3. С. 9-18. Kornev V.M. Quantitative description of the Rehbinder effect (brittle and quasi-brittle solids): from fracture retardation to spontaneous dispersion. Fizicheskaya mezomekhanika. 2003. Vol. 6. N 3, p. 9-18 (in Russian). Малкин А.И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 2. С. 239-256. Malkin A.I. Regularities and mechanisms of the Rehbinder’s effect. Colloid Journal. 2012. Vol. 74. N 2, p. 223-238. DOI: 10.1134/S1061933X12020068 Скворцова З.Н. Деформация по механизму растворения-переосаждения как форма адсорбционного пластифицирования природных солей // Коллоидный журнал. 2004. Т. 66. № 1. С. 5-15. Skvortsova Z.N. Deformation by the Mechanism of Dissolution–Reprecipitation as a Form of Adsorption Plasticization of Natural Salts. Colloid Journal. 2004. Vol. 66. N 1, p. 1-10. DOI: 10.1023/B:COLL.0000015048.05161.0b Ставрогин А.Н. Исследования реологических грунтов // Ленинград: Энергия, 1968. Вып. 38. С. 44-46. Stavrogin A.N. Studies of rheological soils. Leningrad: Ehnergiya, 1968. Iss. 38, p. 44-46 (in Russian). Urai J.L., Spiers C.J., Zwart H.J., Lister G.S. Weakening of rock salt by water during long-term creep // Nature. 1986. Vol. 324. Iss. 6097. P. 554-557. DOI: 10.1038/324554a0 Urai J.L., Spiers C.J., Zwart H.J., Lister G.S. Weakening of rock salt by water during long-term creep. Nature. 1986. Vol. 324. Iss. 6097, p. 554-557. DOI: 10.1038/324554a0 Hickman S.H., Evans B. Kinetics of pressure solution at halite-silica interfaces and intergranular clay films // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1995. Vol. 100. Iss. B7. P. 13113-13132. DOI: 10.1029/95JB00911 Hickman S.H., Evans B. Kinetics of pressure solution at halite-silica interfaces and intergranular clay films. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1995. Vol. 100. Iss. B7, p. 13113-13132. DOI: 10.1029/95JB00911 Hickman S.H., Evans B. Experimental pressure solution in halite: the effect of grain/interphase boundary structure // Journal of the Geological Society. 1991. Vol. 148. № 3. P. 549-560. DOI: 10.1144/gsjgs.148.3.0549 Hickman S.H., Evans B. Experimental pressure solution in halite: the effect of grain/interphase boundary structure. Journal of the Geological Society. 1991. Vol. 148. N 3, p. 549-560. DOI: 10.1144/gsjgs.148.3.0549 Борзаковский Б.А., Шилов А.В. Процессы выщелачивания солей при затоплении рудника БКПРУ-1 // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 9. С. 136-143. Borzakovskii B.A., Shilov A.V. Salt leaching processes during flooding of the BKPRU-1 mine. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2010. N 9. p. 136-143 (in Russian). Молоштанова Н.Е. Минеральный состав нерастворимого остатка галопелитов из «коржей» Верхнекамского месторождения // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2011. № 11. С. 49-50. Moloshtanova N.E. The mineral composition of the insoluble residue of halopelites from the “cores” of the Verkhnekamskoye deposit. Geologiya i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala. 2011. N 11, p. 49-50 (in Russian). Чайковский И.И. Химико-генетическая типизация первичных соляных пород Верхнекамского месторождения // Горное эхо. 2020. № 1. С. 27-31. DOI: 10.7242/echo.2020.1.6 Chaikovskii I.I. Chemical and genetic typification of primary salt rocks of the Verkhnekamskoye deposit. Gornoe ehkho. 2020. N 1, p. 27-31 (in Russian). DOI: 10.7242/echo.2020.1.6 McBeck J., Mair K., Renard F. Linking macroscopic failure with micromechanical processes in layered rocks: How layer orientation and roughness control macroscopic behavior // Tectonophysics. 2019. Vol. 750. P. 229-242. DOI: 10.1016/j.tecto.2018.11.016 McBeck J., Mair K., Renard F. Linking macroscopic failure with micromechanical processes in layered rocks: How layer orientation and roughness control macroscopic behavior. Tectonophysics. 2019. Vol. 750, p. 229-242. DOI: 10.1016/j.tecto.2018.11.016 Tijani M., Hadj-Hassen F., Rouabhi A. et al. Effect of insoluble materials on salt behavior during creep tests // Mechanical Behavior of Salt VII: Proceedings of the 7th Conference on the Mechanical Behavior of Salt, 16-19 April 2012, Paris, France. CRC Press, 2012. P. 97-103. DOI: 10.1201/b12041 Tijani M., Hadj-Hassen F., Rouabhi A. et al. Effect of insoluble materials on salt behavior during creep tests. Mechanical Behavior of Salt VII: Proceedings of the 7th Conference on the Mechanical Behavior of Salt, 16-19 April 2012, Paris, France. CRC Press, 2012, p. 97-103. DOI: 10.1201/b12041 Yinping Li, Wei Liu, Chunhe Yang, Daemen J.J.K. Experimental investigation of mechanical behavior of bedded rock salt containing inclined interlayer // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 69. P. 39-49. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2014.03.006 Yinping Li, Wei Liu, Chunhe Yang, Daemen J.J.K. Experimental investigation of mechanical behavior of bedded rock salt containing inclined interlayer. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2014. Vol. 69, p. 39-49. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2014.03.006 Басалаева П.В., Куранов А.Д. Оценка влияния угла падения литологически неоднородной прослойки пород на устойчивость горизонтальной горной выработки при ее проходке // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 3. С. 17-30. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_3_0_17 Basalaeva P.V., Kuranov A.D. Influence of dip angle of lithologically nonuniform interburden on horizontal mine opening stability during driving. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024. N 3, p. 17-30 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2024_3_0_17 Каблинов О.С., Чайковский И.И. О влиянии формы выделения глинистого материала на прочность каменной соли // Горное эхо. 2021. № 2 (83). С. 3-6. Kablinov O.S., Chaikovskii I.I. On the effect of the form of separation of clay material on the strength of rock salt. Gornoe ehkho. 2021. N 2 (83). p. 3-6 (in Russian). Чайковский И.И., Каблинов О.С. О геологических причинах, влияющих на прочность образцов солей Верхнекамского месторождения // Стратегия и процессы освоения георесурсов: Материалы ежегодной научной сессии Горного института УрО РАН по результатам НИР в 2008 г., 20-24 апреля 2009. Пермь: Горный институт УрО РАН, 2009. С. 5-7. Chaikovskii I.I., Kablinov O.S. On the geological causes affecting the strength of salt samples from the Verkhnekamskoye deposit. Strategy and Processes of Mastering of Georesource: Materials of annual scientific session of Mining Institute of Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 20-24 April 2009. Perm: Mining Institute of Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2009, p. 5-7 (in Russian).