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 IOOQPZ pmi-16678 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16678 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Investigation of rock burst hazard formation features in tectonic discontinuity zones of the Khibiny deposits Исследование особенностей формирования удароопасности в зонах тектонических нарушений Хибинских месторождений Bagautdinov Ilya I. Багаутдинов И. И. Bagautdinov Ilya I. bagautdinov_ii@pers.spmi.ru 0009-0000-9590-8764 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ (Санкт-Петербург, Россия) Empress Catherine ΙΙ Saint Petersburg Mining University (Saint Petersburg, Russia) Shabarov Arkadii N. Шабаров А. Н. Shabarov Arkadii N. shabarov_an@pers.spmi.ru 0000-0001-7925-3163 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ (Санкт-Петербург, Россия) Empress Catherine ΙΙ Saint Petersburg Mining University (Saint Petersburg, Russia) 04 02 2026 2026 278 30 40 20 02 2025 09 12 2025 25 03 2026 © 2026 И. И. Багаутдинов, А. Н. Шабаров © 2026 Ilya I. Bagautdinov, Arkadii N. Shabarov 2026 И. И. Багаутдинов, А. Н. Шабаров Ilya I. Bagautdinov, Arkadii N. Shabarov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/16678

Опасность горных ударов на Хибинских месторождениях в значительной степени обусловлена их блоковым строением и природным гравитационно-тектоническим полем напряжений в массиве. Детализированный анализ задокументированных случаев горных ударов на месторождениях Кольского п-ова позволил разработать классификацию геодинамических событий по механизму их возникновения. В ходе анализа было установлено, что в период 1980-2024 гг. 40 % всех горных ударов были приурочены к геологическим нарушениям с высокой прочностью материала-заполнителя. Такие геодинамические события происходят в результате активации комбинированного механизма. Причиной геодинамического события в этом случае является сочетание структурных нарушений массива скальных пород с высоким уровнем тектонических напряжений. Важным критерием удароопасности в районе геологических нарушений в высоконапряженных массивах является их относительная жесткость, а следовательно, и степень трещиноватости применительно к натурным условиям массива горных пород. Механизм такого класса горных ударов может быть описан в рамках теории жестких прессов. По результатам исследований обоснована необходимость уделять серьезное внимание разработке специальных мероприятий для предотвращения или минимизации риска возникновения геодинамических событий при приближении к тектоническим нарушениям с высокой прочностью материала-заполнителя очистных и подготовительных выработок.

The hazard of rock bursts at the Khibiny deposits is largely due to their block structure and the natural gravitational-tectonic stress field in the rock mass. A detailed analysis of documented cases of rock bursts in the fields of the Kola Peninsula allowed to develop a classification of geodynamic events by the mechanism of their occurrence. During the analysis, it was found that in the period 1980-2024, 40 % of all rock bursts were associated with geological disturbances with high strength of the aggregate material. Such geodynamic events occur as a result of activation of a combined mechanism. The cause of the geodynamic event in this case is a combination of structural disturbances of the rock mass with a high level of tectonic stresses. An important criterion of rock burst hazard in the area of geological disturbances in highly stressed rock masses is their relative rigidity, and consequently, the degree of fracturing in relation to the natural conditions of the rock mass. The mechanism of this class of rock bursts can be described within the framework of the theory of rigid-platen theory. Based on the research results, the need to pay serious attention to the development of special measures to prevent or minimize the risk of geodynamic events when approaching tectonic disturbances with high strength of the aggregate material of the stoping and development workings is justified.

 Ключевые слова геодинамика напряженно-деформированное состояние горный удар структурно-тектоническое нарушение дайка Keywords geodynamics stress-strain state rock burst structural and tectonic disturbance dike Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23-17-00144). The work was financially supported by a grant from the Russian Science Foundation (project N 23-17-00144). Еременко В.А. Природные и техногенные факторы возникновения горных ударов при разработке железорудных месторождений Западной Сибири // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. № 11. С. 50-59. Eremenko V.A. Natural and man-made factors of the occurrence of rock bursts during the development of iron ore deposits in Western Siberia. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2012. N 11, p. 50-59. Villalobos F.A., Villalobos S.A., Aguilera L.E. Evaluation of rockburst energy capacity for the design of rock support systems for different tunnel geometries at El Teniente copper mine // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2022. Vol. 122. № 9. P. 505-515. DOI: 10.17159/2411-9717/1249/2022 Villalobos F.A., Villalobos S.A., Aguilera L.E. Evaluation of rockburst energy capacity for the design of rock support systems for different tunnel geometries at El Teniente copper mine. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2022. Vol. 122. N 9, p. 505-515. DOI: 10.17159/2411-9717/1249/2022 Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках / Под ред. И.М.Петухова, А.М.Ильина, К.Н.Трубецкого. М.: Изд-во Академии горных наук, 1997. 376 с. Forecasting and prevention of rock bursts at mines / Ed. by I.M.Petukhov, A.M.Ilin, K.N.Trubetskoiy. Moscow: Izd-vo Akademii gornykh nauk, 1997, p. 376. Ловчиков А.В. Изменение представлений о механизме горных и горно-тектонических ударов в рудниках на современном этапе // Записки Горного института. 2010. Т. 188. С. 63-65. Lovchikov A.V. Change in presentations on mechanism of rock and tectonic bursts at ore mines at present time. Journal of Mining Institute. 2010. Vol. 188, p. 63-65. Ловчиков А.В. Новая концепция механизма горно-тектонических ударов и других динамических явлений для условий рудных месторождений // Горные науки и технологии. 2020. Т. 5. № 1. С. 30-38. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-1-30-38 Lovchikov A.V. A New Concept of the Mechanism of Rock-Tectonic Bursts and Other Dynamic Phenomena in Conditions of Ore Deposits. Mining Science and Technology. 2020. Vol. 5. N 1, p. 30-38. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-1-30-38 Маринин М.А., Карасев М.А., Поспехов Г.Б. и др. Инженерно-геологическое обоснование параметров кучного выщелачивания золота из бедных песчано-глинистых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9. С. 22-37 (in English). DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_22 Marinin M.A., Karasev M.A., Pospekhov G.B. et al. Engineering and geological parameters for heap leaching of gold from low-grade sandy clay ores: a feasibility study. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023. N 9, p. 22-37. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_22 Морозов К.В., Демехин Д.Н., Бахтин Е.В. Многокомпонентные датчики деформаций для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 80-97. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_80 Morozov K.V., Demekhin D.N., Bakhtin E.V. Multicomponent strain gauges for assessing the stress-strain state of a rock mass. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. N 6-2, p. 80-97 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_80 Нгуен Т.Т., Карасев М.А. Расчет оптимальных геометрических параметров тоннеля квазипрямоугольного поперечного очертания по силовому фактору // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 6. С. 59-71. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_59 Nguyen T.T., Karasev M.A. Optimization of geometry design of quasi-rectangular section tunnel by the force criterion. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021. N 6, p. 59-71 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_59 Glinskii V.V., Trushko V.L. Design of seismic-resistant linings for rock burst conditions // Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. London: CRC Press, 2021. P. 99-104. DOI: 10.1201/9781003164395 Glinskii V.V., Trushko V.L. Design of seismic-resistant linings for rock burst conditions. Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. London: CRC Press, 2021, p. 99-104. DOI: 10.1201/9781003164395 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 Вербило П.Э., Вильнер М.А. Изучение анизотропии прочности и масштабного эффекта трещиноватого массива горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 47-59. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_47 Verbilo P.E., Vilner M.A. Study of the jointed rock mass uniaxial compression strength anisotropy and scale effect. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022. N 6-2, p. 47-59 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_47 Karasev M.A., Protosenya A.G., Katerov A.M., Petrushin V.V. Analysis of shaft lining stress state in anhydrite-rock salt transition zone // Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2022. Vol. 37. № 1. P. 151-162. DOI: 10.17794/rgn.2022.1.13 Karasev M.A., Protosenya A.G., Katerov A.M., Petrushin V.V. Analysis of shaft lining stress state in anhydrite-rock salt transition zone. Rudarsko-geološko-naftni zbornik. 2022. Vol. 37. N 1, p. 151-162. DOI: 10.17794/rgn.2022.1.13 Jian Zhou, Xibing Li, Mitri H.S. Evaluation method of rockburst: State-of-the-art literature review // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. Vol. 81. P. 632-659. DOI: 10.1016/j.tust.2018.08.029 Jian Zhou, Xibing Li, Mitri H.S. Evaluation method of rockburst: State-of-the-art literature review. Tunnelling and Underground Space Technology. 2018. Vol. 81, p. 632-659. DOI: 10.1016/j.tust.2018.08.029 Zhou Jian, Li Xibing, Shi Xiuzhi. Long-term prediction model of rockburst in underground openings using heuristic algorithms and support vector machines // Safety Science. 2012. Vol. 50. Iss. 4. P. 629-644. DOI: 10.1016/j.ssci.2011.08.065 Zhou Jian, Li Xibing, Shi Xiuzhi. Long-term prediction model of rockburst in underground openings using heuristic algorithms and support vector machines. Safety Science. 2012. Vol. 50. Iss. 4, p. 629-644. DOI: 10.1016/j.ssci.2011.08.065 Askaripour M., Saeidi A., Rouleau A., Mercier-Langevin P. Rockburst in underground excavations: A review of mechanism, classification, and prediction methods // Underground Space. 2022. Vol. 7. Iss. 4. P. 577-607. DOI: 10.1016/j.undsp.2021.11.008 Askaripour M., Saeidi A., Rouleau A., Mercier-Langevin P. Rockburst in underground excavations: A review of mechanism, classification, and prediction methods. Underground Space. 2022. Vol. 7. Iss. 4, p. 577-607. DOI: 10.1016/j.undsp.2021.11.008 Петухов И.М., Линьков А.М. Механика горных ударов и выбросов. М.: Недра, 1983. 280 с. Petukhov I.M., Linkov A.M. Mechanics of rock bursts and outbursts. Moscow: Nedra, 1983, p. 280. Manchao He, Tai Cheng, Yafei Qiao, Hongru Li. A review of rockburst: Experiments, theories, and simulations // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2023. Vol. 15. Iss. 5. P. 1312-1353. DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.07.014 Manchao He, Tai Cheng, Yafei Qiao, Hongru Li. A review of rockburst: Experiments, theories, and simulations. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2023. Vol. 15. Iss. 5, p. 1312-1353. DOI: 10.1016/j.jrmge.2022.07.014 Иовлев Г.А., Протосеня А.Г., Петров Н.Е. Определение параметров механических моделей грунтов по данным полевых испытаний // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2023. № 6. С. 7-13. Iovlev G.A., Protosenya A.G., Petrov N.E. Determination of Parameters of Soil Constitutive Models Based on Field Test Data. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2024. Vol. 60. N 6, p. 528-534. DOI: 10.1007/s11204-024-09925-3 Тарасов Б.Г. Запредельные свойства горных пород и их связь с динамикой спонтанного разрушения // Горный журнал. 2021. № 1. С. 13-19. DOI: 10.17580/gzh.2021.01.03 Tarasov B.G. Post-limit properties and correlation with spontaneous fracture dynamics in rocks. Gornyi zhurnal. 2021. N 1, p. 13-19 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2021.01.03 Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра, 1992. 224 с. Stavrogin A.N., Protosenya A.G. Mechanics of deformation and destruction of rocks. Moscow: Nedra, 1992, p. 224. Jian Zhou, Yulin Zhang, Chuanqi Li et al. Rockburst prediction and prevention in underground space excavation // Underground Space. 2024. Vol. 14. P. 70-98. DOI: 10.1016/j.undsp.2023.05.009 Jian Zhou, Yulin Zhang, Chuanqi Li et al. Rockburst prediction and prevention in underground space excavation. Underground Space. 2024. Vol. 14, p. 70-98. DOI: 10.1016/j.undsp.2023.05.009 Тарасов Б.Г. Парадоксы прочности и хрупкости горных пород в условиях сейсмических глубин // Горный журнал. 2020. № 1. С. 11-17. DOI: 10.17580/gzh.2020.01.02 Tarasov B.G. Paradoxes of strength and brittleness of rocks at seismic depths. Gornyi zhurnal. 2020. N 1, p. 11-17 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2020.01.02 Казанин О.И., Сидоренко А.А., Евсюкова А.А., Лю Цзылу. Обоснование технологий поддержания выемочных выработок при отработке пологих угольных пластов на больших глубинах // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9-1. С. 5-21. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_5 Kazanin O.I., Sidorenko A.A., Evsiukova A.A., Liu Zilu. Justification of the longwall panel entries support technology when mining gently inclined coal seams at large depths. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023. N 9-1, p. 5-21 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_5 Абрашитов А.Ю., Шабаров А.Н., Корчак П.А., Куранов А.Д. Опыт взаимодействия с горным предприятием при решении проблем геодинамической безопасности // Горный журнал. 2023. № 5. С. 40-48. DOI: 10.17580/gzh.2023.05.06 Abrashitov A.Yu., Shabarov A.N., Korchak P.A., Kuranov A.D. Dealing with geodynamic safety challenges in cooperation with a mining company: A case-study. Gornyi zhurnal. 2023. N 5, p. 40-48 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2023.05.06 Козырев А.А., Семенова И.Э., Жукова С.А., Журавлева О.Г. Факторы изменения сейсмического режима и локализации опасных зон при крупномасштабном техногенном воздействии // Горная промышленность. 2022. № 6. С. 95-102. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-6-95-102 Kozyrev A.A., Semenova I.E., Zhukova S.A., Zhuravleva O.G. Factors of seismic behavior change and localization of hazardous zones under a large-scale mining-induced impact. Russian Mining Industry. 2022. N 6, p. 95-102 (in Russian). DOI: 10.30686/1609-9192-2022-6-95-102 Ortlepp W.D., Stacey T.R. Rockburst mechanisms in tunnels and shafts // Tunnelling and Underground Space Technology. 1994. Vol. 9. Iss. 1. P. 59-65. DOI: 10.1016/0886-7798(94)90010-8 Ortlepp W.D., Stacey T.R. Rockburst mechanisms in tunnels and shafts. Tunnelling and Underground Space Technology. 1994. Vol. 9. Iss. 1, p. 59-65. DOI: 10.1016/0886-7798(94)90010-8 Пантелеев И.А., Наймарк О.Б. Современные тенденции в области механики тектонических землетрясений // Вестник Пермского научного центра УрО РАН. 2014. № 3. С. 44-62. Panteleev I.A., Naimark O.B. Modern trends in mechanics of tectonic earthquakes. Perm Federal Research Centre UB RAS. 2014. N 3, p. 44-62 (in Russian). Durrheim R.J., Roberts M.K.C., Haile A.T. et al. Factors influencing the severity of rockburst damage in South African gold mines // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 1998. Vol. 98. Iss. 2. P. 53-57. DOI: 10520/AJA0038223X_2507 Durrheim R.J., Roberts M.K.C., Haile A.T. et al. Factors influencing the severity of rockburst damage in South African gold mines. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 1998. Vol. 98. Iss. 2, p. 53-57. DOI: 10520/AJA0038223X_2507 Hedley D.G.F. Rockburst handbook for Ontario hardrock mines. Canada Centre for Mineral and Energy Technology, 1992. CANMET Special Report 92-1E, 312 p. DOI: 10.4095/305107 Hedley D.G.F. Rockburst handbook for Ontario hardrock mines. Canada Centre for Mineral and Energy Technology, 1992. CANMET Special Report 92-1E, p. 312. DOI: 10.4095/305107 Hoek E., Brown E.T. The Hoek–Brown failure criterion and GSI – 2018 edition // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001 Hoek E., Brown E.T. The Hoek–Brown failure criterion and GSI – 2018 edition. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3, p. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001 Baoyao Tang. Rockburst Control Using Destress Blasting: A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy. Montreal: McGill University, 2000. 248 p. URL: https://escholarship.mcgill.ca/concern/theses/xd07gv32k (дата обращения 20.02.2025). Baoyao Tang. Rockburst Control Using Destress Blasting: A Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research in Partial Fulfilment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy. Montreal: McGill University, 2000, p. 248. URL: https://escholarship.mcgill.ca/concern/theses/xd07gv32k (accessed 20.02.2025). Xingdong Zhao, Shujing Zhang, Qiankun Zhu et al. Dynamic and static analysis of a kind of novel J energy-releasing bolts // Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2020. Vol. 11. Iss. 1. P. 2486-2508. DOI: 10.1080/19475705.2020.1833991 Xingdong Zhao, Shujing Zhang, Qiankun Zhu et al. Dynamic and static analysis of a kind of novel J energy-releasing bolts. Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2020. Vol. 11. Iss. 1, p. 2486-2508. DOI: 10.1080/19475705.2020.1833991 Yang Fanjie, Zhou Hui, Xiao Haibin et al. Numerical simulation method for the process of rockburst // Engineering Geology. 2022. Vol. 306. № 106760. DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106760 Yang Fanjie, Zhou Hui, Xiao Haibin et al. Numerical simulation method for the process of rockburst. Engineering Geology. 2022. Vol. 306. N 106760. DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106760 Локтюкова О.Ю., Кравчук А.В. Методика прогнозирования тектонических нарушений на основе переинтерпретации данных геологоразведочных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 2. С. 114-129. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_2_0_114 Loktyukova O.Yu., Kravchuk A.V. Tectonic fault prediction procedure based on reinterpretation of geological exploration data. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2025. N 2, p. 114-129 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2025_2_0_114 Litvinenko V., Trushko V. Modelling of geomechanical processes of interaction of the ice cover with subglacial Lake Vostok in Antarctica // Antarctic Science. 2025. Vol. 37. Iss. 1. P. 39-48. DOI: 10.1017/S0954102024000506 Litvinenko V., Trushko V. Modelling of geomechanical processes of interaction of the ice cover with subglacial Lake Vostok in Antarctica. Antarctic Science. 2025. Vol. 37. Iss. 1, p. 39-48. DOI: 10.1017/S0954102024000506 Сидоренко А.А., Дмитриев П.Н., Алексеев В.Ю., Сидоренко С.А. Совершенствование технологических схем отработки склонных к самовозгоранию пластов угля, опасных по горным ударам // Записки Горного института. 2023. Т. 264. С. 949-961. Sidorenko A.A., Dmitriev P.N., Alekseev V.Yu., Sidorenko S.A. Improvement of technological schemes of mining of coal seams prone to spontaneous combustion and rock bumps. Journal of Mining Institute. 2023. Vol. 264, p. 949-961.