AN INVESTIGATION OF THE STRESS STATE IN INCLINED BACKFILLED STOPES USING FLAC-2D

Resume : L'evaluation de contraintes dans un chantier remblaye constitue une etape critique pour assurer la securite et la production des mines souterraines. Depuis plusieurs annees, les auteurs ont developpe des methodes d'investigation analytiques et numeriques pour estimer l'etat de contraintes dans les chantiers remblayes. Les resultats ont demontre l'existence d’un effet d'arche du au transfert des contraintes le long des parois des chantiers. Dans ce rapport, des resultats d'une investigation numerique seront presentes. L'emphase est placee sur l'influence de la geometrie, des proprietes du remblai et de la sequence de remblayage. Les resultats indiquent que l'effet d'arche se developpe aussi dans des chantiers inclines. Les facteurs d'influence les plus significatifs sur la distribution des contraintes sont les parametres de resistance au cisaillement (cohesion c' et angle de frottement φ'), le coefficient de Poisson μ, et l'angle de dilatance ψ'. Certains de ces parametres affectent non seulement la grandeur des contraintes, mais aussi la forme de la distribution, qui peut egalement etre liee a la sequence de remblayage. Cette etude indique que le comportement mecanique du remblai passe de celui d'un materiau particulaire a celui d'un milieu consolide, ou chaque couche repond comme une poutre en flexion sous charges verticales. Les resultats sont compares avec d'autres obtenus lors d'investigations precedentes, et discutes en relation avec l'effet des facteurs d'influence et de leur implication pour une analyse des chantiers remblayes. ---------- Abstract : Evaluating the stresses in backfilled stopes constitutes a critical step for insuring underground mine safety and production. In recent years, the authors have presented methods to conduct numerical and analytical investigations to assess the stress state in backfilled stopes. The results have shown the existence of arching effects due to the stress transfer along stope walls. To date, most work applies to (sub)vertical openings and only limited studies relate to inclined stopes. In this report, the results of an extensive numerical investigation are presented. Emphasis is placed on the influence of stope geometry and backfill properties, and also on the effect of the filling sequence. Results indicate that arching effects also develop in inclined stopes. The most influential factors on the stress distribution are backfill shear strength parameters (cohesion c' and friction angle φ'), Poisson’s ratio μ, and dilatation angle ψ'. Some of these not only affect the stress magnitude, but also the distribution pattern which can also be linked to the filling sequence. One of the original outcomes from this study indicates that when increasing the value of c', the mechanical behavior of backfill tends to change from that of a particulate material to that of a consolidated medium, with each layer responding somewhat like a beam to vertical loads. The results are compared to others obtained in previous investigations and discussed in relation to the effect of the influence factors and their implications for the analysis of backfilled stopes.