Stability evaluation of side-exposed backfill considering adjacent extraction at different mine depths

ABSTRACT: In underground mines, the backfill must remain stable upon side exposure associated with the extraction of adjacent stope. The required strength of side-exposed backfill is usually estimated based on a model proposed by Mitchell and coworkers in 1982. The effect of rock-wall closure was neglected. In order to assess the influence of rock-wall closure associated with the excavation of an adjacent stope on the stability of side-exposed backfill, numerical simulations were conducted with FLAC3D. Results show that sliding is the governing mechanism of failure when the mine depth and rock-wall closure are small. A small wall closure improves the backfill stability. The minimum required cohesion (cmin) of backfill can be even smaller than those considering immobile rock walls. When the mine depth is large, rock-wall closure can be very high. Crushing becomes the dominant failure mechanism and the cmin increases with the increase of mine depth. The results also indicate that increasing the stope height leads to an increase in cmin.

RÉSUMÉ: Dans les mines souterraines, le remblai doit rester stable lors qu’il est exposé latéralement avec l’excavation d’un chantier adjacent. La résistance nécessaire du remblai exposé latéralement est habituellement estimée à partir d’un modèle proposé par Mitchell et collaborateur en 1982. L’effet de la convergence des murs rocheux due à l’excavation d’un chantier adjacent a été négligé. Afin d’évaluer l’influence de la convergence des murs rocheux due à l’excavation d’un chantier adjacent sur la stabilité d’un remblai exposé latéralement, des modélisations numériques ont été réalisées avec FLAC3D. Les résultats montrent que le glissement est le mécanisme contrôlant de rupture lorsque la profondeur de la mine et la convergence des murs rocheux sont faibles. Une petite convergence des murs roches a l’effet d’améliorer la stabilité du remblai. La résistance minimum requise (cmin) du remblai peut être même plus petite que celle obtenue en considérant des murs rocheux immobiles. Lorsque la profondeur de mine et la convergence des murs roches sont grandes, le mécanisme de rupture dominant devient l’écrasement et la cmin augmente avec l’augmentation de la profondeur de mine. Les résultats indiquent aussi que l’augmentation de la hauteur du chantier mène à une augmentation de la cmin.