NUMERICAL SIMULATION OF HARD ROCK PILLARS UNDER COMPRESSIVE AND SHEAR LOADING CONDITIONS

ABSTRACT: Numerical modeling approaches commonly used for pillar design have overlooked the mutual effects of mining-induced stress changes and rock heterogeneity on fracturing processes and the strength of hard rock pillars. This paper proposes a continuum modeling approach to simulate hard rock pillars as a heterogeneous material loaded due to the excavations of drifts and nearby mining stopes. The focus of this study is on pillar failures at the Quirke Mine, Canada. First, a Voronoi Tessellated Model (VTM) of the rock mass was developed in RS2 and calibrated to its in-situ strength estimated based on the tri-linear failure criterion. The calibrated VTM was then employed to investigate the influence of in-situ stress orientation and pillar width-to-height ratio on the strength and failure mode of hard rock pillars. The numerical simulations demonstrated the significant impact of these parameters on pillar failures at the Quirke Mine.

RÉSUMÉ: Les approches de modélisation numérique pour la conception des piliers ont négligé les effets mutuels des changements de contraintes des travaux d'excavation minière et de l'hétérogénéité des roches sur les processus de fracturation et la résistance des piliers en roche dure. Cet article propose une approche de modélisation continue pour simuler des piliers en roche dure comme un matériau hétérogène chargés en raison des excavations des dérives et des chantiers miniers à proximité. Cette étude se concentre sur les défaillances des piliers à la mine Quirke, au Canada. Un modèle de Tessellation Voronoï (VTM) de la masse rocheuse a été développé en RS2 et calibré à sa résistance estimée in-situ sur la base du critère de rupture trilinéaire. L'influence de l'orientation des contraintes in-situ sur la résistance et le mode de rupture des piliers ont été étudiés par le VTM calibré. Les simulations numériques ont démontré l'impact significatif de la charge de cisaillement sur les ruptures de piliers.