Попробуйте так:
server {
listen IP:80;
server_name site.ru www.site.ru;

location ^~ /stat/ {
return 403;
}
location / {
proxy_pass http://ip_server2:80;
proxy_redirect http://ip_server2:80/ /;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
}

Если будет отдавать 403-ю ошибку при каждом запросе на /stat - то значит запрос попадает в локейшн, и проблема в пхп!

>>В логах php-fpm тишина.
>>[19-Dec-2011 19:30:03] NOTICE: fpm is running, pid 10685
>>[19-Dec-2011 19:30:03] NOTICE: ready to handle connections

пхп не будет писать в лог о поступившем запросе!