This paper proposes a numerical finite-element-based model aimed at optimizing narrow-vein stope stability. This model combines empirical and numerical methods to develop a sequence, which may determine an acceptable stope safety factor. A stope stability analysis was conducted through the Mathews stability graph method, which requires two factors: the hydraulic radius (HR) and stability number (N'). The Mathews stability graph method is used to assess the stability of an underground design. Variations in stope dimensions are estimated by changing the HR and Factor A within the N', which is determined through numerical methods. The results of the numerical simulation indicate that the HR increases with an increase in stope dimensions, while Factor A maintains an inverse relationship with the maximum stress induced on the excavation walls. This document demonstrates the potential of combining empirical and numerical methods in stope design optimization, especially when developed in small narrow vein mines.

A dependência de países em vias de desenvolvimento com relação às indústrias primárias como a mineração é evidente. Na economia peruana, aproximadamente, 6% do PIB e mais de 50% das exportações são provenientes desta atividade econômica, destacando sua posição competitiva no cenário mundial. A importância desta atividade aparece, também, quando o assunto em questão é a segurança do trabalho. Assim, embora nos últimos anos tenha-se percebido uma diminuição no número de acidentes na mineração peruana, a taxa de mortalidade ainda é alta quando comparada com outros países de tradição mineira, especialmente os mais desenvolvidos. No Peru, oficialmente, as causas fundamentais para a ocorrência de acidentes são atribuídas aos fatores pessoais e de trabalho, assim como às condições e aos atos inseguros. Nesse contexto, a identificação dessas causas, visando à proposta de soluções efetivas para melhor gerenciar os sistemas de segurança e de saúde na indústria da mineração, é muito importante. Esta tese estuda os acidentes por queda de rochas em minas subterrâneas do Peru. Para tal foi utilizado como fonte de informação primária o registro de acidentes fatais de 2007 em minas de médio e grande porte. Esse registro foi concedido pela Oficina de Fiscalización Minera del Organismo Superior de la Inversión en Energía y Minería del Peru (OSINERGMIN), órgão pertencente ao Ministério de Energía y Minas del Perú (MEM). O estudo mostra que a maioria dos acidentes fatais são provocados pela queda de rochas em escavações subterrâneas; assim, no período em estudo, este tipo de acidente representou 29,41% dos eventos. O estudo das características pessoais das vítimas mostra ainda que trabalhadores que desenvolvem funções de perfuração, preparação e instalação de suporte pós-desmonte tanto em frentes de lavra de produção quanto em escavações de desenvolvimento morrem por causa de traumatismos múltiplos e encefalo-cranianos severos. A maioria das vítimas pertencia a empresas mineiras terceirizadas. A partir do estudo das características pessoais das vítimas e utilizando os Métodos de Regressão Logística (MRL), propõe-se um modelo matemático para determinar a chance de se sofrer acidente por queda de rochas, em relação a outros tipos de acidentes. Os resultados mostram que trabalhadores que desempenham a função de ajudante, bem como trabalhadores com experiência de mais de três anos têm menos chance de sofrer acidentes por queda de rochas. Finalmente, foram identificados as causas fundamentais e imediatas dos acidentes estudados. Entre os fatores pessoais e de trabalho destacam-se o excesso de confiança e a supervisão deficiente como sendo as principais causas deste tipo de acidente. O estudo mostra também que o descumprimento de procedimentos operacionais e a presença de rochas soltas nas escavações constituem os principais tipos de atos e condições inseguras, respectivamente. / There are several evidences that developing countries depend on primary industries like mining. In fact about 6% of the Peruvian Gross Domestic Product (GDP) and 50% of exports are provided by mining. As well as in economy, mining has been strongly affecting the statistics concerning the safety in the workplace. Thus, although in recent years there was a decrease in the number of mining accidents in Peruvian mining, the fatality rate is still high compared to other traditional mining countries, especially the developed ones. In Peru, according to official statements, the primary causes of the accidents are attributed to personal and work factors, as well as unsafe conditions and acts. Based on this information, the identification of these causes, aiming the proposal of effective solutions to enhance safety and health management systems in mining becomes a very important issue. This thesis has studied the accidents caused by the fall of rocks in Peruvian underground mines, using as the main source of information about the fatalities occurred in 2007 in medium and large mines. This information was provided by the Oficina de Fiscalización Minera del Organismo Superior de la Inversión en Energía y Minería del Perú (OSINERGMIN), an agency under administration of the Ministry of Energy and Mines of Peru (MEM). The study shows that the majority of fatal accidents are caused by rock falls in underground excavations, and also that rock falls have accounted for 29.41% of all events during the studied period. Studying the personal characteristics of the victims also showed that the main victims are workers when they were developing drilling and preparation and installation of rock support activities in development areas as well as in production and excavations areas. The data showed that the majority died by severe multiple and cranial traumas and most of them were third part workers. From the study of the personal characteristics of victims and using the Methods of Logistic Regression (MLR), this research proposes a mathematical model to determine the chance of suffering an accident by rocks falls compared to other types of accidents. Also, the selected model showed that, from the statistical point of view, the experience in mining is the most representative variable and those workers having most of three years of experience have lower probability to suffer injuries by rock falls. Finally, the root and immediate causes of accidents were identified. Among personal and working factors the overconfidence and lack of supervision were respectively highlighted. The study also showed that non-complying operational procedures and the presence of loose rocks during the excavations are respectively the main types of unsafe acts and conditions.

A dependência de países em vias de desenvolvimento com relação às indústrias primárias como a mineração é evidente. Na economia peruana, aproximadamente, 6% do PIB e mais de 50% das exportações são provenientes desta atividade econômica, destacando sua posição competitiva no cenário mundial. A importância desta atividade aparece, também, quando o assunto em questão é a segurança do trabalho. Assim, embora nos últimos anos tenha-se percebido uma diminuição no número de acidentes na mineração peruana, a taxa de mortalidade ainda é alta quando comparada com outros países de tradição mineira, especialmente os mais desenvolvidos. No Peru, oficialmente, as causas fundamentais para a ocorrência de acidentes são atribuídas aos fatores pessoais e de trabalho, assim como às condições e aos atos inseguros. Nesse contexto, a identificação dessas causas, visando à proposta de soluções efetivas para melhor gerenciar os sistemas de segurança e de saúde na indústria da mineração, é muito importante. Esta tese estuda os acidentes por queda de rochas em minas subterrâneas do Peru. Para tal foi utilizado como fonte de informação primária o registro de acidentes fatais de 2007 em minas de médio e grande porte. Esse registro foi concedido pela Oficina de Fiscalización Minera del Organismo Superior de la Inversión en Energía y Minería del Peru (OSINERGMIN), órgão pertencente ao Ministério de Energía y Minas del Perú (MEM). O estudo mostra que a maioria dos acidentes fatais são provocados pela queda de rochas em escavações subterrâneas; assim, no período em estudo, este tipo de acidente representou 29,41% dos eventos. O estudo das características pessoais das vítimas mostra ainda que trabalhadores que desenvolvem funções de perfuração, preparação e instalação de suporte pós-desmonte tanto em frentes de lavra de produção quanto em escavações de desenvolvimento morrem por causa de traumatismos múltiplos e encefalo-cranianos severos. A maioria das vítimas pertencia a empresas mineiras terceirizadas. A partir do estudo das características pessoais das vítimas e utilizando os Métodos de Regressão Logística (MRL), propõe-se um modelo matemático para determinar a chance de se sofrer acidente por queda de rochas, em relação a outros tipos de acidentes. Os resultados mostram que trabalhadores que desempenham a função de ajudante, bem como trabalhadores com experiência de mais de três anos têm menos chance de sofrer acidentes por queda de rochas. Finalmente, foram identificados as causas fundamentais e imediatas dos acidentes estudados. Entre os fatores pessoais e de trabalho destacam-se o excesso de confiança e a supervisão deficiente como sendo as principais causas deste tipo de acidente. O estudo mostra também que o descumprimento de procedimentos operacionais e a presença de rochas soltas nas escavações constituem os principais tipos de atos e condições inseguras, respectivamente. / There are several evidences that developing countries depend on primary industries like mining. In fact about 6% of the Peruvian Gross Domestic Product (GDP) and 50% of exports are provided by mining. As well as in economy, mining has been strongly affecting the statistics concerning the safety in the workplace. Thus, although in recent years there was a decrease in the number of mining accidents in Peruvian mining, the fatality rate is still high compared to other traditional mining countries, especially the developed ones. In Peru, according to official statements, the primary causes of the accidents are attributed to personal and work factors, as well as unsafe conditions and acts. Based on this information, the identification of these causes, aiming the proposal of effective solutions to enhance safety and health management systems in mining becomes a very important issue. This thesis has studied the accidents caused by the fall of rocks in Peruvian underground mines, using as the main source of information about the fatalities occurred in 2007 in medium and large mines. This information was provided by the Oficina de Fiscalización Minera del Organismo Superior de la Inversión en Energía y Minería del Perú (OSINERGMIN), an agency under administration of the Ministry of Energy and Mines of Peru (MEM). The study shows that the majority of fatal accidents are caused by rock falls in underground excavations, and also that rock falls have accounted for 29.41% of all events during the studied period. Studying the personal characteristics of the victims also showed that the main victims are workers when they were developing drilling and preparation and installation of rock support activities in development areas as well as in production and excavations areas. The data showed that the majority died by severe multiple and cranial traumas and most of them were third part workers. From the study of the personal characteristics of victims and using the Methods of Logistic Regression (MLR), this research proposes a mathematical model to determine the chance of suffering an accident by rocks falls compared to other types of accidents. Also, the selected model showed that, from the statistical point of view, the experience in mining is the most representative variable and those workers having most of three years of experience have lower probability to suffer injuries by rock falls. Finally, the root and immediate causes of accidents were identified. Among personal and working factors the overconfidence and lack of supervision were respectively highlighted. The study also showed that non-complying operational procedures and the presence of loose rocks during the excavations are respectively the main types of unsafe acts and conditions.