大规模地下岩土工程建设规划项目的开发,伴随着重大灾害事故,使得复杂地质条件下工程设计安全性及可靠性显得愈来愈重要,尤其深部矿产资源的开采设计与安全防护。矿产资源开采向深部发展过程中,动力灾害发生伴随着强随机性,如岩爆、顶板破断、冲击地压等地质灾害,具有高发、高危害特点,灾害预测可靠性低。由于地质环境因素的随机性、岩石材料非均质性等因素的影响,使得对岩石结构动力学特性的研究存在不确定性。以红阳三矿西三采区7#煤工作面为工程背景,研究考虑随机因素岩石结构系统随机动力学响应特性。进行大样本岩石试件力学参数测试实验,分析数据统计特征。研制RVMS2017-01岩石随机动态测试与分析试验系统装置,设计室内岩石块体及层合体试样随机动态响应试验,分析试样响应时域和频域特征参数统计规律。引入随机场理论、动力学控制理论,建立采动岩层随机参数结构动力学控制方程。通过物理相似模拟选定采场工作面在外界随机扰动力作用下,采动岩层应力场及位移场变化规律。数值模拟选定岩层均值参数结构模型开挖过程采动顶板应力场及位移场分布特征。建立选定岩层随机参数结构模型,数值分析考虑弹性模量随机时采动顶板响应附加项变化规律。分析结果表明:（1）砂岩试件单轴抗压强度、弹性模量和单轴抗拉强度参数服从正态分布,泊松比服从Weibull分布。（2）随机冲击扰动作用下,岩块试样响应时域特征参数随机性小于外激励随机性,频域特征参数响应与激励信号传递比能更好地描述结构动态特性;设计的岩块层合体系统层间动力传递出现能量集中,对外扰动力,岩石结构系统动力传递具有频率选择性。（3）相似模拟开挖过程直接顶竖向应力波动明显、加速直接顶应力集中。与传统模拟结果对比,外界随机扰动力作用下顶板周期来压时间超前、断裂带变宽、倾角增大。（4）开挖扰动下均值参数结构系统直接顶的应力和位移均出现显著波动范围。开挖瞬间引起采动岩层动能急速积聚、释放。应变能最大值出现在开采截面前端直接顶。（5）附加应力和竖向附加位移变异性强于全应力和竖向全位移变异性,尤其是附加应力变异系数大于弹性模量变异系数。直接顶附加应力和竖向附加位移3σ区间随着弹性模量变异系数增大而增宽,直接顶中部位置波动最显著,附加应力波动区间出现拉应力。强冲击倾向性矿井应采用随机参数结构模型分析采动岩层响应附加项的变异性。模拟结果对设计开挖速度有理论指导意义,有助于评价冲击地压等动力灾害。研究成果对复杂地质条件采动岩层结构系统动力响应分析、岩层控制可靠性分析具有理论指导意义。论文有图146幅,表22个,参考文献151篇。