无线传感器网络作为一种新型的测控网络，在军事、工业、环境监测和医疗等诸多领域都有着巨大的应用价值。随着它的快速发展，逐渐成为了煤矿安全生产和煤矿信息化的一个重要手段。无线传感器网络拓扑控制作为无线传感器网络建网和通信的基础，直接影响无线传感器网络的各个方面，对于延长网络生命寿命、提高网络性能具有重要的作用。本文围绕矿井下无线传感器网络可靠监测和能量有效性进行研究，为矿井下无线传感器网络的实际应用提供理论依据。主要工作如下：首先，针对煤矿井下传感器节点对复杂环境事件难以有效感知，本文结合传感器节点的布尔感知模型和概率感知模型，构建了一个煤矿井下巷道节点可靠感知模型。该模型考虑了布尔模型过于理想化和概率模型在远距离事件感知概率可信度过低的因素，融合了两者优点，能够提高复杂环境下无线传感器网络多节点多重覆盖信息感知的可靠性。其次，基于煤矿巷道节点可靠感知模型，从网络物理拓扑形成的角度，提出了一种矿井无线传感器网络容错拓扑控制算法。结合矿井巷道空间受限、自然环境复杂等因素，算法采用静态节点可控部署和K重冗余覆盖策略，使得部署节点在受限的空间中达到最大有效利用率和较好的网络容错特性。在给定环境参数的情况下，对部署节点的位置以及数量特点进行了仿真分析。最后，针对传感器节点能量有限，对部署后的无线传感器网络的能量有效性进行研究，提出了一种矿井无线传感网络能量均衡的分区算法。井下巷道部署的无线传感器网络存在“热区”问题，本文采用分层拓扑，通过对网络进行分区，定量分析并均衡各分区之间的能耗，克服网络“热区”问题，以延长网络寿命。在网络能耗、网络寿命和时延方面对算法进行仿真分析，验证了算法有效性。