高效率的现代矿井作业要求矿井通信系统具有移动性、可靠性并且可以支持综合业务。本文以东南大学移动通信国家重点实验室承接的煤矿井下通信项目为依托，在比较和分析现有井下通信的基础上，设计了以逻辑线性拓扑网络结构为基础的专用无线多跳分组集群通信网PRTN实现方案。 论文就网络各层的协议，包括MAC子层、LLC子层协议、网络层协议和应用层协议开展了研究，重点研究了网络的路由算法，完成了整个系统的软硬件设计以及实地组网测试工作。系统测试证明了所研究开发的分组通信网络抗干扰能力强、抗毁性能强、可以支持广播方式的话音和数据综合通信，在矿井作业面通信调度场合有比较广阔的应用前景。 此外，论文从提高网络覆盖范围和应用范围的角度，分析了网络存在的不足，进而提出了基于网络层信息的混合式握手MAC协议JR-MARCH，通过仿真分析表明其提高了网络的性能。