地面气体通过矿用风机的作用进入矿井会后就成为了矿井空气。由于受到各种自然因素和人为因素的影响，与地面空气相比，矿井空气会发生一系列的变化，这就是我们需要进行研究的方向。在地面，空气又被称为大气，是由多种气体混合而成，大气中的成份除了水蒸气会随着地区以及季节的变化而改变外，其组成基本不变，绝大大部分是由氧气（20.96%）、氮气（79%）和二氧化碳（0.04%）这三种组成。矿井通风的首要任务就是把地面上的新鲜空气不断的送入井下各个用风地点，供给人员呼吸，同时稀释和排除有害气体和粉尘，创造一个好的矿内空气环境和气候条件，从而保证井下工作人员的身体健康和生产安全。
重要的氧气和有害的二氧化碳
地面气体进入矿井后氧气含量会下降，二氧化碳会增加同时还会参杂瓦斯和粉尘等有害成分。氧气减少、二氧化碳增加的原因主要是：1.井下大量工作人员的呼吸消耗氧气产生二氧化碳；2.煤、岩、坑木和其他有机物的氧化也会消耗氧气产生二氧化碳；3.井下爆破作业会大规模的消耗掉氧气，产生大量二氧化碳和其他有害气体；4.煤岩和生产过程中涌出的瓦斯等有毒有害气体会对空气造成污染，使得空气整体被污染而无用。
空气中氧气浓度低到17%，人在静止状态下无感觉，在工作时就会感到喘息和呼吸困难，达到6%-9%就会在短时间内失去知觉，呼吸停止，可能导致死亡。
空气中二氧化碳的浓度达到1%，人体就会感到呼吸急促，达到20%-25%，人会在短时间内中毒死亡。
《煤矿安全规程》第一百条规定：井下空气成分应符合下列要求：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%。
容易被忽视的“杀手”氮气
人们在关注氧气和二氧化碳含量的同时，很容易忽略掉矿井空气中氮气的作用。由于氮气无色、无味、无毒，人们往往忽视它的存在，但是当空气中的氮气浓度增加时，会相应的降低氧气浓度，人会因缺氧而窒息。在井下废弃旧巷或封闭的采空区中，有可能积存氮气。例如在1982年9月7日，我国北方某矿因风机停转，井下采空区的氮气大量涌出，致使采煤工作面支架安装人员缺氧窒息，造成多人伤亡事故。人们可能会感觉到很奇怪，为什么矿井风机一旦停转会突然冒出那么多的氮气呢？其似乎矿井下的爆破作业、有机物的腐烂都会产生氮气，而且煤岩中还会涌出天然生成的氮气，由于氮气不助燃，在很多矿井还会为了防火而往井下注入大量氮气，这样在矿井主通风机停转以后，新鲜空气没有补充进井下，新生的氮气大量积存，就会出现这种大量氮气涌出矿井的事故。
