地面空气又称为大气，是混合气体，大气中除了水蒸气的比例随地区和季节变化较大以外，其余化学组成成分相对稳定。一般将不含水蒸汽的空气称为干空气，它的组成成分和体积百分比分别为氧气（20.96%）、氮气（79%）和二氧化碳（0.04%）.
地面空气从井筒进入井下就成了矿井空气，将发生一系列变化。主要有：氧气含量减少；有毒有害气体含量增加；粉尘浓度增大；空气的温度、湿度、压力等物理状态变化等。
在矿井通风中，习惯上把风流分作新鲜风流（新风）和污风风流（污风或乏风）。
一、矿井空气的主要成分及其基本性质
（一）氧气（O2）
氧气是一种无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为1.105。氧气很活跃，易使多种元素氧化，能助燃。
氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。一般情况下，人在休息时的需氧量为0.2~0.4L/min；在工作时为1~3 L/min。
地面空气进入井下后，氧气浓度要有所降低，氧气浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化；爆破工作；井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸；煤岩和生产中产生其他有害气体等。
在正常通风的井巷和工作面中，氧气浓度与地面相比一般变化不大，不会对人体造成太大影响。但在井下盲巷、通风不良的巷道中或发生火灾、爆炸事故后，应特别注意对氧气浓度的检查，以防发生窒息事故。
（二）氮气（N2）
氮气是无色、无味、无臭的惰性气体，相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒，不能供人呼吸。
氮气在正常情况下对人体无害，但当空气中的氮气浓度增加时，会相应降低氧气浓度，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。如1982年9月7日，我国某矿因矿井主要通风机停风，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。
矿井中的氮气主要来源于：井下爆破；有机物的腐烂；天然生成的氮气从煤岩中涌出等。
（三）二氧化碳（CO2）
二氧化碳是无色、略带酸臭味的气体，相对密度为1.52，不助燃也不能供人呼吸，略带毒性，易溶于水。
二氧化碳对人体的呼吸有刺激作用，所以在为中毒或窒息的人员输氧时，常常要在氧气中加入5%的二氧化碳，以促使患者加强呼吸。当空气中的二氧化碳浓度过高时，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也能造成人员中毒或窒息。二氧化碳比空气重，常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。
矿井中二氧化碳的主要来源有：煤和有机物的氧化；人员呼吸；井下爆破；井下火灾；瓦斯、煤尘爆炸等。有时也能从煤岩中大量涌出，甚至与煤或岩石一起突然喷出，给安全生产造成重大影响。如我国某矿，曾在1975年6月发生过一起二氧化碳和岩石突出事故，突出二氧化碳11000m3。
二氧化碳窒息同缺氧窒息一样，都是造成矿井人员伤亡的重要原因之一。
二、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准
矿井空气的主要成分中，由于氧气和二氧化碳对人员身体健康和安全生产影响很大，所以《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）对其浓度标准做了明确规定。主要如下：
采掘工作面进风流中，按体积计算，氧气浓度不低于20%；二氧化碳浓度不超过0.5%。
矿井总回风巷或一翼回风巷风流中，二氧化碳超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。
采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳超过1.5%时，采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，都必须停止工作，撤出人员，进行处理。
三、矿井空气主要成分的检测方法
矿井空气主要成分的检测方法可分为两大类：一是取样分析法，二是快速测定法。
（一）取样分析法
利用取样瓶或吸气球等容器提取井下空气式样，送往地面化验室进行分析。分析仪器多用气相色谱仪，分析精度高，定性准确，分析速度快，一次进样可以同时完成多种气体的分析；但所需时间长，操作复杂，技术要求高。一般用于井下火区成分检测或需精确测定空气成分的场合。
（二）快速测定法
利用便携式仪器在井下就地检测，快速测定出主要气体成分，是目前普遍采用的测定方法。
1、氧气浓度的快速测定方法
（1）利用氧气检测仪检测
（2）利用比长式氧气检测管检测
