矿井通风系统优化改造是一个由定性和定量相结合、相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统优化决策问题。本文在综述和分析矿井通风理论与技术、矿井通风网络分析与优化、矿井通风调节技术、矿井通风节能等方面发展概况的基础上，提出了把现代系统理论引入矿井通风系统概念和将矿井通风系统优化划分为通风系统外部优化和通风系统内部优化的观点。并根据对矿井通风系统优化研究现状的分析，选择确定了灰色关联多层次分析法为本文的方案优化方法。 本文以我国南方中小型煤矿矿山为研究对象，根据我国南方中小型煤矿的特点，综合考虑技术、经济、安全和管理四个方面因素，分析建立了一套新的较为全面、科学、更符合我国南方中小型矿山特点的矿井通风系统评价指标体系，并借鉴了前人关于指标权值的研究成果，从而确定了该指标体系各指标权值。 为获得通风系统优化所必需的基础性资料，在对苏一矿通风系统全面阻力测定和风机性能测定的基础上，本文还运用计算机模拟这一新的方法来实现通风系统现状调查。而模拟结果、阻力测定和风机性能测定的结果也相互验证了其可行性。实践证明计算机网络模拟法是一种可靠、方便、快捷的矿井通风现状调查方法。 通过详细调查和分析，本文对苏一煤矿通风系统做了综合全面的评价，也揭示了该矿通风系统存在的主要问题，进而提出了多个通风系统优化与改造方案。在方案预选的基础上，运用计算机模拟了预选方案的实施效果，并运用选定的灰色关联多层次分析法对预选方案进行了优化，从而确定了苏一煤矿通风系统优化改造的最优方案。 本文通过对苏一煤矿通风系统方案的优化，最终实现了通风系统的优化，达到了该矿通风系统改造的预期目标，获得了显著的经济效益和社会效益，同时也对福建乃至我国南方中小煤矿的通风系统改造起到一定的指导和借鉴作用。