1960年5月9日13时左右，位于大同市西南27公里口泉沟的大同矿务局老白洞煤矿正在组织生产，当天是该矿的“高产日”，计划出煤10000吨（平日的非“高产日”出煤约为6000吨），此时处在井下人员作业交接班和采煤作业的高峰时段，井下当时既有正准备结束作业还未升井的“三八”作业早班职工，又有“四八”交叉作业的早班和二班职工，还有大批参加当天“高产日”的老白洞矿行政机关的科室人员，包括矿长殷某、副矿长兼党委书记杨某和另外两名专职副矿长在内的科段级干部十九名，一般干部十六名，所以人数达到九百一十二人。
老白洞煤矿是大同矿务局下属的八大矿之一，开采于阎锡山主政山西的时期，抗战爆发后日军占领大同后扩大生产规模，大肆掠夺，1945年日本投降前夕往矿井里灌水妄图破坏该矿，新中国成立后，大同矿务局于1955年开始对该矿进行排水作业，并在1956年年底成功恢复老白洞煤矿的生产。
老白洞煤矿总共有五个井筒，在工业广场内有三个斜井，编号分别是14井、15井和16井，其中14井和15井为主提升井，16井为副井。位于口泉河对岸有一个风井，编号为6井；另一口风井位于距离工业广场1.2公里的郑家沟内，被称为郑家沟风井。矿井采用中央式和对角式混合式通风方式：中央式由16井进风，6井回风；对角式由16井进风，郑家沟井回风。
老白洞煤矿平面图
老白洞煤矿当时总共有三个煤层，分别为C层、D层和E层，其中C层和D层的煤已经基本采完，主要的作业面在E层，该层总共十个工作面，三个准备区，可以同时容纳十二个掘进队、十一个采煤队和两个工程队同时作业。矿井本身属于低沼气井，所以瓦斯涌出量很低，理论上是很安全的井。E层开采出来的煤炭会先运到井底的架线式电机车车场，然后装上矿车后通过运输大巷运到地面。
架线式电机车，注意当时驾驶这种车辆的司机大多都是女性，这也是当时矿井女矿工的主要井下岗位
有人要问，为什么当天下井的人会这么多？又为什么是“高产日”？
原来，老白洞煤矿原设计年采煤量为90万吨，恢复生产的第一年即1957年的采煤量为50万吨，只有原设计采煤量的一半多，大同矿务局对这个数字非常不满。而从1958年开始，“鼓足干劲、力争上游、多快好省的实现社会主义”的“大跃进”运动开始在全国铺开，煤炭企业在“以钢为纲、以煤保钢”的口号下开始不断追求高指标。在这种大形势下，老白洞煤矿的产量不断攀升，从1958年的出煤量就突破了100万吨，1959年的出煤量就达到了120万吨。到了1960年，大同矿务局给老白沟煤矿定下的出煤指标就是152万吨。
“大跃进”运动
老白洞矿的第一生产季度40万吨出煤量指标已经超额完成，在第二生产季度，矿上组织开展以攻克6米厚煤层一次采全高为中点的“大面积高产红旗竞赛”，从5月1日到5月8日这8天时间里平均日出煤量为4396吨，这个数字因为没有达到第一季度日出煤6000吨的平均水平，导致老白洞矿领导受到大同矿务局的电话批评。
5月8日19时30分，大同矿务局召开电话会议，部署5月9日全局开展“决战性高产”的“淮海战役”行动后，决心打“翻身仗”的老白洞矿党委连夜召开紧急动员会，决定5月9日矿行政机关全体停止工作，全体机关干部从矿长、党委书记、副矿长以下，连同基建、通风、开拓工区的人员全部下井从事采煤生产，并定下了当日出煤1万吨的目标，因此才有了“高产日”和（接近）千人下井的“盛况”。
然而，事情就这样不出意外的出意外了。
13时45分，老白洞矿地下突然发出一声巨响，紧接着一丛火焰伴随着浓烟从15井井口喷涌而出，矗立在高高的井架上的信号房顷刻间起火燃烧，房中的信号员被巨大的冲击波从燃烧的信号房里像一个龙卷风中的洋娃娃一样吹起后又直接重重的被拍到地面上，当场摔成重伤。同时冲击波和火焰将地面的变电所变成一堆燃烧的残骸，电闸因此全部掉闸，电话交换指示灯闪了一下后便全部熄灭，全矿上下内外供电全部中断——
爆炸导致以15井为中心方圆2000米的所有设备、棚架都被掀翻和摧垮，大巷变电站、图表室等地无不充满呛人的烟雾。
爆炸发生的时候一批矿工正准备乘坐电机车准备从16井的井口下井，爆炸的冲击波将这批矿工连同电机车一起被气浪冲飞，如同被崩飞的石子一般飞得到处都是，有的掉在矿车车厢里，有的掉在排水沟里，有的掉在工棚房顶，有的甚至嵌进了工棚顶梁的缝隙里，全数不同程度受震动伤。除此之外，还有被炸飞或者炸碎的遇难者肢体随着爆炸冲击波从15井井口被炸了出来，一时间工业广场到处都落下了胳膊、腿脚还有内脏，惨不忍睹。而井下作业的九百一十二人在爆炸发生的一瞬间全部被困在各自的作业面。
乘坐电机车的矿工
虽然爆炸导致老白洞矿对外联络全部中断，但是巨大的爆炸声和冲天的火焰已经够能说明问题了，因此很快就有人将老白洞矿方向发生爆炸这一情况报告了派出所，随后由大同市公安局通知到了大同矿务局。至16时30分，大同矿务局王蕴心局长和各位副局长、总工程师，以及雁北专区和大同市的地市两级党政领导相继赶到现场指挥事故抢救工作——
最先赶到现场的救援力量是大同矿务局煤矿救护队的四十五名队员，随后来自全国十九个矿务局的四百一十四名煤矿救护队队员陆续抵达（包括山西省内的阳泉矿务局、西山矿务局、汾西矿务局、霍县矿务局、潞安矿务局、轩岗矿务局、晋城矿务局，以及距离山西较近的京西矿务局、开滦矿务局，距离山西较远的包头矿务局和淮南矿务局）。解放军防化部队也先后派出十个防化团的一千零九十六名官兵（每个防化团出动战备水平最好的一个防化连），以最快时间赶到大同（乘坐空军运输机）。
解放军防化部队官兵
为了抢救伤员以及处理遇难者的遗体，卫生部组织了三十一个医院和部队医疗单位的三百七十六名医护人员携带21吨药品；为了保障抢险救援的后勤保障，商业部迅速调拨了大量的粮食、副食品、蔬菜和饮用水，这些人员和物资或者搭乘空军和民航提供的运输机，或者搭乘铁道部安排的救援专列赶往大同，保障救灾的顺利进行。
至21时，煤炭工业部部长张霖之、副部长李建平、国家劳动部部长马文瑞等领导同公安部、卫生部等负责人迅速赶到大同并在赶到大同的第一时间来到了事故现场并参与到事故抢救工作中。
张霖之
马文瑞全家福
抢救工作于16时50分正式展开，一开始，抢险指挥部判断爆炸的中心就位于E煤层的井底车场（事后调查证明这个判断极为准确），因此决定恢复6井的通风机，向井下送风，保护井筒免遭破坏，解救井下人员的生命。
17时15分，6井的通风机重新启动；17时25分，第一批二百名救援队员成功进入到16井的井底并建立井下抢救基地，但因为当时井下火势猛烈，虽采取封闭14井和15井，加大16井送风量的措施加以应对，但依然阻止不了火势的加大，导致第一批救援队员被迫在23时15分全部撤出地面。第一次抢救行动就此宣告失败。
此时，老白洞矿爆炸的消息已经在四个小时之前传到了北京，毛泽东主席极为震惊，在得知有近千名干部职工被困井下后更是心急如焚，亲自给煤炭工业部部长张霖之下达指示：不惜一切代价抢救井下被困干部群众，并要求尽快查明事故原因，并对相关人员做出处理。
毛泽东主席
第一次救援行动失败后不久，周恩来总理的电话从西花厅直接打到了救援现场，在电话中，周总理听取了张霖之对于第一次救援行动失败的总结报告，进一步了解了现场情况，并对接下来的救援工作做出明确而又具体的指示：“尽一切可能救援井下受困干部职工，哪怕这个矿不要了、毁掉，也要把救人放第一位！矿可以不要，但人不能不要！同时要注意救援人员的自身安全。要做好受困干部职工家属的安抚工作，并由煤炭工业部和劳动部成立事故调查组，开展对事故原因的调查工作。”
周恩来总理
在挂掉周总理的电话后，抢险指挥部重新研究了新的抢险方案：决定关掉6井的风机，转而在郑家沟风井实施主要通风机送风，向E层的西部提供新鲜空气，以便救援人员从郑家沟风井下井救援。
23时50分，第二批二百名救援队员从郑家沟风井处下井，这次的救援行动非常顺利且成功，至5月10日0时20分，总共抢救出一百零四名受困矿工；至5月10日10时，又从C层和D层两个回采工作面救出四十八名受困矿工。
5月11日和5月12日，E层西部工作面最后受困的四十名受困矿工全部获救。值得一提的是，5月11日，来自阳泉矿务局的救护队找到了位于E层的井下火药库，并且冒着70℃的高温将火药库中没有爆炸的4800枚雷管和4吨炸药全部安全转运到地面。为此在事后，阳泉矿务局救护队获得了煤炭工业部颁发的集体一等功。
5月13日，E层东部807工作面的三十六名受困矿工获救，这是最后一批活着获救的人员。
5月14日，救援工作的重点从寻找受困的幸存人员转移到寻找遇难人员遗体方面，救援指挥部要求搜救人员要反复搜索每一处能够到达的工作面，必须再三确认没有遗漏。至5月16日，救援人员总共从井下抬出或完整、或残缺的遇难矿工遗体五百多具（其中在D层2暗斜井车场巷道内发现十一具遇难人员遗体，他们全都是被塌落的巷道顶板砸死；在E层301倒塌的上山至西二下上口的电车道棚子附近发现九具遇难人员遗体，其中五人被烧死，四人被砸死；在E层西二下山绕道与电车道交叉处的风桥发现九名矿工的遗体，他们全部随着塌落的风桥摔死；在E层859回采工作面发现三十五名矿工遗体，全部死于爆炸产生的冲击波）。
经和爆炸时被炸出地面的残肢进行比对，救援人员总共确认了五百七十四名遇难人员和二百二十八名受伤人员的身份。剩下的一百一十名人员（包括矿长殷某和副矿长兼党委书记杨某）都是在爆炸发生时位于爆炸中心即E层井底车场附近四周100米内的各区域，根据爆炸的严重程度以及现场的实际情况，判断这些人在爆炸发生的时候就被完全炸碎并迅速被爆炸产生的火焰焚毁炭化，所以这一百一十人的遗体虽然未能找到，但可以判断没有生还的可能。
5月17日8时，全部救援人员安全升井，随后抢险指挥部决定对永久性封闭老白洞煤矿，用灌浆法将矿井的井下设施进行永久性封闭。至此，老白洞煤矿的救援工作全部结束。
此次事故总共造成当天下井的九百一十二人中遇难六百八十四人，其中五百七十四人找到了遗体，一百一十人永久留在了井下，另有二百二十八人受伤。为了安抚家属情绪，煤炭工业部和劳动部总共组织了七千六百多名工作人员深入遇险职工家中做善后工作，进行慰问。因此在整个抢救工作过程中，职工家属积极配合抢救工作，没有造成丝毫现场混乱。
由大同市人民检察院、煤炭工业部和劳动部组成的事故调查委员会本着严谨和实事求是的原则，用十个月的时间反复调查分析以及对事故前一两天曾在E层井底车场——即爆炸中心现场及其附近工作过的职工一百余人的调查访问汇总，终于查清了各个环节的细节，整理出了井下灾害的详细情况。并通过北京煤炭科学院做了煤尘爆炸指数测定和有关瓦斯、粉尘爆炸的模拟测试，同时结合国内外大量有关的煤矿瓦斯、粉尘爆炸案例，最终确定此次事故的性质是煤尘爆炸事故。爆炸的发生点位于E层井底车场14号翻罐笼以西，井底调度室以东110米的范围内。
根据调查，14井底车场翻罐笼没有撒水装置，导致附近的煤尘飞扬情况十分严重（根据幸存矿工走访，这个区域在翻煤作业时能见度不足3米，3米以外就看不见任何人），每立方米的空气中飞扬的煤尘就超过1000毫克。在这种情况下，有两种可能会导致爆炸：
其一是架线式电机车经过14号井翻罐笼时，由于轨道不平，发生强烈的电火花引起的；其二是14号井翻罐笼防爆开关没有盖子，没有消弧罩，翻罐笼启动时产生电火花引起的。电机车火花温度可达2000度左右，防爆开关的火花在1000度以上，煤尘爆炸需要温度是700-800度。所以这两种火源都能引起煤尘爆炸，但调查组认为电机车火花可能性最大，因为电机车火花发生在上空，是煤尘飞扬最严重处；防爆开关处于低处，可能性较小。而且事故当时全井运行的电机车共7台，有6台已经找到，唯有6号电机车没有找到。这台电机车肯定是在井底翻罐笼附近运行，所以这次事故是6号电机车火花引起的可能性最大。
导致此次事故的间接原因如下：
首先是老白洞煤矿超能力、超强度的组织生产，明明只有90万吨的年出煤量，而1960年当年定下的出煤指标是152万吨，导致为了追求出煤量，矿上将所有机关干部、以及负责基建、通风、开拓工区之类的后勤和保障人员全部派下井进行采煤生产，削弱了保障能力。
其次是安全生产规章制度的废除，现场管理的混乱。大跃进以来，老白洞煤矿实行“大破大立”，在井下作业时违反规定进行电焊作业，各种在井下抽烟、使用明火照明的现象司空见惯，仗着井下瓦斯浓度低而有恃无恐。无视煤尘危害，践踏防尘规章，在工作面打眼、装载，在大巷装车翻煤，对原煤的筛选作业都没有任何防尘措施，也没有设置防爆棚。
其三，各个巷道缺乏预防和处理灾害的各种安全设施（如防火门、避难峒室、自救用具和安全出口），多数职工没有预防和躲避灾害的基本知识，在事故发生后没有及时采取反向送风措施。井底车场爆炸时的大量有毒气体扩散至各巷道各采掘工作面，导致了全井受灾，加大了事故后的伤亡，使得该起矿难事故的遇难人数成为新中国成立后空前绝后的“第一”。
其四，大洞口煤矿自恢复生产以来至此次事故发生之前一共还发生了四十八起险性事故和事故症候，其中有的原因是无视按照规章制度，有的干脆就是坏分子蓄意破坏生产，但这些事故隐患都没有引起矿领导的足够重视，都仅仅按照普通责任事故行政处理了事，造成了如今千里之堤毁于蚁穴的局面。
由于大洞口煤矿几乎全部的干部都在此次事故中遇难（矿长和党委书记和其余两个副矿长甚至尸骨无存），因此他们作为事故的直接责任人被免予处罚。
在毛主席和周总理的严令下，大同矿务局对本系统内各矿管理层的“高指标、瞎指挥、浮夸风、共产风”的乱象进行了大规模清查，整个大同矿务局在此次清查中几乎被“清洗”了一遍，有三百九十八名干部被撤换，四百六十二名干部被调离，另有七百零九名干部因为工作浮夸被受到群众批评或批判。
由于此次事故的伤亡过于惨烈，因此事故的伤亡情况长期被当作绝密保密，直到1998年才在《中国煤炭报》首次公开，此时距离此次矿难已经过去了三十八年。
为了纪念此次矿难事故中的遇难人员，由大同矿务局改制而来的山西省大同市同煤集团在2004年于老白洞矿旧址奠基建设“五九”事故纪念馆，并竖立“五九”事故殉难矿工纪念碑（于2005年落成）。
“五九”事故殉难矿工纪念碑
谨以此文纪念在老白洞矿煤尘爆炸事故中遇难的六百八十四人。