Ce gaz se dégage spontanément de la houille et sa composition est variable d'une mine à une autre mais il contient au moins 80% de méthane (CH4), une quantité variable de dioxyde de carbone (CO2), de l'azote, de l'oxygène et parfois un peu d'hydrogène. Dans certaines mines on trouve aussi de l'éthane (C2H6). Ainsi, le grisou n'est pas très différent du gaz naturel que nous utilisons quotidiennement. Il ne s'enflamme qu'en présence d'oxygène et donc lorsqu'il est mélangé à l'air et ceci dans une proportion de 6 à 16 %.
La vitesse de propagation de la flamme ne dépasse pas 60 cm/s en milieu calme mais, en atmosphère agitée, cette vitesse augmente considérablement déclenchant une véritable explosion. Ce gaz s'est formé en même temps que la houille et est resté prisonnier jusqu'au moment de l'exploitation. Des mesures dans les couches de houille ont montré que le grisou était sous pression ce qui explique sa libération lors de l'ouverture de galeries. Le grisou sous pression ne peut pas s'échapper si la houille est recouverte de morts-terrains de forte épaisseur. Ainsi les mines les plus grisouteuses seront les plus profondes. Si les morts-terrains sont perméables ou s'ils présentent des fissures, le grisou pourra quitter la houille pour s'accumuler dans ces espaces. Il est difficile de chiffrer la quantité de gaz dégagé par tonne de houille car elle est très variable selon les mines, on a donc une fourchette large qui va de 10 à 60 m3. Les puits les plus grisouteux peuvent émettre 10 000 m3 de grisou en 24 heures alors même que 10 m3 suffisent à provoquer une explosion de grande ampleur. Jusqu'au début du XIXe siècle, la sécurité des mineurs étaient assurée par les pénitents ou canonniers. Deux ouvriers descendaient avant les mineurs pour déclencher, à l'aide d'une perche portant une flamme, la combustion du grisou. Protégé par des habits épais et mouillés, le pénitent était souvent blessé et parfois grièvement, il était alors secouru par le deuxième ouvrier resté en retrait. Cette pratique a été interdite en 1825.
Le Pénitent, tableau de José Frappa.
L'utilisation de grisoumètres est évidemment utile pour connaître la concentration de gaz et faire en sorte de la limiter au-dessous du seuil d'inflammation. L'observation de la flamme des lampes de sûreté permet aussi d'estimer la concentration. - Les statistiques des causes d'inflammation du grisou entre 1820 et 1882 sur 800 accidents en France sont pour 55 % les lampes à flamme nue, pour 20 % les lampes de sûreté, pour 15 % le tirage à la poudre et 10 % pour une cause inconnue.
Voir ces différentes lampes. - Le tirage à la poudre noire a causé de nombreux accidents, l'utilisation de la dynamite a considérablement augmenté la sécurité. - Causes diverses et causes d'aggravation :
Parmi elles, il y a, même si c'est difficile à croire, l'usage d'allumettes par des mineurs fumeurs !
Il y a aussi la détérioration et l'ouverture des lampes. Plus l'entretien des lampes est facile et meilleur est leur état. Pour éviter une ouverture de la lampe par le mineur, on a inventé différentes sortes de fermetures plus ou moins difficiles à contourner. Outre la fermeture mécanique, il y eut la fermeture hydraulique et surtout la fermeture magnétique de Villiers. Son nom a été honoré par le puits Villiers à Saint-Étienne.
Une cause d'aggravation d'un accident est la présence de poussières. Celles-ci s'enflamment augmentant la température et, par combustion incomplète, produisant du monoxyde de carbone. Ainsi, même dans une explosion de faible puissance, les mineurs pourront être asphyxiés avant même de pouvoir fuir.
