此事惹恼了驻守在徐州的日军司令田中启，与北部防区济南的村上联合纠集了7000多日伪军，向大运河南北的抗日根据地发动了梳篦式的大扫荡，妄图将活动在这一带的八路军运河支队、苏鲁支队、峄县支队一举消灭。

由于运河支队贾汪情报站被破坏，身在利国的交通员王金凤又无法送出情报。苏鲁支队对日军的扫荡事前毫无察觉。待八路军115师苏鲁支队司令张光中得到鬼子扫荡的消息后，已经来不及通知所有人撤退，只得仓促带领孙伯龙等主力在涧头集南10里的库山建立了临时阵地。

日军21师团长田中启为了打好这一仗，悄悄在10月10日夜由徐州乘火车到达贾汪，亲自指挥21师团的2000多鬼子和3000多伪军直扑涧头集。

11日拂晓时分，日军进入库山脚下的后楼、郑庄，与运河支队二大队一中队接上火，苏鲁支队第三营立即前去支援；另一路敌人在涧头集外围与运河支队第一大队三中队展开了激战。运河支队、苏鲁支队和峄县支队同时处在敌人的三面包围之中。

天亮以后，日军在炮火的掩护下，分两路向库山南坡发起一次又一次冲锋，都被据守在这里的运河支队三中队打退。

上午10时左右，战场阴云密布，硝烟弥漫，激烈的炮火和密集的枪声震动了整个库山，在上午的战斗中，敌人发起的几次冲锋都被打了下去。三中队的一排长王华堂牺牲了，但战士们奋勇杀敌，虽然有些伤亡，但是战斗力没有丝毫减弱。

下午2时左右，由陇海路大许家据点北进的千余日军也进到库山东侧的山脚下，加入了攻击库山的阵营，使得战斗更加激烈。

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阵地已被敌人炮火轰起一层厚厚的泥土，压得战士们抬不起头来，库山高不过200米，但因山势比较陡，日本兵脚穿大皮靴，由下向上攻击比较困难。时至黄昏，阵地仍在苏鲁支队三营控制下。此时，估计田中启想重新整理一下队伍，便停止了进攻，所有日军集结在山脚下，进行调动，酝酿一次更大的冲锋，准备一鼓作气在天黑前拿下库山。

张光中看鬼子越聚越多，为保护有生力量，果断指挥所有人分散撤退，黄昏时分，苏鲁支队快速撤下库山，组织部队向运河西北转移。

撤退的安排是这样的：

“除留下胡大勋、胡大毅带少数部队在运河南坚持活动外，其他各部一律渡河北移。

张光中率领领苏鲁支队第三营从库山渡过运河，穿越台、枣铁路进入抱犊崮山区；