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十一日，官軍才趕到宿州城外，之前，焦璐聽說宿州兵苻離戰敗後，將汴水（即汴河，過陳留、杞縣，與泗水、淮河彙集）決堤以堵截龐勳軍。龐勳軍到的時候還可以涉水過去，等官軍到的時候水已經很深了。

十二日，元密率兵渡過河水，正打算圍城的時候，天上颳起了大風。龐勳軍用火箭射城外的茅舍，火勢因大風迅速蔓延到官軍的軍營。官軍前進則冒著箭石，後退則面臨水火，龐勳軍乘亂進攻，官軍被殺傷近300人。元密等人穩住軍隊陣腳後，認為龐勳軍必會固守城池，做好繼續攻城的準備。當晚，龐勳軍讓婦女打更，裝載糧草，乘大船三百艘順流而下，打算躲入江海湖泊中為盜賊。

十三日天亮的時候，官軍才發現龐勳的軍隊已經逃走，立即匆忙追趕，連飯都來不及吃。等到追上的時候，官軍已經又餓又乏。

龐勳軍的船早就停靠在堤邊，並把軍隊陳列在堤外，另將一千人埋伏在船中。官軍到的時候，陳列在堤外的軍隊都退入山坡中。元密以為賊軍害怕官軍，便毫無顧慮地領軍追擊。埋伏在船中的龐勳軍立即從後夾攻官軍，雙方從白天一直殺到晚上，官軍大敗。元密帶領殘兵連夜逃走，黑暗中又陷入沼澤之中，元密等諸將以及監軍都被追上的龐勳軍殺死。官軍差不多戰死一千人，其餘的人都投降了龐勳軍，沒有一個人逃回了徐州。

龐勳等人向投降的官兵詢問關於彭城的軍情，知道彭城沒有防備，才決定進攻彭城。

十五日，龐勳領兵北渡濉水，翻山直赴彭城。當晚崔彥曾才知道元密兵敗得訊息，立即求救於鄰道。

十六日，關閉城門，選年輕力壯的人守城，但是大家都很驚恐，無心固守。有人勸彥曾逃奔兗州（今山東省西南），彥曾怒道：“我是元帥，城破身死，這是我得職責所在！”立即將勸逃的人斬了。

十七日，龐勳率6000多人抵達彭城外，與民秋毫不犯，老百姓爭相依附。很快就攻克外城，彥曾退保子城。老百姓為幫助龐勳軍攻城，用車推自家柴火焚燒城門，不久子城也被攻破。龐勳等人將彥曾囚於大彭館，並將尹戡、杜璋、徐行儉三人開腸破肚，盡滅其族。當天城中很多人加入龐勳軍，軍隊的數量擴大到一萬多人。

十八日，龐勳召見溫庭皓，命令他起草向朝廷要求官得奏章。溫庭皓說：“這是大事情，不是片刻能寫成的，請讓我回家準備準備。”

十九日，龐勳派使者去催庭皓，庭皓來見龐勳說：“昨天之所以沒有當面拒絕，是因為想見妻子兒女一面。今天已經和妻子兒女訣別了，請讓我受死吧！”　龐勳盯了庭皓很久，笑道：“你這個書生怎麼敢這樣，難道一點都不怕死嗎？我龐勳既然能取徐州，還怕沒人為我寫書表！”於是放了庭皓。

有一個叫周重的讀書人，常以才略自負，龐勳把他當上賓對待。二十一日，龐勳派遣押牙張琯拿周重寫得表上京師求官職。接著任命許佶為都虞侯，趙可立為都遊弈使，其他人也各封官職，統領諸軍。又派劉行及帶一千五百人去屯守濠州（今安徽鳳陽），李圓率二千人屯守泗州，梁丕領一千人屯守宿州，其餘得將領去守其它要害縣鎮，完善防禦。龐勳軍克徐州後，各地很多人前來投奔，甚至光州、蔡州、淮州、折州、兗州、鄆州、沂州、密州等地方的盜賊都來依附。龐勳偽造崔彥曾請求翦滅徐州得書表，大概是說：“徐州全軍都是暴卒，最好全部翦除；各縣的愚民，都應發配為奴。”又假作詔書答應崔彥曾得請求。然後將這兩份假書信傳佈