他们认为如果按约交出洋人，官军很有可能重新包围进攻抱犊崮，不如趁“洋票”在手，再提些更稳妥，更安全的条件。
签字后第二天，山东督军田中玉下令政府军解围撤退到原驻防所在地，并委任孙美瑶为招抚司令。但就在他派人拿着命令上山宣读时，孙美瑶却突然变了卦。他当着官方代表的面，扯碎了委任令，并且致函田中玉，自称建国自治军总司令。他还否认了官匪所签订的和平条件，宣称，必须等到政府军完全撤退，并接济了山中粮食后，他才能召集山中的众领袖举行会议，提出匪方的所谓正式条件。
田中玉听说孙美瑶拒绝按照条约释放洋人，顿时傻了眼。原以为事情并不会很难，那帮土匪不就是想多要几个钱的吴毓麟也着急了，他想到北京外国公使们那逼人的态度，想到曹锟和吴佩孚盛怒无比的样子，他既担心又后悔。吴毓麟立刻召开记者招待会，在会上向记者慷慨激昂地宣布道：“我愿意进山去当人质，请孙美瑶把洋人放出来！”
此后直到20日，官、匪之间并无正式代表谈判。但以各种身份进山的无聊之徒、各派政客，却络绎不绝。大多数人想劝服孙美瑶，借此邀功；但也有直系的仇人，希望利用这个事情搞臭吴佩孚和曹锟。而安特生、温世珍、杨以德、郭泰胜等人，则像走马灯似的往返于枣庄和抱犊崮之间，为双方传递信息，讨价还价。
最后，孙美瑶终于提出一项条件，自称他以脑袋担保，如果政府答应这一条件，他便再不更改。此条件是：委任他为“建国自治军”总司令，将所部土匪改编为三个师，发给相应编制的枪支弹药。
这样的条件，实属苛刻，简直是漫天要价，不要说田中玉并不能决定此事，就是北京政府看到这个条件也会感觉非常为难。如果孙美瑶对统率建国军三师总司令一职再不满意，进而想当督军或巡阅使，岂不是要把山东一地白白送给此人？
步步退让，只能使土匪的气焰更加嚣张，胃口越来越大。田中玉决心说服北洋政府改变策略。他立刻召开军官会议，在会上他无比懊丧地说道：“看现在的情势，只能剿匪而不能安抚。而中央几次来电，战战兢兢，不敢说一个剿字，可见政府对于此间情形甚为隔膜，并不知道实际情况。本人拟星夜赶往北京，向政府报告一切，以使政府下定进剿决心。各军队应仍严守防线，不得擅自撤退。”
田中玉连夜入京，向北京政府报告情况，希望北京政府能够同意他进剿孙美瑶。在商谈此案的内阁会议中，他非常气愤地即席声明：“此案发生后，中央因事涉外交不主速剿，首先与匪方谈判。奈匪贪得无厌，得寸进尺，所提条件日凶一日，藐视政府。如以后仍再主和，则威信扫地，本人愿辞职待罪。反之，倘政府主剿，则愿效前驱，以赎前愆。”另外，他又说，“匪方竟用建国军名直接写信给我，恐含有政治作用，应请政府特别注意。”
田中玉的意见得到了大多数人的支持，内阁总理张绍曾也主张围剿。面对孙美瑶等人的出尔反尔，加之外国公使的压力，以剿代抚的主张基本得到政府同意。田中玉得令后立刻再返山东，明确向孙美瑶表示拒绝这一荒唐的要求，开始部署进剿事宜。
但这次会议的内容很快就被泄漏出去，外国公使们再次强烈反对，因为他们关心的只是匪徒手中的外国人质。北京政府和田中玉不得不急忙解释说，剿匪不过是表面的恐吓，实际上是“明剿暗抚”，恫吓匪方放弃过为苛刻的条件罢了。
以前撤退的军队重又包围了抱犊崮，将此地包围得密不透风。除此之外，田中玉还说服曹锟动用了三架飞机，每天不停地在土匪所在的山头盘旋。关于飞机的事，被绑架上山的鲍威尔在被释放后不久撰写的亲历记中讲述：飞机飞经山谷中土匪司令部上空时，所有的匪兵都带枪奔出去朝飞机开了几枪。当我问一名小头目他们为何要射击时，他回答说：“吴佩孚在那飞机上。”
吴佩孚当然不在飞机上，这些飞机也不敢随便扔下炸弹。他们扔下的是漫天的传单。传单到达每一个土匪手中，引起他们极大的恐慌。田中玉以剿代抚的策略在心理上产生效果，不少土匪开始动摇。哪想到孙美瑶狗急跳墙，当真撕票示威，杀死了五名中国人质。并向官府重新提出三个条件：第一，发给匪军六个月的军饷；第二，收编匪军一万人；第三，任命张敬尧为山东督军。如果官府不马上答应他们的要求，他们接下来将枪杀外国人质。
这时山上已经与山下断绝消息，军心未定，也不敢随便派土匪下山，让谁去传达消息更合适呢？一个曾在第一次世界大战中获得过勇士勋章的法国人自告奋勇，他自称愿意携带匪徒新的条件下山接洽。并且拿出自己的勇士勋章作为自己人格的保证，保证带信之后，一定返回抱犊崮。
虽然其他洋人都证明这个法国人的勇士勋章货真价实，但孙桂枝仍然有点担心这个法国人会一去不返，于是在他下山前还特地让他宣誓保证，传递完信件后一定回山。但这名法国人下山后便再无音讯，消失得无影无踪。面对这种情况，孙美瑶和他的手下们都十分惊讶，他们原以为外国那么强大，他们的国民一定个个是好汉，却没想到外国人竟也如此不讲信用，更何况这个外国人还获得过勇士勋章！
但信件还是要传达的，孙美瑶只得又叫记者鲍威尔宣誓下山，限他二十四小时内返回。如果不返回，则枪杀一名外国人质作为报复。鲍威尔带去了人质被杀的消息和孙美瑶提出的新条件。田中玉毫不犹豫地拒绝了这三个要求。鲍威尔遵守了誓言，当天便返回山上。
土匪已经枪杀五名中国人质的消息让外国人很是担心，各方的怨责再一次投向北京政府，他们接连照会北京政府外交部，阻止政府军改安抚成围剿，要求撤军恢复谈判。
这一回外交部赴临城的特派员靳志返回京城，他向英、葡等国公使陈述了这次围剿的理由。他说：“去年河南巨匪老洋人绑架外国人，豫省当局迫于外交压力，收编股匪，成为第一次奖励土匪行动。此次临城火车大劫案，外交团不允许剿匪，迫使政府答应土匪条件，这无疑是第二次奖励土匪。长此下去，不仅土匪，就是普通百姓也认为绑架洋人是升官发财的捷径，将来在华洋人都岌岌可危。如果严厉剿办绑匪，则后人无敢效尤。虽然山中洋票可能牺牲，但以十余人生命与在华所有外国人生命相比，孰轻孰重是显而易见的。”靳志一番言辞，使外交使团的态度稍为缓和，但他们对曹锟政府能否妥善处理此事仍深为怀疑，甚至公然表示，将视中国为“无政府”国家，由他们直接与土匪谈判。明明没有侨民被绑的日本也不甘置身事外，趁机鼓吹对中国铁路实行“国际共管”。不久，各国果然开始派代表亲自参与此事的处理事宜。
先是外国武官团以视察临城为名，悍然干涉中国内政，对田中玉的部队提出种种所谓“建议”；同时上海总商会的救护队、美国红十字会等也到达临城，并私自与匪方达成协议：外界可以经匪区给被扣的人质送食物、药品等，但同时也必须给土匪们一些粮食。困在山上的孙美瑶的土匪们因此而活得越来越滋润，有吃有喝还有药品。结果，周围的土匪和散兵游勇、孤贼野盗，甚至穷困无助的老百姓纷纷前来投奔，短短十几天，山上土匪的人数便由原来的一千人激增到三千多人。
美国军官甚至提出一项建议：“由驻扎在煤矿的营救人员挑选约五十名美国士兵和海军陆战队人员组成突击队进行营救。”但投鼠忌器，最终没有敢实施。
孙美瑶终究没有敢杀害外国人质，双方就此形成了僵局。一个不敢攻打匪窟，一个不敢杀害人质，一直僵持到六月份。孙美瑶觉得就这样下去不是个长久之计，在与孙桂枝商量后决定主动打破僵局，他们再次派鲍威尔和郭其才下山，主动向驻扎在枣庄的郑士琦接洽重开谈判。为表诚意，他们将其中一名年老多病的洋人主动释放。这名洋人是六十三岁的英国人史密斯，他本来是因为患了失眠症，特地到中国来旅行疗养的。结果却遇到了这样的倒霉事，失眠症反而更严重了，幸而每日红十字会能送来大量食品和充足的药品，靠着安眠药勉强应付。这位英国老先生获救后非常激动，不但失眠症消失，还发表了一篇文章，大谈他被掳时的感想与顿悟。
孙美瑶这次向官方提出的要求只有两个：一、官兵解围撤退，二、收编以二旅为限。
如果孙美瑶早一点提出这个要求，可能事情早已结束了，但在毁约之后，高价要挟不成现在才把条件降低，还杀了五名中国人质，这让田中玉很是窝火：“他娘的，你早干什么来着。现在服软了！”
急于解决此事的田中玉当然不会拒绝这个还算比较合理的要求，但他也同时向孙美瑶提出两个条件：一、先释放外俘三分之二，二、收编以有枪者为限。
鲍威尔和郭其才回去后，将田中玉的意思转达。孙桂枝和孙美瑶知道如果不释放外国人质，恐怕事情还要闹僵，便又放出英国和美国籍洋人各一名。
这一来一去，谈判便有了实质性进展。双方继续在峨山口一个小村庄进行谈判。
这回官方代表换成了郑士琦、陈调元，匪方代表则为郭其才、周天伦，美国人安特生，地方士绅党金元、李炳章，全国公团枣庄联合会代表江经沅及中国红十字会一名代表等五人为中人。
党金元和李炳章二人一见了郭其才和周天伦便责怪他们没有见好就收，反把事情弄僵。这些事情本都是孙美瑶和孙桂枝的主意，但郭、周二人不好反驳，只好诺诺称是，表示这回一定要让乡亲父老们安心。
最后，官、匪达成协议：匪方有枪者编，不定人数，由官方入山点名；官方先发匪方军装两千套，每人两个月的军饷。同时决定任孙美瑶为招安军旅长，郭其才和周天伦的哥哥周天松为团长。
参加谈判的安德森及所有证人均在保证书上亲笔签上大名，保证监督此次所签合约有效执行。
孙桂枝交由郭、周二人代转的保证书上写着：“鄙人孙桂枝代表众兄弟，愿受招抚编成国军。从此之后，永远忠心国家，决不做违反军纪及其他有损军人名誉之行为。并代表众兄弟郑重声明：对于安先生亲信不疑，对于安先生担保永矢遵守。中华民国12年6月12日孙桂枝印。”后面也同样写上了证人的名字。
按照协议，签字后第二日，被劫外侨一律释放，“山东建国自治军”改为“山东新编旅”，孙美瑶任旅长，旅部在郭里集一带驻防。
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