孔有德包圍掖縣兩個多月，李應元一直在請命攻城，孔有德一直沒答應，還在等待著孫元化上書的招安事宜。但是他不知道的是，孫元化上書的詔書被巡按王道純藏匿，根本沒有遞上去。

　　四月一日，劉宇烈率領薊門、密雲等地的援兵和義勇鄉兵，凡馬步兵二萬五千人，加之崇禎又調遣來的6門紅衣大炮和在周邊又召集的登州總兵吳安邦、通州總兵楊禦蕃等在城外沙河集結，和孔有德叛軍隔河對峙。又命人向城中送信，要求配合。

　　十五日晚，劉宇烈又派人到掖縣，要求十六日出城兩面夾擊叛軍。

　　第二天，劉宇烈下令進攻。城外炮火連天，謝璉率領著兩千人，徐從治也率領著自己兵馬，出城支援，張揚亦被謝璉要求出城夾擊叛軍。面對命令，張揚無法反抗，只能率自己五個白人隊，又拉上五門火炮從東門出。

　　沙河在掖縣以西40裡，戰鬥發生後，孔有德調集大部分部隊，又以火炮眾多，佔據著很大的優勢。

　　張揚部五百人都是步卒，要到達主戰場，急行軍也要一個多時辰。張揚不願意連續趕路40裡，去支援正面戰場。東門外五裡有孔有德的三個營寨，用火炮轟開木製圍欄，營寨中不多的兵馬根本擋不住夏河軍得排槍射擊，攻破營寨後放火燒毀，把三個營寨都毀掉後，便率軍回城。

　　劉宇烈兵馬雜揉、紀律不明、指揮混亂，輜重又被孔有德焚毀。終在沙河兵潰，巡撫徐從治亦死於炮下，謝璉亦被俘虜，出城的士兵都沒有能回來。

　　經此一戰，孔有德俘獲大量人員、火器，實力進一步增大。劉宇烈收攏各部殘軍繼續在沙河屯駐。

　　“大元帥，朝廷兵馬已被殺破了膽，那夏河軍還在城中安坐，還望允許下官攻城，已報殺父之仇。”在獲勝後的第二天，李應元又來到帥帳中，請求攻城。

　　孔有德經過此戰，自己被招安的希望越來越小了，李應元又總是來請戰。便對李應元說道:“你父與我同鄉，情同手足，今朝廷大軍已敗，無力再攻，便允你一次。”

　　“我已探查清楚，那夏河軍在防守東門還請大元帥允我一些兵馬。”見孔有德同意李應元高興的說到。

　　“本官於東門駐扎的三路營寨具是被毀，極有可能就是這夏河軍所為，本官允你1000步卒，再另外三處城門處佯攻，以配合你。”孔有德又對李應元說道:“你且去，午飯後攻城。”

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　　徐從治和謝璉的敗亡，讓掖縣本就不富裕的兵力雪上加霜。武將中現以張揚官職最大，張揚便召集城內僅有的三位千戶李貴、謝旺、劉真大讓他們多準備滾木雷石、桐油之類的守城物資，以防孔有德攻城。又派王傑、王飛、胡強各率百人協助西門，北門和南門，有給每各城門分配三門火炮。李貴、謝旺、劉真大對張揚的指揮和安排沒有異議，皆領命而去。

　　下午，李應元率先在東門兩裡外集結，準備用火炮轟擊城門，兩裡也是西洋炮(西洋炮是葡萄牙人鑄造的陸戰炮，紅衣大炮是荷蘭人的艦炮，兩者不同)仰射的最佳射擊距離，再遠就打不到城牆上了。

　　張揚站在城牆上，看到李應元再部署火炮。輕笑一聲“不知道站的高射的遠嗎?我豈會讓你擺好陣勢?”又對著身邊大牛說道:“傳令潘大膽，對著敵軍陣地開炮！”

　　轟、轟、轟......6磅(5.5斤)重的大鉛球射向李應元陣地。炮彈擊中一名士兵的膝蓋，那名士兵的腿直接被生生地砸斷，巨大的慣性，炮彈又彈起來，繼續向前砸去，硬生生地砸出一條血路。

　　李應元明顯炮打的少，沒想到敵方炮彈能打這麽遠。連忙命令士兵後撤，以躲避地方炮擊。一直打出十幾輪，由於炮管太熱了，不得不停下降溫。張揚看到炮擊停下，問明白原來是炮管太熱。不由感歎一聲，“如果是後裝炮就不會有這種問題了”。

　　其余三門也開始了戰鬥。李應元見到孔有德已經派人攻城了，而去對面火炮已停下，趕緊集結部隊，也不管自家火炮了，就急忙命令著士兵們衝鋒。