因谢子长奉命返回陕西，杜鸿范到平凉疗伤，邬逸名、吴景鳌前往兰州，骨干力量有所减弱。为统一领导，便将原第一、第二支队合并到第三支队，由王儒林任司令，杜润滋任政委兼参谋长。为扩大影响，游击队由会宁、靖远交界地西上，经宋家河畔、西塬、平滩堡，渡黄河绕道北山来到糜滩。
这时，孙蔚如已将王子元部调往海原驻扎，派王云山的特务营到靖远接防。由于孙作宾仍然留在靖远，在得知游击队回到糜滩后，与王儒林秘密见面，互通情况。随后，游击队再次回到水泉，一边发动群众开展宣传活动，一边找铁匠打制大刀、长矛等兵器。
游击队转战两个多月的时间，行程一千多公里，起到了很好的宣传作用，吸引了许多进步青年前来投奔起义军。原军阀雷中田的部下石兴璞、张没手带队投奔游击队；糜滩的杨培成联络二十多位青壮年携带二十多支步枪参加了游击队；新堡子的杨汝霖、石门川的高步功各领十多人带枪参加游击队，使游击队很快发展到四五百人。为适应新的发展，将游击队改编为第三、第四两个支队，每个支队下辖三个大队。
游击队在水泉的活动，引起王云山的注意，他预谋通过和平解决的办法收编游击队，以便给自己的上司一个交待。王云山随即派孙作宾去收编游击队，孙作宾利用这个机会，将王云山计划以收编为名将游击队消灭的预谋，以及在靖远驻防的兵力准备等情况秘密告诉王儒林。游击队开会商量后，决定单独行动，不接受改编，并派张宝卿为代表赴县城和王云山谈判，提出如果给游击队粮饷和装备，允许游击队不进城单独活动，则接收改编。王云山没有答应游击队的收编条件，即将张宝卿扣押，同时带领所有人马出城，开往水泉企图武力解决。
在得知王云山即将攻打水泉的情报后，联络人员派黄河渡口的水手詹学信连夜赶往水泉堡，将消息告知游击队，游击队立即作了防御部署。王云山以一个连的兵力趁着夜色从墩墩桥猛扑过来，向游击队发起进攻，被游击队打退。傍晚时分，敌人包围了水泉堡，潜伏在堡墙下，伺机爬上堡墙。为了节省子弹，游击队员用事先准备好的石块打击敌人。面对被包围的紧急情况，游击队决定集中火力摧毁敌人的机枪阵地，趁黑夜进行突围。正当准备行动时，天气突然变化，瞬间雷电交加，倾盆大雨从天而降，山洪暴发，于是游击队立即改变计划，趁着暴雨停歇的机会，撤出水泉堡，向北山转移，甩开了敌人。
游击队在北山行军途中，与宁夏敌军骑兵105旅冶成章部不期而遇，被迫仓促迎战，这场遭遇战打得异常激烈，游击队大队长郭映珠、参谋王贵仁不幸牺牲，游击队遭受重创。面对多次作战严重失利的情况，孙作宾、杜润滋等人商议后认为，游击队伤亡人数太多，不能得到及时补充，没有建立根据地作为依托，敌我力量悬殊，为保存力量，决定将游击队化整为零，转入地下活动，等待时机以图东山再起。同时派郝新亚到石门川，将游击队在北山失败的消息以及这一决定转告王儒林，并以组织的名义要求王儒林北赴宁夏，利用朋友关系潜伏下来，联络同志并和兰州党组织取得联系。