騒動が拡大する中、3月1日（天保13年1月20日）に山城谷で郡代の高木眞之助と三間勝蔵が百姓の代表に3通の済口書（回答書）を手渡した。済口書には、天保12年の山城谷一揆の要求を全て認めること、煙草裁判役を罷免することなどが記載されていた。百姓の代表は、回答内容を確実に実行させるため、両郡代に記名と捺印をさせた。これで深川弥五右衛門の目論見通り、犠牲者を出さずに目的を果たすことに成功した。
1月30日（旧暦12月19日）、郡代は山城谷の年寄を集めて、年貢の低減を伝えた。年末が迫っていることもあり、諸税については年が明けて知らせることになった。しかし、上山村で聞いた年貢と帰村後に郡代から伝えられた年貢が異なるという不満の声が高まっていった。2月13日（天保13年1月4日）、郡代が伝えた年貢と煙草を組頭庄屋が取り締まることに対する不満を理由に山城谷白川の堂場に百姓約200人が集まり、煙草裁判役の組頭庄屋を打ち壊すべく、三好郡西山村（現三好市池田町西山）の川人政左衛門と三好郡佐野村（現三好市池田町佐野）の唐津忠左衛門の屋敷へ二手に分かれて向かう動きがあった。この動きは藩士や郷士の説得により収まったが、組頭庄屋を打ち壊す動きは三好郡全域、美馬郡、阿波郡、麻植郡へと広がる大規模なものとなり（上郡一揆）、徳島藩は農村政策を改めざるを得なくなった。
1月29日（旧暦12月18日）、百姓は今治藩の役人に付き添われて山城谷へ戻った。郷士大野薫八の屋敷で郡代の話を聞いて握り飯を受け取ると各々の家へ帰宅した。大野薫八の屋敷には、今治藩からは郡奉行堀江七太夫、小玉儀右衛門、三島代官松原源太夫など約15名、徳島藩からは郡代高木眞之助、三間勝蔵、三好郡・美馬郡の組頭庄屋など30名以上が集まり最後の話し合いが持たれた。交渉の結果を文書で回答することと、これまでの決定事項の確認が行われた。
1918年（大正7年）3月7日、下り貨物第191列車（10000形重連、貨車10両・有蓋緩急車1両、換算12.8両）は、熊ノ平駅を定刻より25分遅れの4時33分に軽井沢方面へ向かって発車した。10000形は重連総括制御機能を備えておらず、編成先頭の補助機関車（補助機）・2両目の本務機関車（本務機）とも、機関手および機関助手が1名ずつ、機関車1両あたり2名乗務していた。また、有蓋緩急車（ピブ1形貨車）には制動取扱乗務員が1名、その他車掌が2名乗車し、貨物第191列車には計7名の乗員が乗車していた。熊ノ平駅を発車して間もなく、碓氷峠第20号隧道付近において本務機機関手は機関車（10000形10004号機）に搭載される主電動機より異臭を感じ、さらに同第21号隧道内において、異音とともに火花を伴う発煙が生じていることを認めた。本務機機関手は速度制御を行う主幹制御器のノッチを力行10段目から同8段目へ戻し、主電動機に流れる電流量を減少させたが、火花と発煙は収まらなかったことから、機関助手に命じて機関車搭載のラック歯車に作用する手用帯ブレーキ（バンドブレーキ）を緊締させ、自身もノッチをオフにするとともに常用ブレーキである真空ブレーキを操作し、さらに車輪に作用する手ブレーキを緊締した。このため、4時48分に列車は第21号隧道西口付近で緊急停止した。本務機機関手が本務機を点検した結果、機関車に2基搭載される主電動機のうち、ラック歯車駆動用電動機の継ぎ手（ギヤカップリング）に故障が発生していることを確認した。しかし、他に異常は確認されなかったことに加えて、列車重量が比較的軽量であったことなどを勘案し、本務機機関手は粘着運転による運行継続を決断し、点検のため本務機を訪れていた補助機機関助手へ、粘着運転による運行を実施する旨、補助機機関手への伝達を依頼した。補助機機関助手が補助機（10000形10009号機）へ乗車したのち、本務機機関手は補助機に向かって大声で発車を促したが、補助機側から何ら反応はなく、直後突然列車は退行（逆走）を開始した。退行速度は間もなく通常時における運転最高速度 (18km/h) の約1.8倍に相当する32km/h以上に達し、本務機側においては手用帯ブレーキおよび手ブレーキを緊締して列車停止に務め、補助機側においても手用帯ブレーキおよび手ブレーキの緊締のほか、主幹制御器の操作による発電ブレーキを動作させたものの、動作時の速度が過大であったため主電動機の回転子部分が物理的に破損し同ブレーキは使用不能となった。事実上人力による手ブレーキ以外の減速手段を失った同列車は66.7‰の下り勾配上でさらに速度を増し、第12号隧道東口付近において編成中間部の貨車2両が脱線、4時57分に熊ノ平駅の側線に突入し、車止めを突破して背後の岩壁に激突した。木造車体の貨車は原形を留めぬほど破砕し、全鋼製車体の機関車2両も脱線大破した。この事故により、有蓋緩急車に乗務した乗務員1名、および地上側にいた熊ノ平駅の転轍機操作係1名の計2名が即死し、補助機機関手および後部車掌の計2名が重傷後死亡、本務機機関手ほか計4名も重軽傷を負った。