就在李延庆利用韦城没有战略纵深的弱点轻易攻下了韦城的同时，南面的凤翔府也在进行着一场争夺大散关的惨烈战役，大散关位于今天宝鸡市南郊的秦岭北麓，自古被称为“川陕咽喉”，它是关中的西面大门，大散关失守，关中的大门也就洞开了，西夏大军可以随时杀向京兆。
但对西夏军而言，大散关还有第二个重要意义，他们要攻打李延庆的后院，迫使李延庆从西夏撤军，说起来双方的目的都是一样，都是希望对方被迫从各自领土上撤军。
当然，西夏大军还有另一个选择，大军直接杀向兜岭和杀牛岭，攻下葫芦河谷，断李延庆的后路，但这条北上之路太艰难，要横穿莽莽的六盘山脉，就算士兵可以攀山越岭，但后勤辎重却根本过不去，不仅如此，宋军还在各处险关要隘上部署了数千守军，如果强行北攻，搞不好数万大军就会陷死在莽莽的大山之中。
李察哥对这一点非常清醒，他放弃从西面进攻葫芦谷的计划，转而采取了另一个更加现实的方案，攻下大散关，大军杀入关中，逼迫李延庆大军回撤。
大散关由西军名将刘韐率一万军队坐镇，刘韐原任秦凤路经略使，当李延庆出任西北三路经略制置使、京兆留守、西军都统制后，刘韐便改任太原府尹、河东路安抚使，不过他暂时无法去上任，河东路还在金国手中，还需要他率军收复，同时，秦凤路形势危急，李延庆要求他继续坐镇大散关，直到局势稳定下来再交接帅印。
不仅如此，李延庆还派统制刘铁率三千军队赶赴大散关助战，援军虽然不多，但他们带来了最先进的守城武器，攻城梯的克星——飞火雷。
‘咚！咚！咚！’大散关外鼓声震天，三万西夏军士兵如潮水般向城头杀来，这是李察哥发动的第三次攻城大战。
大散关地势较高，城池用巨石砌成，极为高大坚固，西夏军从低处向上进攻，比较吃力，他们必须使用四丈长的大型攻城梯，这种攻城梯宽达四尺，两边梯梁足有小腿般粗壮，是用质地细密结实的白蜡木制成。
三万西夏士兵扛着百架大型攻城梯汹涌向关城杀来，城关上，数千名士兵手执大弓严阵以待，数十架小型投石机也吱吱嘎嘎拉开，西军没有几乎没有震天雷这种犀利的火器，朝廷没有料到西夏军会大举进攻熙河路，而将京兆府和凤翔府的数百颗震天雷全部调去太原和东京。
城头上的投石机内放着数十斤重的大石，这种小型投石机抛杆只有一丈，可将三四十斤重的大石抛射到百步外，不过刘铁的到来改变了大散关防御武器偏弱的劣势，他们不仅带来了一千枚飞火雷，还带来了五十颗震天雷，极大地强化了大散关的防御能力。
此时，二十颗震天雷已经放入了小型投石机的投兜内，刘韐注视着城下的汹涌奔来的西夏士兵，西夏士兵已经进入了一百五十步内，他立刻喝令道：“弩箭发射！”
红旗挥下，一千具神臂弩率先发射了，它们的杀伤距离就在一百五十步到一百八十步之间，西夏士兵大多穿着皮甲，手执长矛，没有盾牌护卫，只有刀盾军才有坚固的盾牌，西夏毕竟只是小国，国力较为贫乏，不可能象宋军那样装备齐全，就算宋军，也只有禁军才装备盾牌，普通的厢军和乡兵也没有装备。
一千支弩箭密集射向汹涌杀来的敌军群，奔在前面的士兵顿时纷纷栽倒，伤亡数百人，但数百人的伤亡对于三万大军只是海洋中的一朵浪花，没有任何意义，西夏大军继续向关城奔来。
在两轮强弩射击后，五千名奔在最前面的西夏弓弩手终于杀进百步范围内。
刘韐见敌军已进入投石机的射程，冷静地下令道：“投石机射击！”
城头上绿旗挥动，早已蓄力已久的投石机发动了，士兵点燃了火绳，随着一连串‘嘭！嘭！’的投掷声，二十颗黑黝黝的震天雷腾空而起，向百步外的西夏士兵头顶砸去。
西夏士兵显然没有经过系统的避炸训练，他们不知道匍匐和盾牌可以在最大程度上保护自己不被炸伤，更没有专门的观雷兵。
西夏士兵面对震天雷的袭击，只能低头猛冲，靠侥幸来逃过爆炸袭击，二十颗震天雷在两里宽的原野上爆炸了，爆炸声惊天动地，硝烟弥漫，原野上惨叫声和哭喊声四起，光直接被炸死的士兵就达上千人，而被四下飞射弹片击中而不幸受伤的士兵更是炸死士兵的数倍之多。
一颗震天雷可以分裂成数百块铁碎片，包括外壳本身和里面填的铁粒子，弹片和铁粒飞射，大片大片的西夏士兵被击中而倒下，一轮震天雷的爆炸，伤亡人数超过了三千，西夏士兵着实有点胆寒了。
李察哥心急如焚，西夏军已经杀进百步内，绝不能再撤退，伤亡再多也必须硬战下去，他厉声大喝道：“继续进攻，后退者立斩！”
‘咚！咚！咚！咚！’激烈的战鼓声敲响，数万西夏士兵无法后撤，只能硬着头皮继续冲锋，三千弓弩手率先奔到城下，开始向城头放箭，密集的箭矢射向城头，压住了神臂弩士兵的射击，但三千大弓士兵却站在后面，以抛射形式向下射击，粗大的兵箭如雨点般落下，西夏士兵难以躲避，纷纷中箭，或死或伤，损失十分惨重，西夏弓弩手又被压制住，剩下的弓弩手只得纷纷后撤。
以此同时，第二轮震天雷发射了，巨大的爆炸声在人群中此起彼伏，不断有士兵被炸飞上天，战场上硝烟弥漫，碎肉横飞，血沫四溅，被炸死士兵的死状极为惨烈。
李察哥见进攻的士兵已有退意，立刻喝令五百刀斧手上前压阵，后退士兵一律杀死，随着数百名士兵被杀后，西夏士兵再次发动进攻，一万余士兵冲到城下，将一架架大型攻城梯搭上城头。
刘铁率领五百名投掷手出动了，他们是专门的飞火雷投掷士兵，投掷技巧十分娴熟，他们点燃了很短的火绳，铜棍随即甩出，被细长铁链拉拽的两颗飞火雷立刻盘旋着向攻城梯飞去，‘哗啦！’铁链被梯梁阻挡，立刻左右翻飞，飞火雷紧紧缠住攻城梯，紧接着轰！轰！两声爆炸，攻城梯被拦腰炸断。
不仅是一架攻城梯，刚刚搭上城头的上百架攻城梯全部遭遇被拦腰炸断的后果，宋军随即向攻城梯倾倒了火油，用火折子点燃，大火迅速将一百多架大型攻城梯吞没了，西夏士兵目瞪口呆，他们无法再攻城，只得纷纷后撤。
远处李察哥看得清楚，百余架攻城梯悉数成了火串，他只得暗暗叹息一声，下令道：“传我的命令，全军撤退！”
‘当！当！当！’撤军的钟声敲响，早已士气丧尽的士兵如退潮一般撤退了。
城头上的士兵顿时响起了一片激动的欢呼声。
这场攻防战西夏军伤亡近万人，而大散关却丝毫未损，城上守军只有四十余人受箭伤，无一人阵亡，飞火雷和震天雷在这场战役中创造了辉煌的战果。
李察哥也知道无法再夺取大散关，不得不率领大军向会州方向黯然撤退。