就在李延慶利用韋城沒有戰略縱深的弱點輕易攻下了韋城的同時，南面的鳳翔府也在進行著一場爭奪大散關的慘烈戰役，大散關位于今天寶雞市南郊的秦嶺北麓，自古被稱為“川陜咽喉”，它是關中的西面大門，大散關失守，關中的大門也就洞開了，西夏大軍可以隨時殺向京兆。
但對西夏軍而言，大散關還有第二個重要意義，他們要攻打李延慶的后院，迫使李延慶從西夏撤軍，說起來雙方的目的都是一樣，都是希望對方被迫從各自領土上撤軍。
當然，西夏大軍還有另一個選擇，大軍直接殺向兜嶺和殺牛嶺，攻下葫蘆河谷，斷李延慶的后路，但這條北上之路太艱難，要橫穿莽莽的六盤山脈，就算士兵可以攀山越嶺，但后勤輜重卻根本過不去，不僅如此，宋軍還在各處險關要隘上部署了數千守軍，如果強行北攻，搞不好數萬大軍就會陷死在莽莽的大山之中。
李察哥對這一點非常清醒，他放棄從西面進攻葫蘆谷的計劃，轉而采取了另一個更加現實的方案，攻下大散關，大軍殺入關中，逼迫李延慶大軍回撤。
大散關由西軍名將劉韐率一萬軍隊坐鎮，劉韐原任秦鳳路經略使，當李延慶出任西北三路經略制置使、京兆留守、西軍都統制后，劉韐便改任太原府尹、河東路安撫使，不過他暫時無法去上任，河東路還在金國手中，還需要他率軍收復，同時，秦鳳路形勢危急，李延慶要求他繼續坐鎮大散關，直到局勢穩定下來再交接帥印。
不僅如此，李延慶還派統制劉鐵率三千軍隊趕赴大散關助戰，援軍雖然不多，但他們帶來了最先進的守城武器，攻城梯的克星——飛火雷。
‘咚！咚！咚！’大散關外鼓聲震天，三萬西夏軍士兵如潮水般向城頭殺來，這是李察哥發動的第三次攻城大戰。
大散關地勢較高，城池用巨石砌成，極為高大堅固，西夏軍從低處向上進攻，比較吃力，他們必須使用四丈長的大型攻城梯，這種攻城梯寬達四尺，兩邊梯梁足有小腿般粗壯，是用質地細密結實的白蠟木制成。
三萬西夏士兵扛著百架大型攻城梯洶涌向關城殺來，城關上，數千名士兵手執大弓嚴陣以待，數十架小型投石機也吱吱嘎嘎拉開，西軍沒有幾乎沒有震天雷這種犀利的火器，朝廷沒有料到西夏軍會大舉進攻熙河路，而將京兆府和鳳翔府的數百顆震天雷全部調去太原和東京。
城頭上的投石機內放著數十斤重的大石，這種小型投石機拋桿只有一丈，可將三四十斤重的大石拋射到百步外，不過劉鐵的到來改變了大散關防御武器偏弱的劣勢，他們不僅帶來了一千枚飛火雷，還帶來了五十顆震天雷，極大地強化了大散關的防御能力。
此時，二十顆震天雷已經放入了小型投石機的投兜內，劉韐注視著城下的洶涌奔來的西夏士兵，西夏士兵已經進入了一百五十步內，他立刻喝令道：“弩箭發射！”
紅旗揮下，一千具神臂弩率先發射了，它們的殺傷距離就在一百五十步到一百八十步之間，西夏士兵大多穿著皮甲，手執長矛，沒有盾牌護衛，只有刀盾軍才有堅固的盾牌，西夏畢竟只是小國，國力較為貧乏，不可能象宋軍那樣裝備齊全，就算宋軍，也只有禁軍才裝備盾牌，普通的廂軍和鄉兵也沒有裝備。
一千支弩箭密集射向洶涌殺來的敵軍群，奔在前面的士兵頓時紛紛栽倒，傷亡數百人，但數百人的傷亡對于三萬大軍只是海洋中的一朵浪花，沒有任何意義，西夏大軍繼續向關城奔來。
在兩輪強弩射擊后，五千名奔在最前面的西夏弓弩手終于殺進百步范圍內。
劉韐見敵軍已進入投石機的射程，冷靜地下令道：“投石機射擊！”
城頭上綠旗揮動，早已蓄力已久的投石機發動了，士兵點燃了火繩，隨著一連串‘嘭！嘭！’的投擲聲，二十顆黑黝黝的震天雷騰空而起，向百步外的西夏士兵頭頂砸去。
西夏士兵顯然沒有經過系統的避炸訓練，他們不知道匍匐和盾牌可以在最大程度上保護自己不被炸傷，更沒有專門的觀雷兵。
西夏士兵面對震天雷的襲擊，只能低頭猛沖，靠僥幸來逃過爆炸襲擊，二十顆震天雷在兩里寬的原野上爆炸了，爆炸聲驚天動地，硝煙彌漫，原野上慘叫聲和哭喊聲四起，光直接被炸死的士兵就達上千人，而被四下飛射彈片擊中而不幸受傷的士兵更是炸死士兵的數倍之多。
一顆震天雷可以分裂成數百塊鐵碎片，包括外殼本身和里面填的鐵粒子，彈片和鐵粒飛射，大片大片的西夏士兵被擊中而倒下，一輪震天雷的爆炸，傷亡人數超過了三千，西夏士兵著實有點膽寒了。
李察哥心急如焚，西夏軍已經殺進百步內，絕不能再撤退，傷亡再多也必須硬戰下去，他厲聲大喝道：“繼續進攻，后退者立斬！”
‘咚！咚！咚！咚！’激烈的戰鼓聲敲響，數萬西夏士兵無法后撤，只能硬著頭皮繼續沖鋒，三千弓弩手率先奔到城下，開始向城頭放箭，密集的箭矢射向城頭，壓住了神臂弩士兵的射擊，但三千大弓士兵卻站在后面，以拋射形式向下射擊，粗大的兵箭如雨點般落下，西夏士兵難以躲避，紛紛中箭，或死或傷，損失十分慘重，西夏弓弩手又被壓制住，剩下的弓弩手只得紛紛后撤。
以此同時，第二輪震天雷發射了，巨大的爆炸聲在人群中此起彼伏，不斷有士兵被炸飛上天，戰場上硝煙彌漫，碎肉橫飛，血沫四濺，被炸死士兵的死狀極為慘烈。
李察哥見進攻的士兵已有退意，立刻喝令五百刀斧手上前壓陣，后退士兵一律殺死，隨著數百名士兵被殺后，西夏士兵再次發動進攻，一萬余士兵沖到城下，將一架架大型攻城梯搭上城頭。
劉鐵率領五百名投擲手出動了，他們是專門的飛火雷投擲士兵，投擲技巧十分嫻熟，他們點燃了很短的火繩，銅棍隨即甩出，被細長鐵鏈拉拽的兩顆飛火雷立刻盤旋著向攻城梯飛去，‘嘩啦！’鐵鏈被梯梁阻擋，立刻左右翻飛，飛火雷緊緊纏住攻城梯，緊接著轟！轟！兩聲爆炸，攻城梯被攔腰炸斷。
不僅是一架攻城梯，剛剛搭上城頭的上百架攻城梯全部遭遇被攔腰炸斷的后果，宋軍隨即向攻城梯傾倒了火油，用火折子點燃，大火迅速將一百多架大型攻城梯吞沒了，西夏士兵目瞪口呆，他們無法再攻城，只得紛紛后撤。
遠處李察哥看得清楚，百余架攻城梯悉數成了火串，他只得暗暗嘆息一聲，下令道：“傳我的命令，全軍撤退！”
‘當！當！當！’撤軍的鐘聲敲響，早已士氣喪盡的士兵如退潮一般撤退了。
城頭上的士兵頓時響起了一片激動的歡呼聲。
這場攻防戰西夏軍傷亡近萬人，而大散關卻絲毫未損，城上守軍只有四十余人受箭傷，無一人陣亡，飛火雷和震天雷在這場戰役中創造了輝煌的戰果。
李察哥也知道無法再奪取大散關，不得不率領大軍向會州方向黯然撤退。
