بیل مکانیکی
بیل مکانیکی عبارت از اتاقک گردانی است که سوار بر چرخها بوده و درانتهای جلویی آن بیل متصل شده است . بیل انتهایی عبارتند است از تیر اصلی بیل ، میله جام ، جام و کابلهای فلزی مورد لزوم که حرکات بیل را تامیین می کنند.

یک نمونه از بیل های هیدرولیکی موجوددر شکل به نظر می رسد . عمل حفاری بوسیله فشار بیل و سپس بالا بردن آن با مواد کنده شده انجام می گیرد . میله جام به کمک دستگاه کنترل ماشین جام را به داخل زمین فشار می دهد یا آن را از منطقه حفاری بیرون می کشد . پس از انجام حفاری و پر شدن جام ، با استفاده از کابل بالا آورنده ، جام بلند می شود و سپس با حرکت افقی تیر اصلی جام به منطقه تخلیه منتقل شده و بار با آزاد کردن چفت در جام تخلیه می گردد . چون می توان بیل مکانیکی را با فشار در خاک فرو برد لذا سخت ترین نوع خاک و حتی نرم یا ترک خورده را می توان با بیل مکانیکی حفاری نمود.

با آنکه بیل مکانیکی قادر است چه در زیر سطح تراز ماشین و چه در بالای آن کار کند ، معذالک بهترین راندمان وقتی به دست می آید که محل کار بالای سطح زمین و تا زیر لولای دوران میله جام(shipper shaft ) باشد.

عمق اپتیمم حفر عبارتست از عمق عمودی یک جبهه حفاری که به جام امکان می دهد . بدون اعمال فشار زیاد با بالا بودن پر شود . ماکزیمم راندمان در عمق اپتیمم حفاری به دست می آید . میزان عمق اپتیمم حفاری با نوع مواد حفاری شده تغییر می کند و اندازه های تیپ مربوطه در قسمتهای بعدی به نظر خواهد رسید.
گرچه بیل مکانیکی قادر به حفاری در سطح پایین تر از سطح اتکاء ماشین می باشد ، ولی عمق عملیات نمی تواند از طول میله جام تجاوز نماید . انواع دیگر قسمتهای الحاقی (جام معکوس یا دراگلاین ) وجود دارند که برای کار در سطحی پایین تر از سطح اتکای ماشین مناسب تر می باشند.

یکی از مزایای بیل مکانیکی این است که این ماشین در موقع حفاری در سطح زمین دارای راندمان بسیار بالاست بدین دلیل که می تواند در حین حفاری راه پیشروی خود را باز کند.

در ضمن بیل مکانیکی قادر است که دیواره های قسمت حفاری شده را شکل داده و شیب ترانشه را اصلاح کند . مواد حفاری شده را می توان در کامیون یا مستقیما در محل خاکریز تخلیه نمود.

مانور با بیل مکانیکی
برای حفاری مؤثر ، بیل مکانیکی باید یک سطح عمودی در مقابل داشته باشد . این سطح را جبهه حفاری می نامند. اگر حفاری در کنار یک تپه یا عوارض سطحی نظیر آن باشد ، این جبهه به زودی ایجاد می شود . اما اگر حفاری قراراست در زیر سطح زمین صورت گیرد ، بیل مکانیکی باید اول یک سطح شیبدار تا رسیدن به جبهه حفاری در زمین ایجاد نماید و سپس اقدام به حفاری در جبهه حفاری نماید.

پس از اینکه جبهه حفاری ایجاد شد ، عمل کندن جبهه به یکی از دو طریق زیر صورت می گیرد . حمله از روبرو مؤثرترین وضعیت را به بیل می دهد چون در این حالت بیل قادر است بیشترین فشار را بر جبهه وارد نماید . در حفاری مواد سخت این روش حمله باید مورد توجه خاص قرار گیرد. کامیونهای لازم برای انتقال مواد حفاری شده از هر دو طرف بیل می تواند اقدام به بارگیری نمایند و بیل با یک گردش حداکثر ۹۰درجه قادر است کامیونها را بار کند پیشروی موازی (روش دیگر حفاری با بیل مکانیکی) به بیل اجازه تغییر مکان سریع را پس از پیشروی جبهه حفاری می دهد و در ضمن حرکت کامیونها را درمنطقه تسهیل می نماید. این روش معمولا در مواردی مورد استفاده دارد که فضای لازم برای مانور ماشین آلات کم است و همچنین در تراشه های شاهراهها نیز به کار می رود.

تعیین حجم کار
دفتر صنایع ماشین آلات ساختمانی PCSA bureau of the Construction Industry Manufacturers Association مطالعاتی در مورد عملیات بیل مکانیکی انجام داده است جداول خاصی جهت برنامه ریزی عملیات بیل تنظیم نموده است. جداول ۳-۲ و ۴-۲ بر اساس ارقام PCSA تهیه شده اند. ارقام موجود در این جداول مربوط به بیل های مکانیکی (و نه هیدرولیکی) با موتور دیزل می باشند مگر اینکه غیر این موارد ذکر شده باشد . روش استفاده از این جداول بدین قرار است : اول یک میزان ایده آل برای کار ماشین بر حسب نوع خاک و حجم جام تخمین می زنند (جدول ۳-۲ ) و سپس عدد مربوط را به کمک ضریب «عمق حفاری – زاویه گردش بیل » (جداول ۴-۲ و۵-۲ ) و همچنین ضریب راندمان (جداول ۶-۲ یا روش شرح داده شده در قسمت ۳-۲ ) اصلاح می کنند.

بنابراین میزان کار انجام شده عبارت خواهد بود از:
راندمان× ضریب « عمق – زاویه گردش »×حجم کار ایده آل
شرایط داده شده در پایین جداول ۳-۲ و ۶-۲ در هنگام استفاده از این جدولها باید مورد توجه قرار گیرند . برای استفاده از جدول ۵-۲ ، باید عمق حفر حقیقی را بر عمق حفر اپتیمم (جدول ۴-۲ ) تقسیم نمود و حاصل را به صورت درصدی از عمق اپتیمم مورد استفاده قرار داد.
ادره کار

برای برنامه ریزی کار با بیل مکانیکی ، انتخاب اندازه صحیح ماشین و بیل اهمیت بسیار دارد و نوع خاک وکارگاه شرایط تعیین کننده ای هستند . علاوه بر اینها عوامل دیگری باید مورد نظر قرار گیرد که بعضی از آنها عبارتنداز:
زاویه گردش : برای حصول کارآیی ماکزیمم لازم است که زاویه گردش حداقل برای حفاری و بار زدن کامیونها در نظر گرفته شود . بنابراین محل بیل مکانیکی باید طور ی انتخاب شود که این زاویه را مینیمم کند.

زهکشی : اگر زهکشی ، بخصوص پس از شروع حفاری و خاکبرداری مساله ای ایجاد کند ، باید اقدامات لازم برای تصحیح وضعیت انجام گیرد.
دسترسی به محل کار: مساله احداث جاده ی سرویس به محل حفاری برای بیل و کامیونها حائز اهمیت فراوان است . گاهی اوقات باید قطعات مختلف ماشین را پیاده کرده و سپس ماشین را به محل کار حمل نمود و در محل اقدام به سوار کردن ماشین کرد . جاده های مربوط به تخلیه مواد حفاری ممکن است احتیاج به مرمت و یا ساختن داشته باشند.
شرایط سخت کار : تا حد ممکن باید سعی نمود که بیل در سطح افقی قرار گیرد. باید دقت شود سطح کار تا حد امکان دارای گودال یا سنگهای درشت نباشد.

جبهه ی حفاری : بیل مکانیکی باید نزدیک جبهه واقع شود. این کار باعث افزایش راندمان کار خواهد شد .
بیشتر اصول یاد شده در مورد سایر ماشینهای حفار که در این فصل آمده اند نیز صادق است. چند راهنمایی مفید برای عملیات بیل مکانیکی ذیلاً ذکر می شود:
۱- در حین تخلیه جام باید صبر کرد تا جام کاملاً از مواد خالی شود .

۲- بیل مکانیکی نباید خیلی نزدیک به جبهه مستقر شود زیرا در حین بیرون کشیدن جام از جبهه حفاری ممکن است بیل به زنجیرهای چرخ یا تیر اصلی ماشین برخورد کند.
۳- وارد آوردن فشار زیاد به بیل باعث کندی بار گیری بیل می شود.

۴- نباید از بیل به عنوان جارو استفاده نمود . بعضی بیل را روی سطح زمین قرار داده و با گردش آن روی زمین سعی می کنند مواد سست سطح زمین را کنار بزنند.
۵- زاویه تیر مشبک را به نسبت تغییر شرایط بارگیری و کندن باید تغییر داد.

۶- کامیونها باید در موضعی قرار گیرند که برای پر کردن آنها لازم نباشد بیل مکانیکی به میزان زیاد گردش کند .
۷- سطح زمین جلوی جبهه باید صاف با شد . برای راندمان ماکزیمم ماشین باید در سطح تراز قرار گیرد.
۸- دندانه های جام باید تیز باشند . دندانه های یدک باید در محل کار موجود باشد تا در صورت لزوم تعویض شود . دندانه های تیز در مصرف نیروی ماشین و فشار وارده بر کابلها صرفه جویی کرده، راندمان کار را بالا می برد .

۹- ماشین باید در محلی قرار گیرد تا برای حفاری لازم نباشد که جام از ماشین خیلی دور شود و تیر مشبک بصورت افقی قرار گیرد.
۱۰ – در حفاری مواد سخت اول باید قسمت بالای جبهه کنده شود و سپس جبهه از بالا به پایین خاکبرداری شود.
۱۱ – در کندن صخره منفجر شده ، سطح جبهه باید تا حد امکان بصورت عمودی نگه داشته شود. این مساله باعث می شود که سنگهایی که از جام ریخته می شود به زیر ماشین نغلطند.

۱۲- همواره باید کابل اضافی در دسترس داشت .
۱۳- کابل بالا آورنده تیر اصلی ماشین باید بطور مرتب مورد بازدید قرار گیرد.
۱۴- راننده باید توجه کند که قسمت عقب جام هم پر بشود.