בחודש מאי 2004 נערכה חפירה במצד מחמל (הרשאה מס' 4158-A; נ"צ 193000/510962), לקראת עבודות שימור. החפירה, מטעם רשות העתיקות, נוהלה על ידי ט' אריקסון-גיני (צילום שטח), בסיועם של א' האג'יאן (מדידות), נ' סנה (צילום), א' לידסקי-רזניקוב (ציור ממצא) ומתנדבים מהחברה להגנת הטבע ומבית ספר שדה בשדה בוקר.
האתר נמצא לאורך הצוק הצפוני של מכתש רמון, מעל המעבר של מעלה מחמל (נקב אל-מחמלה; איור 1), שעברה בו הדרך העתיקה מפטרה לעזה (דרך הבשמים) שנסללה על ידי הנבטים בראשית המאה הא' לסה"נ. בשנת 106 לסה"נ עברה הדרך לרומאים בעקבות סיפוחה של הממלכה הנבטית. בשנת 1937 התגלה על ידי קירק Kirk G.A. 1938. Exploration in the Southern Desert. PEQ 70:211–235 מצד קטן (6.5×7.0 מ'; איור 2) המשקיף על מעבר מעלה מחמל. בשנת 1965 נערכה בו בדיקה, בשנת 1974 נערכו בו חפירות (משל ז' וצפריר י', 1974. הדרך הנבטית מעבדת לשער רמון. מדרשת שדה בוקר) וכן בשנת 1982 (חדשות ארכיאולוגיות פ"ג:65).
בדיקה מחודשת של כלי החרס והמטבעות שנמצאו במצד מעידה שהמצודה הוקמה בתקופה הרומית המאוחרת, לקראת סוף המאה הב' לסה"נ (התקופה הסברית) והייתה מיושבת עד לראשית המאה הג' לסה"נ. המצודה יושבה מחדש בראשית התקופה הביזנטית, עת הוקמו מחנה צבאי בעבדת הסמוכה תחת שלטונו של דיוקלטיאנוס ומצודת שער רמון (Erickson-Gini T. 2007. The Nabataean Roman Negev in the Third Century CE. In S.A. Lewin and P. Pellegrini, eds. The Late Roman Army in the Near East from Diocletian to the Arab Conquest [BAR Int. Ser. 1717]. Oxford. Pp. 91–100).
בחפירה החדשה (איור 3) נוקו הקירות המערבי והצפוני החיצוניים של המצד וכן נבדק מבנה נוסף שהתגלה באתר לאחר שנפגע על ידי שודדי עתיקות בשנת 2003. השרידים הקדומים שייכים כנראה לתחנת שיירות נבטית-רומית קדומה שנהרסה ברעידת אדמה בראשית המאה הב' לסה"נ.
נחפר מבנה נוסף, קדום יותר כ-6 מ' ממערב למצד. המבנה ניגש למדרגת הסלע שעליה בנוי המצד (איורים 4, 5). בקטעים שנפתחו במבנה נתגלו שרידים של לפחות שלושה חדרים וטבון (1-F; איור 6). קטעים משני חדרים (L401/L402 ו-L601) נחפרו עד לסלע האם וחתך קטן (L701) נחפר לצד הקיר הצפוני של המבנה (W1). על סמך כלי החרס שנמצאו בחפירה, המבנה נוסד במחצית המאה הא' לסה"נ ושימש עד לראשית המאה הב' לסה"נ, אז נהרס כנראה ברעידת אדמה (איור 7). קיר 1 התמוטט לצפון (איור 8); שרידי סיר בישול (איור 10: 8) ליד הטבון נשברו והתפזרו מזרחה צמוד לחלקו הפנימי של הקיר. בטבון נמצאו אבני סלע קטנות ושברי כלי חרס, בהם טיפוס קדום של קנקן יין עזתי (איור 10: 11) המתוארך למאות הא'–ג' לסה"נ. עוד נמצאו שברי קערות נבטיות מצוירות (איור 9: 1–8), קערה מטיפוס סיגילתה מזרחית (איור 10: 1), קערות וספלים לא מעוטרים (איור 10: 2–5, 7), קערת מקדה נבטית (איור 10: 6), סיר בישול נבטי (איור 10: 9), סיר בישול רומי מזווה (איור 10: 10), קנקנים (איור 10: 12, 13), פכי מסננת נבטיים (איור 10: 14, 15) ושבר של נר רומי עם בסיס דיסקוס מעוטר (איור 10: 16).
בשטח שמצפון למבנה נמצאו שרידי קירות, כנראה של חדרים נוספים. חפירות נוספות יאפשרו לשרטט תוכנית של המבנה. נראה כי חדרי המבנה היו סדורים סביב חצר פתוחה. המבנה נפגע קשות ברעידת האדמה ונדמה שמרבית אבני הבנייה הוסרו עד למסד. אבני בנייה במעבר מתחת למבנה נערמו כנראה בעת שדידת המבנה. מבנה קטן יותר (המצד הרומי) הוקם בהמשך על מדרגת הסלע ממזרח למבנה הקדום.
בבדיקות שנערכו במצד נחפר הצד החיצוני של הקירות בצדדים המזרחי, הצפוני וחלק מהמערבי, כדי להקל על עבודות השימור (L201,L103 ,L101/L102 ו-L801). חתך בדיקה עמוק לצד הפינה הצפונית-מזרחית של המצד (L103) נחפר עד סלע אם. בתעלת היסוד סמוך לסלע הטבעי נמצא שבר קערה נבטית-רומית ועליה עיטור מרושל (איור 9: 9). במצד ניכר נזק לאורך הקיר הצפוני (L201) שנגרם מרעידת האדמה; מרכז הקיר התמוטט צפונה. קטע מההתמוטטות של הקיר נשמר ולא נחפר.
מהחפירה עולה כי המצד במעלה מחמל הוא רומי ולא נבטי. המצד נבנה במחצית השנייה של המאה הב' לסה"נ, בתקופה הרומית המאוחרת והשתייך כנראה ליוזמה צבאית רומית של הקמת מצדי מגדל בתקופה הסברית לאורך הדרך מפטרה לעזה, כמו חורבת קצרה ומצד נקרות. מצדים אחרים מטיפוס זה ומתקופה זו נמצאו בחורבת חלוקים
(Atiqot 11:34–50‘) ובחורבת דפית (חדשות ארכיאולוגיות פד: 66–67).
התגלית המרכזית בחפירה היא שרידי תחנת השיירות הנבטית מהמאה הא' לסה"נ, במעלה המעבר. המבנה שכלל כנראה חדרים אחדים סביב חצר מרכזית, נהרס ברעידת אדמה בראשית המאה הב' לסה"נ וניטש.