地热资源作为清洁可再生能源之一，合理的开发地热能有助于国家“双碳”目标的实现，而正确认识区域地热地质条件及其成因是地热资源开发利用的前提。平顶山矿区位于构造隆起区且区内岩溶含水层广泛发育，基岩起伏产生的热折射效应及岩溶层内地下水对流共同造成该区浅表存在温度异常，沉积盖层段的地温梯度值高达45.0 ℃/km。本文以7口钻井测温曲线和254块样品热物性资料为基础，分析了该区地温场特征，并结合区域典型地层剖面，对岩溶层内流体对流对地层温度影响的开展水热耦合研究，并通过热模拟分析构造界面两侧热物性差异产生的热流侧向汇聚作用对浅表聚热的作用大小。结果表明：平顶山矿区地温梯度值范围在8.0～66.9 ℃/km之间，对应的热流值范为31.0～135.0 mW/m2，且地温场分布呈明显的分带性，构造凸起区相对于四周凹陷区地层温度、地温梯度、热流值较高；水热耦合模拟显示，在补给区，随着冷水沿着地表出露的岩溶含水层的不断下渗，地层温度越来越低，在排泄区，补给区冷水经过深部循环加热后向上排泄，进而加热周边岩层；其次，导水断裂可以深刻改变地层温度场的分布，是地层温度下降或上升的分界线；基岩起伏产生的热折射效应是造成矿区构造隆起区温度较高的主要原因，因热折射效应在1.0 km范围内所造成的地温梯度值的波动在6.8 ℃/km左右，进而所产生的热流扰动在12.3 mW/m2，是造成该区局部热异常的主要原因之一。