La funzione read dell'oggetto dir non ti permette di sapere nulla più che il nome file, nome del file che però puoi poi passare alla filectime...

Dove sta la difficoltà , e soprattutto, perchè hai bisogno di array a due dimensioni?

dopo il tuo codice:

for ($index=1;$index<sizeof($arr_img);$index++):
$orari[$arr_img[$index]]=filectime($dir.$arr_img[$index]);
endfor;

asort($orari);
print_r($orari);

Ciao!