本发明公开了一种定向排布煤矸石骨料的煤矿胶结充填装置和充填方法。装置包括超声波发生器，超声波发生器通过电线连接变阻器、电磁铁及电源，变阻器可以调节超声波发生器和电磁铁的功率；电磁铁通过柔性布式充填模板两侧顶部的挂钩和两侧的小型磁片与柔性布式充填模板紧密贴合；在一侧电磁铁及对应的柔性布式充填模板上设有充填口、磁粉投放口，充填管道从充填口穿过进入柔性布式充填模板内部，磁粉投放口位于充填口下方；换能器放置在电磁铁内部的孔洞中。本发明有效提高煤矿胶结充填体的承载能力和长期稳定性，满足结构充填开采、深地充填开采对充填体的强度需求，为地下空间高效利用、深部储煤安全采掘提供重要的理论和技术支撑。