本发明提供一种隧道掌子面稳定性监测与岩体参数预测装置及其运行方法，属于隧道施工勘察技术领域，装置包括隧道履带车、中央控制室、钻进臂和扫描臂；钻进臂包括钻杆和钻头，扫描臂侧边设有稳定性监测系统；钻进臂外周固定有钻进声学监测系统和钻进参数监测系统；运行方法包括如下步骤：1)开启中央控制室；2)移动至目标位置；3)打开各系统并设定钻进深度；4)钻杆开始钻进，并获取钻杆钻进速度、钻进压力、钻头扭矩，以及岩体振动频率、岩体固有频率等信息；5)中央控制室接收数据，完成预测，本发明通过中央控制室接收上述数据和参数，基于最小二乘支持向量机系统融合分析，精确预测钻进岩体的抗压强度、抗拉强度、内摩擦角等数值。