Eu tentaria algumas dessas placas de montagem de buraco de fechadura:
Você precisaria ser muito preciso com o posicionamento dos parafusos para que tudo esteja alinhado corretamente. Se você está se sentindo aventureiro, você pode esculpir ou encaminhar um recesso para que a coisa toda fique rente à parede. Você também pode montar as placas na parede em um prisioneiro, usando parafusos suficientemente longos e, em seguida, usar parafusos menores na prateleira para prendê-los.
Outra alternativa seria perfurar principalmente o material, enroscar diretamente na parede e tampar os furos com o pino.