Из документации стандартной библиотеки о модуле Shelve под заголовком Ограничения :
Модуль полки не поддерживает одновременный доступ для чтения / записи на полки предметов.(Несколько одновременных обращений к чтению безопасны.)
Я бы предположил, что это, вероятно, зависит от реализации, и в этом случае, чтобы быть уверенным, я бы пришел к выводу, что это, безусловно, не является потокобезопасным.